前言

 

　　 城市高层建筑一般都带有地下室，但是，由于场地狭窄，常常给地下室开挖造成很大困难。因此，基坑支护结构的设计与施工，已成为当前高层建筑基坑施工的热点与难点，成为影响整个工程造价及进度的关键。当施工场地狭窄，基坑深度又不太大时，土钉墙是一种较为经济实用的支护型式。它的特点是：施工简便、所需工作面小、比较经济节省，而且与基坑开挖同步施工，节约工期。

 

 

　　 某广场工程总建筑面积65012m2，建筑物最高高度96.3m，地下建筑面积11395.40m2，基坑开挖深度8m。根据现场场地条件，经过比较多种支护方案，最后确定本工程采用土钉墙支护。

 

　　 场地土自上而下依次为：①杂填土，含砖块、碎石等，结构松散稍湿，层厚2.0m~3.8m；②粘质粉土，湿~饱和，可塑，中压缩性，层厚1.9m；③粉质粘土层，可塑，饱和，中高压缩性，层厚1.2m；④砂质粉土层，可塑，饱和，低压缩性，层厚1.4m；⑤钻探深度35m范围内有潜水，静止水位标高为43.32m。

 

 

　　 本工程土钉墙支护结构的设计，结合工程实际进行验算，土钉墙支护结构成孔直径D=100mm，土钉自上而下设置四层，长度分别为7.2m、6.4m、4.8m、4.8m；土钉直径选用<22mm及<18mm。二级螺纹钢筋；土钉倾角为土钉自水平面向下倾斜8°；边坡按1：0.2放坡，坡角79°；土钉水平间距和垂直间距均取1.5m，上下插筋交错排列；用Ф6mm钢筋绑扎成200mm方格形网片；水泥、中砂和碎石比为1：2：2.5；石子粒径为5mm~15mm；坡面喷射混凝土总厚度为100mm。

 

 

　　3.1施工流程

 

　　 开挖第一层土方→修坡→埋控制喷射混凝土厚度的标志→喷射第一层混凝土→混凝土养护、钻孔→安设土钉→压力注浆→绑扎墙面钢筋网→钉端锁定筋与钢筋网、水平垂直加强筋焊接，二次喷射混凝土→养护→开挖下一层土方→重复以上工序，直至最后一层工作面。

 

　　3.2施工要点

 

　　①工作面分四层开挖，每一层工作面开挖深度为2.0m，其中最后一层工作面开挖至7.8m，余20cm用人工开挖。

 

　　②采用PZ25型喷射混凝土机施工，喷射混凝土前，应对机械开挖的坡面及时修坡，第一层混凝土厚度控制在40mm~50mm。检查机械设备、水管路和电线的状态并试运行，埋设好喷射混凝土厚度的标志，喷射作业应分段分片进行，同一分段喷射顺序应自上而下，喷头与受喷面应保持垂直且距离宜为0.6m~1.0m。喷射混凝土终凝后应及时喷水养护3d。

 

　　③可以采用冲击钻或洛阳铲等机械成孔，成孔后及时安设土钉以防止坍塌。土钉钢筋制作应按设计要求提前预制，使用前应调直并除锈去污。混凝土宜加入早强剂以提高早期强度，停止注浆如超过30mm，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路后再继续灌注。

 

　　④钢筋网为Ф6@200mm×200mm双向，应与土钉连接牢固，保证在喷射混凝土时钢筋不晃动。钢筋搭接长度为35d。土钉端部锁定筋应与钢筋网、水平、垂直加强筋相互焊接，加强筋直径4Φ16mm；钢筋网安装完毕并自检合格后，及时进行隐蔽验收。

 

　　⑤喷射第二层混凝土前，应去除第一层混凝土松散、松动的部分，混凝土的总厚度为100mm。

 

　　⑥第二层混凝土喷射完毕且终凝后，应及时洒水养护，日喷水不少于3次，养护时间不少于3d。

 

 

　　 土钉墙支护是以较密排列的插筋作为土体主要补强手段，插筋使锚体与土体和喷射混凝土面共同形成补强复合土体，达到稳定边坡的目的。因此在土钉墙施工中，应进行全过程质量控制，保证每一道工序的质量符合设计要求及规范规定，以满足土钉墙支护结构的整体性要求。

 

　　4.1施工过程中各主要工序质量控制

 

