２０１１年第１３期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ｏ建筑与工程０ 科技信ＪＩ 高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究 胡浩’王路 胡小猛’ （１．江苏南通六建建设集团有限公司 江苏 如皋２２６５００；２．重庆交通大学土木建筑学院 中国 重庆４０００４７） 【摘要】伴随着城市化进程的加速，越来越多的高层建筑在我国被兴建，与此同时，相应的基坑开挖深度也越来越深，采取何种支护技术 就很值得我们做深入地研究。本文结合实地工程，详细介绍了在高层建筑深基坑支护中采用的土钉墙支护技术，具体阐述了土钉墙支护体系的 作用机理、特点以及发展趋势。并结合工程实施中遇到的问题，给出解决办法和建议，以便给类似的工程以借鉴之用。 【关键词】高层；深基坑支护；土钉墙；研究 ０引言 土钉墙支护一般用于基坑在１２ｍ左右的边坡．斜面坡为７０￣９０。。 土钉长度一般为开挖深度的０．５—１．２倍，其间距１—２ｍ，土钉与水平面 土钉支护技术是以新奥法理论为基础发展起来，最早应用这项技 夹角为５～２０ｏ。土钉须和面层有效连接在一起。常设有承压板和加强 术的是法国．我国首次应用土钉技术是１９８０年太原煤矿设计院王步 钢筋。土钉应采用ＨＲＢ３３５以上的螺纹钢，钢筋直径为ｆ１６￣３２ｍｍ，钻 云等人将土钉用于山西柳湾煤矿的边坡工程【１】。它具有材料用量少、 孔直径为ｔ７０～１２０ｍｍ。喷射混凝土面层厚度宜为８０—２００ｍｍ，常用为 旌工速度快、安全可靠、经济效益高等优点，目前该项技术在高层建筑 １００ｍｍ，喷射混凝土强度等级不低于Ｃ２０。混凝土面层应配钢筋网，钢 的深基坑开挖支护中得到了越来越多的应用，并发展了土钉一预应力 筋网采用Ｉ级钢筋６～１０ｒａｍ，间距１５０～３００ｒａｍ，钢筋保护层厚度不宜 锚杆复合支护技术的应用，获得了显著的经济效益和社会效益。 小于２０ｍｍ，坡面上下段钢筋网搭接长度应大于３００ｍｎａ。注浆材料宜 １ 土钉墙支护作用机理 用水泥浆或水泥砂浆，注浆水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度不低于 ４２．５级 注浆方式可采用重力无压注浆、低压注浆、高压注浆和二次注 土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定 浆。土钉墙顶部应采用砂浆或混凝土护面，自坡顶１ｍ内应配置与墙 的结构整体性，在基坑开挖时，可存在使边坡保持直立的临界高度，但 面内相同的钢筋，坡顶与坡角应设置排水沟。 在超过这个深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。一般护 ３．２土钉墙稳定性验算 坡措施均基于支挡护坡的被动制约机制，以挡土结构承受其后的土体 土钉墙的验算当按设计原则与设计要求完成设计后，需要进行土 侧压力，防止土体整体稳定性破坏。土钉墙技术则是在土体内放置一 钉抗拉承载力的验算、内部稳定性验算、外部稳定性验算和喷射混凝 定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不 土面层的验算。 足。因此通过以增强边坡土体自身稳定性的主动制约机制为基础的复 合土体。不仅有效地提高了土体的整体刚度，还弥补了土体抗拉、抗剪 ４工程应用 强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥， 改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是 土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不 ４．１工程概况 锦业时代工程位于西安市高新区锦业路与丈／ｋＳ．路西南地块，总 建筑面积为３４６５５６ｍ￣。现浇框架剪力墙结构；地下２层，地上３０－３２ 仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏， 层．