浅析土钉墙与预应力锚杆在基坑支护中的应用

沈正文

北京诺士诚国际工程项目管理有限公司北京市丰台区100069

摘要：采用土钉墙与预应力锚杆技术相结合的深基坑支护方式，在保证了边坡坡面、周围建筑物、道路、管网等处于安全、稳定状态的前提下，又缩短了工期、降低了工程造价，是建筑工程深基坑边坡支护形式中一种较为经济的技术。

关键词：土钉墙；预应力锚杆；基坑支护；应用

1建筑工程中深基坑支护技术的应用现状与技术要求

1.1深基坑支护技术的发展状况

当前，我国建筑行业发展形式一片良好，在建筑大规模兴建的过程中，深基坑支护技术得到了广泛运用，这项技术的有效应用以及技术的不断完善，使得深基坑支护已经发展成为一门独立的施工技术学科。在当前的建筑发展形式下，深基坑支护技术的具体应用主要包含土钉墙支护技术、桩体支护技术、搅拌桩支护技术等。在实际运用中，深度10m之内、土质情况较好，无地下水的深基坑工程施工，常用的支护方式为土钉墙支护技术。

1.2深基坑支护技术的具体施工要求

通常来讲，搅拌桩支护技术不但可以起到挡土功能，同时还可以用来挡水，但是土钉墙支护技术主要应用于地下水的水位比较低的部分。对土钉墙支护技术的运用可以是独立性的，同时也可以联合其他几个方面的技术来进行配合性的使用，这几种深基坑支护技术是目前比较常见的深基坑支护施工技术。在实际的施工过程当中，运用深基坑支护技术需要注意以下几个方面：

（1）依照建筑的具体占地面积、深基坑的边缘距离以及施工场地的地质环境等方面加以科学的设计；

（2）选择出合理的深基坑支护技术，这是有效保证深基坑支护工作安全施工的关键性因素；

（3）因为深基坑支护工程的实施需要充分保证建筑基坑四周的稳定性，同时还需要具备良好的防水、排水效果，因为选择正确的深基坑支护形式是关键。

2深基坑支护的特点

2.1地域性特点

我国国土范围辽阔，山川河流众多，东、西、南、北各个地区也存在很大的地质差异，不管是气候条件还是各地区的土壤特点均存在较大差异。在基坑开挖的过程中，土壤的特性十分关键，土壤特性是深基坑工程能否顺利开展的前提，进行区域性的基坑支护工程的时候，需要对开挖区的土壤特性进行重点考虑，根据不同的土壤特性，从而选择最合适的支护方式。

2.2多因素特点

就目前的情况来看，我国的深基坑开挖技术已经取得了很大的发展进步，然而，由于基坑失稳而引发的各种安全问题也频繁出现，很多的地区发生安全事故的机率已超过30%。造成深基坑失稳的原因有很多，如正式施工之前没有进行地质勘查工作，用于施工的各类数据信息不准确，对于支护方案分析不具体，施工过程中各环节的监管工作不到位，施工材料设备不合格、质量不高等。

3工程概况

本文以北京某项目为例，分析了土钉墙与预应力锚杆联合支护技术在深基坑边坡支护中的应用。该项目施工中需对6#、7#、9#住宅楼及其地下储藏室和地下车库范围区域进行深基坑开挖、支护，开挖深度为8．35m。土质情况由上至下为：近期人工堆积层、砂质粉土层、细中砂层、卵石层。

3.1基坑支护方案确定

基坑北侧有一座锅炉房，距开挖基础边线最小距离处仅为3．89m，开挖放坡系数较小，且勘察资料显示基坑边坡地层主要以稳定性较差的砂卵石和砂质粉土为主，由于存在上述不利因素，为保证基坑及周围建筑物的安全，有必要采取一些有效措施对边坡进行加固处理。根据基坑开挖深度、场地工程地质条件、周围环境条件和现存边坡的基本形状，结合北京地区常用基坑支护措施，利用现有的场地地形特点，经比选，最终选取确定具有施工较简单、施工速度快、工程费用较低等诸多优势的土钉墙与预应力锚杆相结合的方式作为基坑支护施工方案。

