摘要：以大同市文瀛东一路三期雨水泵站为依托，简要介绍了土钉墙支护技术的工艺原理和关键技术。土钉墙支护是一种较好的原位土加固技术，因其具有占地面积小、施工速度快、造价低、施工工艺简单等特点，在基坑工程支护中普遍应用。
关键词：土钉墙；支护技术；深基坑；应用
1.工程概况
1.1 工程简介
大同市文瀛东一路三期雨水泵站主要解决下穿铁路地道内的雨水排放问题。雨水泵站盛水构筑物及进水闸门井等均采用现浇钢筋混凝土结构，基坑开挖深度为12.0m。本雨水泵站基坑采用放坡开挖、土钉墙支护结构。
1.2 地质情况
根据野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，在勘探深度范围内，场地地基土自上而下可划分为6层。
基坑开挖图层厚度明细表
2.土钉墙工艺原理
土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。
3.深基坑支护设计
3.1各土层主要物理力学参数
根据地勘报告基坑支护设计及验算时，拟采用以下物理力学参数：
3.2 基坑开挖设计
基坑周边地面简单，分两步放坡，加锚钉支护。在-6.0米（±0.00=1047.0）处留置一个2.5米宽的台阶。同时，考虑泵站墙身结构施工，需留置工作宽度2.5m（脚手架宽度1.5m、脚手架距墙体工作宽度0.5m、坑底排水沟宽0.5m）。
土钉墙支护断面图
3.3土钉墙支护设计
土钉从基础底往上0.8m左右开始布置，共设置8排土钉。水平间距1.5m，竖向间距为1.2m、1.0m。土钉与水平方向夹角为15°，采用φ16mm的三级钢筋，钻孔直径10cm，注浆材料采用M20水泥浆，喷射混凝土面层采用配φ8mm@150×150mm的钢筋网的100mm厚C25喷射混凝土。根据基坑深度、原地表构筑物分部情况及实际地层特点按同一剖面进行设计。
土钉墙支护参数
土钉墙支护剖面示意图
4.土钉墙支护施工
4.1 施工准备及测量放线
基坑开挖施工前，应准备好机械设备及钢筋、水泥等材料。
施工放线以规划控制点为依据，按施工方案的开挖位置放线，并分段引出固定点，以减少施工累计误差。
4.2 成孔
1）基坑开挖至当层土钉以下0.7m处，施工当层土钉（成孔、注浆），完成后继续开挖下一层。
2）孔径设计尺寸为120mm，钻孔倾角均为15º。
3）孔内渣土应清理干净；成孔时应有记录，随时掌握土层情况。
4.3 修坡
先用机械粗挖，然后用人工修坡；开挖后在能基本保证坡比的情况下，只需将松动的土或硬块除掉即可，不可因追求平整度精细修坡，以免造成塌方或滑坡。为防止雨水积存，两级坡间的平台应为顺坡。
4.4 土钉安装
为使土钉处于孔的中心位置，土钉杆体沿轴线方向每2.0m设置对中架一副；对中架采用φ8钢筋。土钉钢筋接长时采用焊接接长，均为双面焊接，焊接长度不小于5d。
4.5 注浆
1）本工程采用全长粘结型土钉，土钉注浆采用孔底返压灌浆法，灌浆材料为水泥浆，水灰比为0.5～0.55，其强度不低于20MPa。
2）注浆前，应将孔内残留的虚土清除干净。水泥浆在注浆使用前应拌和均匀，一次拌和得到水泥浆应在初凝前使用。
3）注浆时，应将注浆管与土钉杆体绑扎、同时插入孔内，注浆管端部至孔底的距离不大于20cm。注浆及拔管时，注浆管口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后，当液面下降时进行补浆。
4）钢管土钉注浆采用水泥浆，水灰比为0.5～0.6；注浆压力不小于0.6MPa。注浆至管顶周围出现返浆后停止注浆；当不出现返浆是，可采用间歇注浆的方法。
4.6 挂网及焊连接筋
基坑边坡面绑扎钢筋网为φ8@150×150，且与土层坡面净距不小于30mm，并沿坑顶口上翻1m，中间留置的台阶表面也布网喷护。
待土钉注浆、绑扎网片施工完毕后，采用双向Φ16加强筋将土钉头连接起来，与杆体焊接连接。
4.7 喷射砼及养护
1）水泥与砂石总重量之比宜为1：4～1：4.5；砂率宜为45～55%；水灰比宜为0.4～0.45。喷射混凝土强度等级不低于C25.