ｃ区包含一座高层。本工程是高新区重点工程之一，特别是Ｃ区高 不会发生整体性塌滑。 层建筑是高新区建筑群体的标志。该工程质量要求高、工期紧，地质条 土钉支护是由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面 件也较为复杂等。 层和必要的防水系统组成。它能有效地形成一个复合的、能自稳的、类 ４．２支护方案设计 似于重力式挡墙的挡土结构，以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作 根据场区地质、水文情况及周边环境。此基坑开挖深度较深，周边 用力，从丽在土钉与土体共同作用下，充分利用土体的自承能力和土 环境较复杂，分布着已建建筑；同时还要考虑施工作业面和材料堆场 钉与土体之间的摩擦力约束土体的侧向变形，形成一种自稳性结构， 等问题，此基坑只能小角度放坡。综合上述条件，经有关专家多次研 增强土的主动受力能力和增强土体破坏的延性，从而使边坡维持稳 讨、可行性论证、方案比较、综合分析，最终选定土钉墙支护方案。采用 定 土钉墙进行基坑开挖支护，在方案设计方面，可以保证基坑开挖安全； 在经济投资方面，土钉墙支护比各类排桩支护造价低，施工工艺相对 ２土钉墙支护特点 简单，施工周期短。 采用土钉墙支护深基坑，能显著提高边坡整体稳定性和承受坡顶 超载的能力。由于钉长一般比锚杆的长度小，故所用的施工设备较为 简单，不论是钻孔、注浆，还是喷射混凝土面板，施工单位均易办到。随 基坑开挖逐次分段施工作业，不占和少占单独作业时间，施工效率高， 施工便捷、安全，土钉的制作与成孔简单易行，且灵活机动，便于根据 现场监测的变形数据和特殊情况，及时变更设计，一旦开挖完成，土钉 墙也就建好了．这一点对膨胀土的边坡尤其重要。同时，施工不需单独 占用场地，对于施工场地狭小，放坡有困难，有相邻低层建筑或堆放材 料、大型护坡施工机械不能进场时，该技术尤其显示其优越性。其次， 土钉墙成本费用比护坡桩、板桩支撑墙等明显降低。土钉是用低强度 钢材制作的．与永久性锚杆相比，大大地减少了防腐的麻烦，施工中噪 音低，振动小。土钉墙本身的变形很小，对邻近建筑影响不大。 土钉墙通常适合于地下水位以上或经排降水措施后的杂填土、素 —、填土、普通可塑、硬塑或坚硬粘性土和非松散砂土等较均匀的土体边 坡。一般认为，土钉墙适合于Ｎ值在５以下的砂质土和Ｎ值在３以上 的粘性土 ～ 、＼ ＼ ３土钉墙支护稳定性验算 ３．１ 土钉墙一般构造要求 图１ Ａ型剖面图 科技信息 。建筑与工程ｏ ２０１１年第１３期 频数Ｎ＝６０ 频率１００％ 度的７０％以前，不得进行下一层土层的开挖。土钉墙主要施工工艺流 程可以概括为：按设计要求开挖工作面一修正边坡一喷射第一层混凝 土一钻孔安装土钉一注浆一帮扎钢筋网一喷射混凝土面层一设置坡 顶和坡底的排水装置一验收。 ４．４施工中问题及建议 为了便于安全施工，争取又好更快实施工程，我们成立了ＱＣ小 组，并对西安市区类似工程基坑土钉墙围护进行统计调查。调查表如 表１。 对上表和排列图（如图２）进行分析可以看出，本工程影响深基坑 土钉墙质量控制的主要问题是土钉墙遇砂层易塌孔，其累计频率达 ５８．３％，是Ａ类因素，成为解决问题的主要对象。 通过调研和分析，为确保工程能顺利实施，必须从以下几点对工 程施工进行控制。首先要加强职工岗位培训，明确培训责任人使培训 戒值 工作落到实处；施工前应认真进行技术交底，施工中应明确分工，统一 指挥；严格过程控制，各种设备应处于完好状态。张拉设备应牢靠，试 验时应采取防范措施，防止夹具飞出伤人；注浆管路应畅通，防止塞 泵，塞管；机械设备的运转部位应有安全防护装置；电器设备应接地、 接零，并由持证人员安装操作，电缆、电线必须架空；施工人员进入现 场应戴安全帽，操作人员应精神集中，遵守有关安全规程；在有地下承 压水地层钻进，孔口必须设置可靠的防喷装置，一旦发生漏水涌砂时 能及时封住孔口等。 图２质量问题排列图 表１ 土钉墙质量问题调查表 序号 ｌ ２ ３ ４ ５ 检查项目 土钉墙遇砂层塌孔 土钉墙水平位移警戒值 坑壁渗水 边坡外荷过大 降水效果不佳 统计点数 不合格点数 不合格率（ ８０ ８０ ８０ ８０ ８０ ３５ １８ ３ ２ １ ４３．