复合土钉墙支护技术在建筑基坑工程中的应用

复合土钉墙支护技术

摘要：复合土钉墙支护技术是一种安全经济的建筑基坑支护方法，本文结合工程实例的地质及周边复杂的施工条件，对该建筑基坑工程结构支护方案设计与施工技术要点进行了详细分析阐述,并对施工效果进行了评价和总结。

关键词：建筑基坑；深层水泥搅拌桩；土钉墙支护；支护设计；变形控制

1 主要技术内容

复合土钉墙是20 世纪90 年代研究开发成功的一项深基坑支护新技术。它是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术(如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等)或截水技术(深层搅拌桩、旋喷桩等)有机组合成的支护截水体系，分为加强型土钉墙，截水型土钉墙，截水加强型土钉墙三大类。复合土钉墙具有支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等性能，是一项技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出的深基坑支护新技术。 2 技术指标

复合土钉墙目前尚无技术标准，其主要组成要素普通土钉墙、预应力锚杆、深层搅拌桩、旋喷桩等应符合国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 等技术标准的要求。另外，微型桩一般桩径

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Φ250～Φ300，间距0.5～2.0m，骨架可采用钢筋笼或型钢，端头伸入坑底以下2.0～4.0m。竖向钢管一般Φ48～Φ60，壁厚3～5mm。复合土钉墙在水位以下和软土中，采用Φ48、厚3.5mm 钢花管土钉，直接用机械打入土中，并从管中高压注浆压入土体。 3 适用范围

复合土钉墙可用于回填土、淤泥质土、粘性土、砂土、粉土等常见土层；可在不降水条件下采用，解决了在城市建设中因环境限制不宜人工降水的难题；在无环境限制时,可垂直开挖与支护，易于在场地狭小的条件下方便施工；在工程规模上，深度20m 以内的深基坑均可根据具体条件，灵活、合理地推广使用。

4 复合土钉墙支护技术在建筑基坑工程中的应用 （1）引言

土钉墙支护是一种利用经加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法。它是由土钉、钢筋网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。该支护结构轻型，施工操作方便，造价相对较低，是一种安全经济的深基坑边坡支护方法。在湖南很多地方，采用深层搅拌桩、旋喷桩止水帷幕与土钉墙支护结合的复合型基坑支护形式应用广泛。但土钉墙支护结构整体变形较大，在基坑紧靠建构筑路、道路、管线时，采用土钉墙支护结构可能导致建构筑物、道路、管线等的下沉变形开裂。经大量的施

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工实践证明，在土钉墙坡面加设钢管桩可提高土钉墙的整体稳定性，有效控制基坑变形。

（2）工程概况与场区工程地质条件

湖南怀化市东兴商贸广场15#楼工程项目，场地东西长46.6m，南北宽17m～19m，地面楼高7层，设地下室一层，并与某办公楼建成连体楼；工程±0.000相当于绝对标高3.150。场地地面标高约2.70m。工程地下室底板面标高根据建筑图纸为-3.75m（结构标高），电梯井承台面标高为 -5.30m，集水井标高为-6.30m，地下室周边地梁高度为600mm，承台高度为900mm～1200mm。基坑实际开挖深度 4.0m～6.30m。

根据钻探揭露，本场地之地基由人工填土（Qml）、第四系淤积土（Qmc）、风化残积土（Qel）、及下第三系风化基岩（E）组成。土层由上而下分述如下：

杂填土：层厚1.80m～2.90m。

淤泥质土：厚2.10m，顶板埋深2.90m。饱和，流塑。

粉细砂：分布于全场地。层厚4.20m～7.40m，顶板埋深1.80m～5.00m，饱和，中密，属中偏低压缩性土层，凝聚力C=4.6KPa，磨擦角φ=42.2°。 淤泥质土：分布于全场地。层厚1.30m～2.50m，顶板埋深9.00m～9.30m，饱和，流塑。属高压缩性土层，凝聚力C=5.1KPa，磨擦角φ=3.1° 粉土：分布于全场地。层厚1.00m～2.00m，顶板埋深10.50m～11.80m，湿，密实。属中压缩性土层，凝聚力C=12.8KPa，磨擦角φ=4.6°

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粉土：分布于全场地。层厚3.70m～5.50m，顶板埋深12.30m～13.40m. 中砂：分布于全场地。层厚1.20m～2.20m，顶板埋深17.00m～17.90m。 粉砂：层厚1.30m，顶板埋深9.10m。 残积粉质粘土。

各孔地下水静止水位埋深为0.80m～1.00m，水位稳定。地下水类型主要为地下潜水。 （3）基坑支护设计方案

根据场地地质钻探资料以及基坑的周边环境，支护设计时将基坑划分为四个支护设计段。 各支护设计段分述如下：

1）基坑东侧为一单位内的道路，道路外为七层建筑物，桩基础；基坑北侧为城市主干道；基坑西侧为道路，道路外为建筑物。该三方向基坑边距离建筑物与道路距离较远，采用双排搅拌桩与注浆土钉联合围护结构。基坑支护结果计算深度为3.9m，其中车道位臵按车道标高变化。 2）基坑西北角紧贴现状6层办公楼。基础为沉管灌注桩基础，沉管灌注桩桩径为φ340mm，桩长为8m。由于该位臵为车道，基坑开挖深度较浅，仅为3.20m，采用单排旋喷桩与注浆土钉联合围护结构。

