建筑工程深基坑复合土钉墙支护施工技术浅析

建筑工程深基坑复合土钉墙支护施工技术浅析

张宇

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摘要：随着经济的发展，在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙支护以其经济实用、安全可靠的优势正逐渐得到越来越广泛地运用。利用土钉墙作为深基坑支护的施工技术，以其独特的受力性能、良好的技术经济效果，被越来越多地使用于工程项目中，并取得了明显的技术经济效益。为此，文章探讨了建筑工程深基坑复合土钉墙支护施工技术的相关方面

关键词：建筑工程；深基坑；复合土钉墙支护；施工技术

近年来，随着我国城市建设的发展，建筑物越来越密集，基坑开挖深度不断加大，基坑降水深度不断增加，对基坑支护和降水工程的要求也更加严格。土钉墙以其工期短、施工便捷、经济节能、稳定可靠等诸多优点得到迅速的发展。但是，对于深基坑的支护，单独的土钉支护方法往往无法满足工程需求。土钉墙支护适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和弱胶结沙土的基坑支护或边坡加固。土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土，不宜用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。若在软土中应用土钉墙，可以结合使用其他支护形式（如水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩）。因此，复合土钉墙支护以其技术性可靠、施工工艺简单、施工工期短和成本低等优点，在深基坑支护工程中被广泛应用。

1复合土钉墙支护技术概述

复合土钉墙主要是通过水泥土搅拌桩对边坡土体进行土体加固，解决土体自守性、隔水性以及喷射面层与土体的粘结问题；以水平向压密注浆及二次压力灌注解决土体加固及土钉抗拔问题；以相对较深的搅拌桩插入深度解决坑底的抗隆起、管涌和渗流问题，形成防渗帷幕、超前支护及土钉等组成的复合型土钉支护。合土钉墙是常规土钉墙、预应力锚杆、止水帷幕这种支护体系相互结合的产物，与传统的土钉墙相比较，复合土钉墙支护技术可应用于复杂的地质情况、较深的基坑、基坑较接近周围建筑物、地下水位高、附加荷载大、单一土钉墙支护形式无法满足工程安全要求的复杂基坑工程中。

2复合土钉墙支护作用机理

    土钉墙支护技术是在基坑支护过程中，作为被动受力构件与土体共同作用，以此来加固土体，形成一个有效的复合加固体，从而约束基坑的变形，保证基坑的安全。土钉墙支护结构的这些形状是通过土钉与土体之间相互作用来实现的，此作用一方面表现在土钉界面与土体之间阻力的发挥程度；另一方面，土体与土钉的刚度相差较大，当土钉墙支护结构进入塑性变形阶段时，土钉的自身作用显著增强，从而改善了复合土体的塑性变形和破坏形状。

在复合土钉墙支护体系中，面层作为重要组成部分，与土钉、锚杆和基坑开挖面三者紧密相连，形成一个有机的整体共同抵挡侧土压力。混凝土面层将侧向土压力沿土钉长度方向传递到稳定土层中，这样不仅能够调整土钉的受力分布，也能保证整体结构的内力平衡。    锚杆是通过自由端将力传递给锚固段后再传递到稳定土层中，这和土钉的受力有一些相似。但是在力的传递过程中，由于锚杆杆体与包裹的水泥砂浆在刚度上存在差异，当所受力较大时容易产生开裂破坏，致使其支护效果降低。当锚固段发挥最大作用时，荷载增大引起相对位移的产生，即发生土体与锚杆的摩阻力，直到极限值。注浆体主要用来包裹土钉、预应力锚杆和微型桩中的钢筋构件，对支护结构整体有着极为重要的作用。在支护过程中，通过灌注水泥砂浆，使之与钢筋形成一个复合加固体，然后砂浆与周围土体良好接触，以提高土体的刚度。在面层施工中，一般通过高压喷射水泥砂浆渗透到土体的空隙中，提高了土体的密实度和刚度，也使得各支护构件能形成一个整体，承担更大的土压力，这种方法在特定的土质条件下应用广泛。由于砂浆和土钉或者锚杆的杆体在刚度上存在较大差异，当受到较大拉力时，砂浆体表面会出现裂缝，导致塑性变形，这时候应力会重新分布，减缓了土体的破坏。

