城市的经济发展和建设离不开深基坑支护技术，建筑发展模式由平面型向地下或空间发展模式随着城市建设用地的限制已成为一大趋势[1]。事实证明：相对于灌注桩方案，土钉墙技术更经济[2]；土钉墙施工属于静态施工，施工无污染，噪声小，具有施工文明的特点；施工支护可边开挖边进行，很少单独占作业时间，还具有不占空间、监控方便等等优点。但在实际工程中由于周围环境的复杂性，土钉墙设计经常会遇到很多问题：一是业主不仅要求确保工程质量，还要加快进度，降低工程造价，增加了施工的难度[3]；二是施工环境日趋复杂，尤其在市区施工比较多，场地狭小难度大；三基坑开挖深度越来越深，施工难度、技术难度也增大，风险也越来越大，这些问题要求深基坑的设计和施工必须选择技术可行、造价合理、安全可靠的支护方案。

 

　　本文结合青山湖隧道深基坑开挖过程中土钉墙的设计和监控，重点分析产生问题的原因，并对以后的土钉墙设计提供建议。

 

 

　　2.1工程简介

 

　　青山湖隧道[4]下穿洪都北大道、青山湖，位于南昌市阳明东路，全长1965m，地势较平坦，降雨量平均每年1596mm，且集中在4～6月，11月至次年1月为枯水期，每年平均142天降雨。地下水主要为上层滞水和第四系松散孔隙潜水，孔隙潜水透水性较好，主要赋存于砂砾层中，地下水主要受赣江侧向补给。工程地质分为：杂填土、淤泥、中液限黏性土、中砂、砾砂。青山湖下穿隧道主体结构采用箱涵结构形式，全段基坑采用明挖法开挖施工。

 

　　2.2土钉墙支护结构设计

 

　　单根土钉受拉荷载标准值按下式计算：

 

　　(1)

 

　　式中：为荷载折减系数，、和分别为土钉墙坡面与水平面的夹角、土的内摩擦角标准值和第个土钉位置处基坑水平荷载标准值；为第个土钉与相邻土钉的平均水平、垂直距离；为第个土钉与水平面的夹角。

 

　　锚固段为包括土钉在内的直径0.2m的混凝土柱体，土钉锚固段长度计算按下式确定：

 

　　(2)

 

　　式中和分别为基坑侧壁安全等级重要系数和土钉抗拉抗力分项系数，分别取1.10和1.3；和分别为第j根土钉受拉载荷标准值和锚固直径；为土钉穿越第i层土土体的极限摩阻力标准值，按表1确定；为锚杆穿越第i层稳定土层的长度，利用几何关系计算出各层土钉自由段长度，各层土钉的技术总长度为L=+。

 

 

　　监测的重点是保证基坑支护结构以及周边建(构)筑物的安全，分别对支护结构本身、边坡位移、边坡应力测点以及锚杆抗拔力进行了监控和试验，得水平最大位移5mm[5]，竖向最大沉降3mm，均符合规范要求。

 

　　选取20根(应取锚杆总数的5%)土钉作为拉拔试验样本，加载及读数方式按照《基坑土钉支护技术规程》[6-9]。

 

　　土钉在最大试验荷载作用下，位移相对稳定，锚杆弹性变形大于自由段长度的理论弹性变形计算值[10]。但试验中发现有三根土钉位移不收敛，即加载到最大荷载的80%时，位移有显著增加，说明土钉已经从土体中整体拔出，这三个试验结果应该剔除，经过理论分析和现场勘查，这三根土钉未能远没达到理论值的原因主要有以下几个方面：(1)施工质量都有问题，主要是垂直度较差，肉眼清晰可见坡面侧向倾斜，导致抗拔试验时拉力和土钉体不在一条直线，所以抗拔力减小很多。(2)基坑排水能力比较差，致使含水量大大增加，此时，黏土呈软塑流塑状态，这样在很大程度上降低了土体的抗剪强度，减小了土钉体与土体的摩擦力，土钉抗拔力自然就减小。

 

　　对其余17根土钉进行抗拔力测量，统计结果都有一定的离散性，如变异系数最大的达到0.21，这一方面与土层变化、周围环境有关，另一方面与部分土钉上方有下水道通过，下方排水性也不好，且有些土钉墙渗水导致抗拔阻力明显变化，现场施工勘查发现不同土层土的性质不同，尤其是杂填土的在自重作用下下部相对密实，上部相对稀疏，最后还与施工质量有密切的关系。统计测试极限摩阻力值要比推荐值小，只有在黏土中比较接近，而其他两者差异甚大，这是因为设计时认为钢管土钉注浆后会达到理想的注浆效果，而实际上，杂填土与中砂土由于本身的密度、黏度以及环境温度的影响与所注浆体的融合不能达到理想效果。

 

 

　　虽然土钉墙在填土基坑支护上的应用已经很多，也取得不少经验，但在设计中有存在不少问题，对本工程的设计校核以及土钉设计抗拔验收试验的分析，有以下几点需要在以后的设计施工中注意的：

 

　　(1)填土固结尚未完成之前的自立能力比较差，而且土质比较复杂，在设计中难免出现差错，要避免这个问题，应尽量对填土进行室内试验和标准贯入试验等方法准确确定其力学性能。

 

　　(2)在土钉设计之前，应严格按照规范做基本实验，实地确定土钉设计的参数，避免没有实际参数仅靠经验设计。

 

　　(3)存在软弱土层时，采用边坡锚固稳定计算模型进行土钉设计支护时，应验算基坑底部土层的承载力是否满足要求，土钉加固土层与非加固土层之间的界面抗滑移是否满足要求。

 

　　(4)土钉的设计位置应避开地下隐蔽物、管线、坑道、井穴。