2）喷射混凝土细集料选用中粗砂，含泥量小于3%；粗骨料选用粒径不大于20mm的级配砾石。
施工时根据开挖时天气情况和边坡含水情况加入适量的速凝剂。
3）喷砼气压应根据喷浆的距离进行调整。
4）喷射砼厚度：设计为100mm，喷射混凝土前应预先在坡面设置混凝土厚度标志。遇砂层等不稳定地层，坡面形成后，可先挂网初喷砼后，再施工土钉，压筋后二次复喷砼。喷射砼厚度允许偏差±10mm，喷射混凝土强度C25。
5）面层喷射砼
喷射砼施工过程中严格计量配比，喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷射时喷头与受喷面应保持垂直。喷射射距0.6～1.0m。
6）为防止坡面与坡体间进水，混凝土面层向坡外延伸1m，并形成倒坡。
7）混凝土喷射完成2小时后，立即采用喷水养护，避免出现大量开裂或通缝。
4.10 土钉现场抗拔试验
应对土钉的抗拔承载力进行检测，抗拔试验可采用逐级加荷法；土钉的检测数量不宜少于土钉总数的 1%，且同一土层中的土钉检测数量不应少于 3 根；试验最大荷载不应小于土钉轴向拉力标准值的 1.1 倍；检测土钉应按随机抽样的原则选取，并应在土钉固结体强度达到设计强度的 70％后进行试验。
4.11 土钉墙面层混凝土质量检测
1）土钉墙面层混凝土进行现场试块抗压强度试验：每500 m2面积不少于一组试块。全部检测点的面层厚度平均值不应小于厚度设计值，最小厚度不应小于厚度设计值的 80％。
2）土钉墙的喷射混凝土面层厚度进行检测：每500 m2 面积检测数量不少于一组，每组的检测点不少于3 个，全面检测点的面层厚度平均值不小于厚度设计值。
3）面层外观检查无漏喷、离鼓现象。
5.基坑施工监测
5.1监测项目
根据《建筑基坑工程监测技术规范》中规定，本工程安全等级为二级，应对支护结构的水平位移、竖向位移进行监测。
5.2测点布置
坡顶水平位移和竖向位移监测点沿土钉墙坡顶布置，应优先布设在基坑中部、阳角位置，水平间距15m，每边监测点不少于3个。同时在二级台阶处按同样要求进行监测点布设。水平和竖向位移监测点共用。本工程在基坑四周共设置8个监控点，以对基坑位移进行监测。
5.3变形警报值及预警值
本工程变形观测精度要求，观测值中误差不应超过变形允许值的1/20～1/10，或者1mm～2mm。结合《建筑变形测量规程》、《工程测量规范》中有关变形观测条款，并参考同类工程经验，以基坑主体结构为主，确定该工程属Ⅰ等变形监测等级，即应达到：变形点的工程误差≤±0.5mm，相邻点高差中误差≤±0.5mm，变形点的点位中误差≤±0.5mm。
5.4监测方法
1）水平位移监测
采用全站仪进行监测。在基坑开挖之前连续测量三次，三次读数无明显差异是，取三次平均值作为初始值。观测间隔的时间，根据水平位移的绝对值或位移增长速率而定，当位移明显增大时，加密观测次数。
2）竖向位移观测
采用精密水准仪进行观测。在基坑开挖之前连续测量三次，三次读数无明显差异是，取三次平均值作为初始值。观测间隔的时间，根据竖向位移的绝对值或位移增长速率而定，当位移明显增大时，加密观测次数。
5.5观测频率
在结合设计及规范要求的条件下，我项目对基坑监测频率要求如下：
1）开挖深度0～6m：1次/天；
2）开挖深度6～基坑底：2次/天；
3）底板浇筑后7天：2次/天；
4）底板浇筑7～14天：1次/2天；
5）底板浇筑14～28天：1次/3天。
5.6 基坑监测结果
6.结束语
1）土方开挖应按照确定的基坑边界分层分段进行，边坡附近不留孤岛、土柱，每层开挖深度2 m 左右，绝不可超挖，随开挖随支护。
2）加强安全监控监测，对基坑四周土体进行边坡土体及周边位移观测，分析对比观测值以指导和控制施工。
3）基坑边沿10m范围内严禁堆载，以免导致支护结构较大变形而危及边坡及建筑物安全。
4）基坑开挖到底后，应迅速做好垫层并尽快浇筑底板，避免基底暴露时间长。
参考文献：
[1] 《土钉喷射混凝土支护技术规程》（GB50086-2001）
[2] 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
[3] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）
[4]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）
论文作者:张子俊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：基坑论文; 位移论文; 注浆论文; 面层论文; 混凝土论文; 厚度论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第34期论文;