　　①严格控制每层开挖深度。土钉墙的施工应遵循分段开挖、分段支护的原则，在前层工作面开挖结束而土钉尚未设置时，很容易出现局部的塌方甚至导致整个围护结构的破坏，因此在每层土体开挖结束后，要尽快设置土钉。在基坑开挖过程中，测量员要现场架立水准仪进行跟踪监测，把每层开挖深度控制在210m以内，保证围护结构的稳定。

 

　　②基坑按1：0.2放坡，在结构开挖后，辅以人工修整坡面，坡面平整度允许偏差为±20mm，在喷射第一层混凝土前应清理坡面。

 

　　③钻孔前进行土钉放线，确定钻孔位置并做出标记。孔深允许偏差为±50mm，孔径允许偏差为±5mm，孔距允许偏差为±100mm。本工程土钉成孔设计倾斜角为8°，在施工中主要采用机械钻孔。

 

　　④为保证土钉钢筋与注浆体之间有足够的握裹力，土钉钢筋应设定位支架，支架为3Φ6mm钢筋呈圆弧形与土钉焊接，沿长度方向每隔1.5m设置一个。

 

　　⑤土钉成孔完成后，将孔内残留及松动的废土清理干净，及时安设土钉并注浆；注浆时，将注浆管插至距孔底250mm~500mm处，孔口部位宜设置止浆塞及排气管。当浆液从底部充满至孔口时，还需进行多次加压(压力为3.0MPa)，一般不少于2次，保证浆液挤满孔壁。

 

　　⑥在钢筋网上设置400mm长4Ф16mm钢筋呈井字架形与土钉端部锁定筋焊接牢固。上一工作面与下一工作面的钢筋网的搭接长度应大于300mm并绑扎牢固，钢筋网要在喷射第一层混凝土后铺设。钢筋网片经自检和隐蔽验收合格后，方可喷射第二层混凝土。

 

　　⑦混凝土面层分两次浇筑完毕，第一层混凝土要保证40mm~50mm的厚度。根据提前埋设的混凝土厚度控制标志，将混凝土墙面层总厚度控制在100mm，并且要保证所有的钢筋网片被覆盖，且钢筋有25mm的保护层，每一层混凝土在终凝后，要及时予以养护。

 

　　⑧当上层土钉注浆体及喷射混凝土的强度达到设计强度的70%后，方可进行下层土方开挖。在开挖下一层土方的过程中，严禁挖掘机触碰上层土钉墙结构及预留出来的钢筋网片。

 

　　4.2材料质量及试验

 

　　 所使用的主要材料如钢筋、水泥等均要求有出厂合格证、复试报告单，水泥浆及混凝土应随拌随用，一次拌合的水泥浆、混凝土均要在初凝前使用完，注浆用水泥素浆的强度等级不宜低于M10，每30根土钉制作试块应不少于一组(每组为6块)。土钉墙面混凝土强度等级不宜低于C20，混凝土试块按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的相关规定留置。

 

　　4.3土钉抗拔力试验

 

　　 根据《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97），土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，应在专门设置的非工作钉上进行抗拔试验直至破坏，以确定极限荷载，并据此估计土钉的界面极限粘结强度。因此，选择在基坑内具有代表性的第二层粘质粉土层，用同样施工工艺制作土钉，进行土钉抗拔试验，由此确定允许承载力。

 

　　4.4基坑变形监控

 

　　①应及时对支护结构及周边建筑物的安全性及稳定性进行跟踪监测；基坑开挖前，在2倍开挖深度以外，至少设置两处位移观测基准点。

 

　　②在基坑四周紧邻的围墙上合理布置监测点，基坑边缘以外1~2倍开挖深度范围内需要保护的物体及土钉墙支护结构本身，均应作为监控对象。本工程中把施工现场临时办公楼及靠东南侧的市场等建筑物的变形作为重点监测项目。

 

　　③各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。在雨期及土方开挖过程中，要适当加密观测频率，当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数，当有事故征兆时，应进行连续监测。

 

　　④观测结果要形成正式书面资料并作为边坡是否变形的依据。如发现边坡失稳或变形超标，应及时处理后方可继续作业。

 

　　⑤本次开挖的基坑类别为二级，基坑变形的监测值应符合表1规定。

 

 

　　 综上所述，该深基坑支护工程根椐场地水文土质情况及周边环境采用土钉墙支护结构，不仅缩短了工期、节约了成本，还保证了周边建筑物的安全。