８ ２２．５ ３．８ ２．５ １－３ ５结论 本工程采用土钉墙支护使场地整体稳定性达到了预期效果，取得 了明显的经济效益和社会效率，同时缩短了工期。在竞争日益激烈的 建筑市场中。与一般的支护结构相比可节省费用３０％左右，有较好的 推广使用价值。 ６ 土钉墙喷浆不牢 ８０ １ ｌ３ 【参考文献】 基坑的西侧、南侧、北侧分别有Ａ区公寓楼、Ａ区商业楼、Ｂ区办 ［１］陈肇元，崔京浩，主编．土钉支护在基坑工程中的应用［ＭＩ．北京：中国建筑工业 公楼和Ｂ区商业楼等建筑．因此采取ｈ０．１～ｈ０．４不等的坡率放坡进行 出版社．２０００， 土钉墙支护；基坑东侧无建筑物，固采用放坡挂网喷射混凝土支护。土 ［２］美国联邦公路总局，编著．土钉墙设计施工与监测手册［Ｍ】．中国科学技术出 钉墙放坡坡度接近９０。，土钉采用梅花桩布置．土钉的垂直和水平间距 版社，２０００． 均为１．５ｍ 土钉倾角１５。，土钉成孔直径１２０ｒａｍ，土钉水泥浆体强度 ［３］ＧＪ１２０—９９建筑基坑支护技术规程［ｓ】． ２０ＭＰａ，士钉水泥浆配比（Ｗ／Ｃ）０．５，土钉排数８排．土钉长度７．５—１５ ［４］伍俊，郑全平，吴祥云．复合土钉支护技术的有限元数值模拟及工程应用叨． ２００５，２７（４）：３８８—３９２． ｍ。土钉规格ｑ９１８～２５。面层结构采用ｄ）６．５＠２５０ｍｍｘ２５０ｍｍ，保护层为 岩土工程学报，［５］朱彦鹏，王卫华，陈涛，等．土钉墙与单支点桩板支护程序设计及经济对比册． ８０ｍｍ厚Ｃ２０喷射混凝土。 ２００６．１Ｓ（１）：８２—８７． 依据现场情况和地质勘探。此基坑支护工程采用４种型式布设土 甘肃科学学报．钉墙，分别为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ型，如Ａ型剖面图图１。 ４＿３土钉墙施工 ［６］王嫒嫒，秦四清．土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析明．工程地质学 ［７ ３ｃ．Ｒ．ＰＡＴＲＡ，Ｗ，Ｐ．Ｋ．ＢＡＳＵＤＨＡＲ Ｏｐａｍｕｌｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｎａｉｌｅｄ ｓｏｉｌ ｓｌｏｐｅｓ ｌＪ１． 报，２００６，１４（２１：２７１—２７５． 土钉墙施工与土方开挖交叉或平行施工。开挖与支护应分层分段 Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２３：２７３—２９６． 进行，分层开挖深度低于拟施工土钉标高下０．５ｍ土层。分段宽度一般 为１５—２５ｍ。在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强 ［责任编辑：常鹏飞】 ｌ上接第３２２页）境，每一个学习子情境就是一个具体任务化的学习单 发展，其内涵是无止境的。我们坚信随着《电子测量与仪器》教学条件 元。学习子情境可以表现为具体工作项目。课程学习情境设计如图２ 的不断完善，课程的教学质量一定会达到预期的目标。ｅ 【参考文献】 所示。 每一项学习情境都可以用每一项任务来驱动，教师可通过设计任 关于高职高专电工电子课程教学改革的探讨ｌＪ】．科技咨询导报，２００６ 务书和工作单来实现在教师的指导下，学生主控学习，从而最终通过 （１］刘陆平．自己的操作得到结果，以学生完成任务的效果来评价学生学习活动的 （ｉ８）． 教学过程。 ［２］丁琳．高职《电子测量与仪器》课程教学方法改革的探索 ．广西轻工业，２００９ （１１）． ［３］黄燕．高职专业技术课程的教学设计与实施田．成都航空职业技术学院学报， ２０１０（３）． ４结束语 高职教育课程改革和设计要紧密结合社会对具有刨新性和实践 ［４］王瑞丽．高职（Ｃａ子测量与仪器》课程教学改革思路探讨叨 职业与教育，２００９ 性的技能型高职人才的需求。本文探索了要以“学生为主体，以就业为 ｆ９）． 导向”的课程改革思路和设计方法。《电子测量与仪器》课程建设是一 ［责任编辑：常鹏飞】 项长期并系统的工程，课程建设要与时俱进，不断累积实践经验，深入