3）基坑西北角紧贴现状5层办公楼。基础为沉管灌注桩基础，沉管灌注桩桩径为φ340mm，桩长为8m。①-②×A轴以及⑦-⑧×A部分地下室外壁板位臵紧贴南测原5层办公楼基础。由于承台密集，基坑支护结果计算

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深度考虑至承台底，即4.40m。基坑支护结构施工对原建筑物影响很大，采用双排旋喷桩结合注浆土钉联合围护结构。并在旋喷桩内打入φ110（t=3.5mm）@1200钢管桩，长度6m，以控制基坑位移以及加强基坑的整体稳定性。

4）南侧局部承台位臵开挖深度达到了5.95m，采用双排旋喷桩结合注浆土钉联合围护结构。并在旋喷桩内打入φ110（t=3.5mm）@1200钢管桩，长度9m，以控制基坑位移以及加强基坑的整体稳定性。 （4）基坑支护结构施工技术要点 1）基坑支护结构施工流程 基坑支护结构整体施工流程如下:

搅拌桩障碍物清除及回填砂土→搅拌桩施工（桩头插筋浇素砼）→旋喷桩施工，插钢筋→钢管桩施工（桩顶拉结浇素砼）→（抽水试验检测帷幕截水效果）→土方分层分段开挖&rar r;注浆土钉分层分段施工→腰梁施工→下层土方开挖→注浆土钉分层分段施工至标高-4.35m→局部土方继续开挖至-6.40m（电梯井集水处为-6.750）。 2）复合土钉墙支护具体施工工艺 该工程复合土钉墙支护具体施工技术如下:

① 因为场地狭窄，止水帷幕施工必须与钻孔桩基础施工互相配合。 ② 钢管桩于旋喷桩完成3天～5天后施工，采用钻机成孔，然后下管注浆。根据场区土层特点，本工程选用XY-100型地质钻机成孔。钢管桩灌

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浆材料采用32.5R普硅纯水泥浆，水灰比0.4～0.5，视工程实际情况可加入三乙醇胺或其它外加剂。

③ 土钉采用φ48普通钢管环向钻眼，钻机开孔后采用气动冲击机或人工直接打入方式施工，注入水灰比为0.5～0.6的32.5R普硅纯水泥浆，注浆压力为0.5MPa～1.0MPa。

④ 土方开挖前，了解和掌握场地周边土钉长度范围内有无地下管线，以指导调整土钉的孔位、角度和长度，避开上述障碍物：基坑南侧（3-3和4-4剖面段）的注浆土钉施工前，必须先确定已建办公楼的灌注桩的准确位臵，土钉施工时的调整包括土钉长度、角度和位臵调整，但同时需要以不减小支护的安全度为原则在相邻位臵补足。 ⑤ 土钉遇承台基桩的处理

土钉采用人工打入。打入前应根据旧建筑的基础图纸进行放线以及初步勘探，探明承台与基桩的位臵，土钉施工时避开基桩的位臵。在施工过程中如发现土钉碰到原承台与基桩不能进尺时，该根不能进尺的土钉不得强行施工，在原位截断钢管，另在旁边再加设土钉。

⑥ 基坑止水帷幕体系全部完工后方可进行土方开挖，土方开挖前，需在基坑内沿基坑四周且距开挖边线不大于5m的范围内设臵12个抽水井，抽水井直径 φ133mm，L=10m，并在基坑外围设3个观测井。通过抽水试验检测帷幕截水效果，主要是地下水的补给情况，通过观测井了解基坑外围的水位变化情况。若止水帷幕体系尚未有效隔断基坑内外水力联系，基坑

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外地下水位受坑内抽水影响较大时，严禁土方开挖，须立即进行止水补漏措施（一般采用旋喷、摆喷等措施）。确保止水帷幕体系的完整有效后，方可进行土方开挖。

⑦ 搅拌桩侧的土方开挖需在搅拌桩施工完成15天以后。土方开挖要求与钢土钉与腰梁施工紧密配合进行，采用分段开挖方式，分层次数与土钉排数相同，分段长度为25～30m，分层深度不大于该层土钉以下0.5m。一般情况下，土钉施工完毕且腰梁砼浇筑完成且强度达到设计强度70%后，可进行下一层面的开挖。

⑧ 基坑周边严禁超堆荷载,地面超载不得大于10kN/m2。(论文下载网 www.lunwenda.com )

⑨ 机械挖土时，应在基坑底及护壁留200～300mm厚土层用人工挖掘修整。

3）效果评价

施工后经多次监测,本支护结构的最大位移仅为15mm，周边土体沉降仅为10mm，均少于规范规定值。基坑周边道路、建筑、管道均未受基坑施工影响。特别是基坑西侧的办公楼，经监测无出现任何沉降，也无出现裂缝的问题，该工程的设计与施工取得了成功。 5结语

综上所述，本工程基坑支护工程的安全顺利施工证明，在深刻了解地质情况和周边环境情况的前提下，采用深层搅拌桩止水帷幕与土钉墙支护

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结合的复合型基坑支护形式，可以突破土钉墙支护仅适用于地下水位以上或经降水后的粘性土或密实性较好的砂土地层的旧有界限。在支护面设臵钢管桩可提高土钉墙的整体稳定性，有效控制土钉墙的位移，使土钉墙支护结构的应用范围进一步扩大。

深层搅拌桩止水帷幕与土钉墙支护结合的复合型基坑支护形式是可行、安全、经济的支护结构形式,随着基坑支护技术设计水平与施工水平的不断提高，该支护技术必将得到更大的发展与应用

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