3.2土钉墙、预应力锚杆设计参数

基坑支护剖面见图1，预应力锚杆设计参数见表1，土钉墙设计参数见表2，土钉设计参数见表3。

将土钉和锚杆参数、基坑挖深、附加荷载等数据代入土钉整体抗拔、外部稳定抗滑安全系数、整体稳定公式进行计算，结果为：①土钉整体抗拔安全系数KF=2．98；②外部稳定抗滑安全系数Kh=15．87；③整体稳定安全系数Kpmin=1．86。通过计算结果得出结论：采用土钉墙加预应力锚杆对基坑进行支护在整体稳定性、抗滑移安全等方面均满足规范要求，该方案切合实际、安全可行。

3.3联合支护施工工艺

3.3.1施工工艺选择

1）预应力锚杆应根据地层土质特点选择合适的机械设备进行施工，经考察确定该项目在卵石层中适合采用锚杆机进行机械成孔，全长注浆，锚固长度以10～12．0m为宜。2）土钉采用洛阳铲进行掏孔成孔，在遇到如填土层及卵石层等特殊地层或采用洛阳铲施工较为困难的情况时，可以将土钉替换成钢花管，直接击入成孔。

3.3.2土钉墙施工主要流程

工作面开挖→边坡修整→钻孔→土钉制作及安放→注浆→钢筋网绑扎

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→土钉与加强筋焊接→垫块安装→混凝土面层喷射至设计厚度→养护。

3.3.3预应力锚杆工艺流程

钻机就位→钻孔至设计要求深度→锚杆杆体安装→灌浆→拔钢管套→腰梁施做→锚具安装→张拉→锁定。

3.4土钉墙、预应力锚杆支护施工要点

3.4.1土钉墙施工要点

1）土钉倾角控制在10°～15°，成孔直径为130mm。

2）钢筋网应编结均匀，采用焊接接头，随开挖分层进行，最大间距不得超过200mm，且应保证与土钉焊接牢固。

3）应选择C20以上强度等级混凝土进行喷射。水泥采用P．O42．5级以上普通硅酸盐水泥，骨料粒径选择控制要求不宜＞15mm，含水量控制在5%～7%。混凝土喷射机工作压力设置为0．3～0．4MPa，施工过程分两次喷层，钢筋网片绑扎前施作第一层，绑扎后施作第二层，每层喷射厚度约为50mm，喷头距离喷射面保持0．6～1．0m的距离，且应自下而上垂直于喷射面进行施喷。

4）为防止地表水及墙内局部渗水流入基坑内，坡顶应向外反500mm做散水面，在含水层中埋设花管，以便土钉墙内部积水排出墙外。

3.4.2锚杆施工要点

1）锚杆杆体加工与安装，锚杆杆体采用砂轮锯按设计长度要求进行切断，并用火烧丝每隔2m将锚杆与隔离架绑扎在一起。杆体在下放的过程中，在隔离架中心孔处插入注浆管，注浆管端部距离孔底宜为50～100cm，将杆体与钢绞线一同缓慢送入孔内，保证插入孔内的杆体长度≥设计长度的95%。

2）注浆分两次进行，注浆施工要求应保证平稳、缓慢、连续进行。在第一次注浆过程中，注浆压力控制在1MPa内，在孔内的液体和气泡全部排出完毕且溢出的浆液与新浆液相同后，再持续注浆1min后方可停止；第二次注浆应在第一次注浆完毕后2～4h内进行，注浆压力控制在1～3MPa。3）待锚固体强度等级＞15MPa时方可对预应力锚杆采取对称跳格张拉法顺序进行张拉。张拉前需按设计轴向力的10%进行1～2次预张拉，根据预张拉结果对锚具进行调整，然后按照规范要求对张拉荷载分级，进行正式张拉。

结束语

主要对土钉墙与预应力锚杆联合支护技术在深基坑边坡支护中的应用及土钉墙、预应力锚杆、土质参数、基坑开挖、周边环境进行分析，并采取有效措施保证施工质量，使该技术方案能够在基坑支护施工中得到较为广泛的应用。

参考文献：

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