3复合土钉墙支护施工技术部分要点

    3.1开挖修坡

    （1）土方开挖前先进行测量定位，抄平放线，定出开挖宽度，按放线分块、分层挖土，根据土质和水文情况，进行开挖。本工程土方开挖采用反铲挖土机开挖，自卸汽车运土。开挖时挖至距设计基底上预留300mm，人工修挖成型。

    （2）挖土过程中应有测量员及时将标高引测至基坑壁上，并随时检测，避免超挖。未开挖至设计标高位置的土钉支护的土方应分层分段开挖，每层开挖深度一般为2.0m，每段长度20m。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后，且不宜少于3天，方可开挖下层土方。采用挖掘机进行土方作业时，用仪器控制，严禁边坡出现超挖，基坑的边坡留100-150mm用人工进行清坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证及时设置土钉和喷射细石混凝土。

    （3）开挖过程中如遇到土质有异常，与原设计文件不同时，应及时报告，由专业人员确认是否进行设计变更。开挖过程中经常检查基坑的几何尺寸。在挖土过程中发现异常情况时，立即停止挖土，并立即查清原因和采取措施后，方能继续挖土。

    3.2喷射第一层混凝土

    在进行开挖、修整完成后即可喷射一层厚度为5cm的砼面层，砼的配合比应视基坑土层性质而定，一般情况下采用商品砼进行喷射，其配合比为水泥：石子＝1:1，水灰比宜控制在0.5~0.6之间；喷射时注意以砼表面光滑平整、骨料分布均匀、回弹量小为准；待同一喷射砼面层凝固达到设计强度后（一般需要6h）应及时喷水养护，随后至少连续喷水养护7d~10d才能保证喷射砼面层不开裂；在完成第一层喷射作业及洒水养护后方可进行下一层下一段的开挖施工。

    3.3钻孔

    在喷射第一层混凝土的强度达到75%之后，可进行土钉的钻孔。钻孔采用机械螺旋钻机，局部可用洛阳铲。土钉的直径为100mm，钻的孔深一般要比土钉长0.15m。如果采用的是潜孔钻机，孔与水平方向保持下倾15°，不得出现较大偏差。钻孔不得带水作业。钻孔完成后必须进行清孔，清孔可采用风钻高压空气，但是要避免出现废渣飞出孔伤人的现象出现。如果孔内出现渗水或塌孔的状况，必须立即进行压浆处理，清孔后安设土钉钢筋后注浆。

    3.4注浆

    灌注水泥净浆采用水下灌注，以孔底由下往上采用不拆管灌注至孔口。注浆采用重力注浆法，注浆应连续进行，并要饱满，保证灌浆质量，增加抗拔力。在孔口处应设置止浆塞及排气管，旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合，注浆管应深入到孔底250～500mm处，边注浆边拔管，直至注满或排气管停止排气为止。在注浆时，一定要边注浆边外拉注浆管，需要注意的是：拉动速度不要过，以此防止水泥浆脱节导致浆液饱满度不够；若注浆中途停止时长在30分钟以上，必须要用水将注浆管和注浆机清洗干净后再注浆；随着浆液慢慢渗入土层中，孔内会出现缺浆现象，应及时补浆，对孔口不实处必须回填喷射混凝土确保密实。

4结束语

随着科学技术的不断发展创新，复合土钉墙支护技术更在不断的完善与进步，为建筑工程建设提供了稳定地技术保障，从根本上保障了建筑工程的质量与安全，为城市以及社会的长足发展做出了重要的贡献。因此，在我国建筑行业不断发展的今天，还需要加强对建筑施工工艺的不断探索，提升建筑工程经济效益，促进建筑产业健康可持续发展。

参考文献：

[1]梁炫.深基坑土钉墙支护施工技术应用[J]《建筑工程技术与设计》，2015.

[2]徐麟.分析深基坑土钉墙支护施工技术[J]《工程技术：文摘版》，2016.

[3]郭文华.土钉墙支护技术在深基坑支护施工中的实践[J]《安徽建筑》，2016.