浅析土钉墙与预应力锚杆在基坑支护中的应用王翔宇

浅析土钉墙与预应力锚杆在基坑支护中的应用王翔宇

王翔宇

中煤江南建设发展有限公司广州市510030

摘要：地下空间的发展已经成为人们生产、生活、娱乐等必不可少的一部分，基坑支护形式的日益完善，既保障了基坑施工的安全又能节约成本。通过现场预应力锚杆张拉力及坡后土体水平位移监测，研究支护结构在基坑支护中的变形规律，为广东地区类似基坑支护工程优化设计和科学施工提供参考。

关键词：基坑工程；预应力锚杆；复合土钉墙；现场监测

引言

随着建筑技术的发展，社会高层建筑大量地兴建，深基坑开挖日益增多，各种深基坑支护技术日趋成熟。其中，锚杆复合土钉墙支护技术以其造价低，效果好，适应性强、施工快、简便等诸多优点，近年来在我省许多工程中得到应用。

一、工程概况

该工程由两幅相邻03、04地块组成。03地块规划总用地面积为19944m2，总建筑面积约137876m2，04地块规划总用地面积为22668m2，总建筑面积约151993m2。项目设地下室两层，基坑周长约1188.6米。设计±0.00北区为黄海高程15.00米，南区为12.50m。地下室底板面标高北区2.2m，南区为1.20m。场地地形东侧、北侧地势较高，西侧及南侧地势相对较低，基坑周边地面黄海高程为12.80－23.50m，基坑开挖高度达13.00-21.60m。

二、预应力锚杆、复合土钉墙支护技术

传统的土钉墙支护方式，具有成本低、施工速度快、操作简单等特点，但只适用于开挖深度不超过５ｍ的基坑，且不能承受基坑周边的堆物和道路荷载，难以保证周边建筑物的安全。结合预应力技术开展预应力锚杆和土钉墙联合支护可有效解决土钉支护变形大的问题。通过预应力锚杆将被加同区锚固于潜在滑移面以外的稳定岩土体中，锚杆的预应力通过锚下承载结构和支护面层传递给加同岩土体，其预应力在被加同岩土体中产生压应力区，大大减少了塑性区的范围，延缓了潜在滑移面的形成和岩土体的破坏，有效控制了基坑的变彤，增加了基坑的稳定性。

三、工程特点及基坑支护

1.基坑支护方案确定

根椐场地地理位置，基坑开挖深度和周围环境条件及土层力学性质，由于该工程基坑开挖支护为监时性措施，经多方案支护形式技术经济比较，决定采用以锚杆复合土钉墙支护技术为主的监时支护结构。因为锚杆复合土钉墙可提高边坡整体稳定性和承受坡顶起载的能力及所用的施工设备简单，占用施土场地小，复合土钉墙围护结构具有经济、施工方便、施工工期短、安全可靠等优点，目前已在广东地区深基坑工程中推广应用。

2.基坑支护方案选择

a）本工程基坑支护具有如下特点：本工程周边场地情况并不宽敞，坑周围的场地亦十分有限，没有采用全深度放坡开挖的条件。基坑东西方向狭长，南侧紧靠城市主干道，东侧紧靠路边，动荷载及震动荷载比较大。基坑开挖深度大，开挖深度达到12.0米。开挖线周长约412米。基坑开挖面积大，约7300平方米，东西向长171米，南北向45米。场地地基土质岩土性变化大，西部约50米范围内存在砂性土层。地下水位高，土层渗透系数大，因此切实作好止水、降水、防水工作是本基坑工程成败与否的关健。计算参数：基坑计算深度取12米；计算中考虑地表施工堆载，东、南两侧取30KN/m2，北侧25KN/m2，面侧取10KN/m2。土压力计算采用土体固块指标，各土层物理力学性质指标根据某工程勘察院提供《岩土工程勘察报告》取值。

b）支护结构具体做法

深基坑因场地周围无条件放坡，因此采用（喷锚网）土钉墙支护。在土钉墙位置沿周边设置超前垂直锚管桩，超前垂直锚管桩用φ114mm钢管加工而成，管内灌M15砂浆，每隔1米间距进行定位布孔，四周均布，基坑深12米，超前垂直锚管桩长15米，打入强风化岩，垂直误差值必须保证在1％以内。土钉墙面层采用C20喷射砼，墙厚150mm，内配钢筋网φ8@200×200，锚杆按1300×1300方格布孔。从上往下共设置9排锚杆，其中7排是普通锚杆（长度12~15米）和2排是预应力锚杆+普通锚杆（长度22米和20米），钢筋采用Yφ32和φ28，倾角15°。预应力锚杆设置在第3排和第6排，在预应力锚杆位置设置预应力腰梁，把锚杆位置钢筋网的水平钢筋设置设为加强钢筋2φ20，此部份墙加厚。坑底距离土钉墙2米处设排水沟一道。

3.注浆

①注浆浆液搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，防止石块、杂物混入浆液。

②若注浆开始与中途停止较长时间，再作业时则用水或稀浆润滑注浆泵及注浆管路。

③第一次注浆为常压注浆，通过注浆管自孔底注浆，待浆液流至孔口。

④二次注浆在一次注浆后12-24小时进行，第二次注浆采用注浆压力控制（压力达到2.5MPa后，稳压注浆5min）。二次注浆管范围为锚固段，二次注浆管底注浆范围内每间距@500周圈各钻3φ5孔用工程胶布封牢，二次注浆管底封死。

⑤注浆采用纯水泥浆，水泥采用P.O42.5R硅酸盐水泥。

4.焊接锚头

注浆12h后方可焊接锚头；预应力锚座，钢板要与锚杆的张拉方向正交。

5、喷面层混凝土

喷射混凝土强度为C20，喷射前，打湿和清理干净喷射面，喷射的工作压力为0．4—0．6MPa，喷射时由上而下进行喷射，喷射枪头尽量与施喷面垂直，枪头与作业面距离小于2m，喷射时要保证混凝土厚度和平整度。

6、预应力张拉

①注浆体、框架梁强度达到设计强度后，进行张拉。

②锚杆张拉按一定程序进行，锚杆张拉顺序，应考虑邻近锚杆的相互影响。

③锚杆正式张拉之前，应取0.1~0.2倍设计拉力值进行预张拉，对锚杆预张拉1~2次，使其各部位的接触紧密，锚杆体完全平直。

④锚杆张拉至设计轴向力的1.0倍时，持荷2分钟后卸荷至锁定荷载进行锁定。锚杆锁定用OVM锚具。

⑤锁定后如发现明显预应力损失应进行补偿张拉，锁定后对自由段进行补浆防腐。

7、方案实施效果由于施工前对施工方案进行了充分论证，对一些关键技术做到有效控制，同时在施工中组织严密，方法得当，措施到位，并严格按施工工艺和顺序进行操作，取得了较好效果。1）节省了施工工期，比计划提前了20d。2）经连续监测，坑壁土体的水平位移、坡顶沉降量、周边道路地面垂直位移以及坑壁顶部硬壳层和土钉极限抗拔力等，均满足了规范和设计要求。3）采用土钉支护技术，确保了基坑土体的整体稳定，避免了基坑开挖对周边环境的不利影响，达到了预期的目的。

四、结语

进行基坑支护关键在于施工过程中确保基坑内工程桩的完好，同时确保安全施工；通过结合某基坑支护实例，结合该基坑的支护技术难点，提出土钉墙＋锚杆的基坑支护技术，同时基坑周边采取帷幕桩止水，以及基坑肥槽内大口径管井抽降坑内地下水的地下水处理方案。工程实践表明，这些技术能有效确保基坑支护结构安全可靠及土体的整体稳定性，确保支护结构在施工期的安全。

参考文献

[1]《土钉墙技术的研究及应用》杨志银，张俊，王凯旭，岩土工程学报2005.2

[2]刘建航、侯学渊；基坑工程手册[M]；中国建筑工业出版社。

[3]《基坑土钉支护技术规程》（CECS96197）；北京，中国建筑工业出版社。