砂卵石地层土钉墙支护实例

砂卵石地层土钉墙支护实例
作者：杨占山张文秀来源：中航勘察设计研究院网站阅读次数： 2257 发表日期： 2007-9-28 13:02:22
【摘要】通过工程实例，分析总结在砂卵石地层进行基坑支护时采用土钉墙方案的设计、施工经验。

【关键词】砂卵石地层；基坑支护；土钉墙
0 引言
现代土钉墙支护施工技术自20世纪70年代产生以来，因其造价较其他基坑围护体系低，施工周期短，安全性基本满足基坑稳定性及变形要求，在边坡工程、基坑工程中得到了广泛的认可和应用。

由于土钉墙对地层的依赖性很大，通常仅适用于地下水位低、自立性好的地层。

某些地区地层由砂卵石组成，由于其内聚力较小、内摩擦角大，基坑开挖后边坡自稳性能良好，但是如果长期裸露经雨水冲涮容易剥落而导致失稳，所以在开挖后保证边坡的稳定需要对其进行支护。

采用土钉墙支护方式比较快捷，而且工程造价低廉，但是在该种地层基坑支护方案采土钉墙支护施工难度较大。

下面介绍一工程实例，探讨在砂卵石地层完全采用土钉墙支护的设计、施工经验。

1 工程概况
工程位于北京市丰台区丰台北路北侧。

拟建建筑物包括4栋住宅楼（28层）及一栋配套商业楼（3层），基础形式采用筏基，结构类型为剪力墙结构。

拟建物地下部分为一整体地下车库，基底埋深-12.6m(局部14.7m)，地面标高-0.3m，基坑深度12.3m。

场地西侧为正在使用的京保路，南侧为丰体南路，东侧南部有居民楼。

为保证结构施工时基坑边坡稳定及场地周边设施、建筑物安全，决定在基坑开挖时采用土钉墙进行支护。

2 工程地质、水文地质条件
2.1 工程地质条件
拟建场地地形较平坦，地貌属于永定河冲积扇中上部。

地面标高50.06～50. 84m。

根据勘察所揭露深度20.0m范围内地层，表层为人工填土，其下为第四纪冲洪积成因的砂类土和卵石层构成。

各层土的岩性特征如下：
杂填土①层：杂色，稍湿，中密，以砖块、灰渣为主，粘性土充填，夹薄层细砂素填土①
层。

人工填土厚度为1.5～3.2m。

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粉砂②层：褐黄色，稍湿，中密，矿物成分以石英、长石、云母为主。

根据经验取C、Φ值0、30。

该层厚度0.3m。

卵石③层：杂色，稍湿，密实，母岩成分以砂岩、石英岩为主，细中砂充填，一般粒径2～5cm，最大粒径10cm左右，呈亚圆形，卵石含量50%以上，夹粘质粉土③
层透镜体。

根据经验取C、Φ值0、45。

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2.2 水文地质条件
现场钻探期间，各钻孔均未见地下水，本工程可不考虑地下水对基础施工的影响。

3 设计简介
基坑边坡采用土钉墙支护，基坑按1：0.3放坡开挖，土钉墙设计如下：
（1）各排土钉的布置：
土钉按梅花形布置，各排土钉水平间距1.5m，土钉倾角10°；
第一排土钉长6m，布置在地表下1.5m；
第二排土钉长5m，布置在地表下3.0m；
第三排土钉长5m，布置在地表下4.5m；
第四排土钉长4m，布置在地表下5.9m；
第五排土钉长4m，布置在地表下7.3m；
第六排土钉长4m，布置在地表下8.7m；
第七排土钉长4m，布置在地表下10.1m；
第八排土钉长3m，布置在地表下11.5m。

（2）土钉钢筋直径Φ20。

（3）所有土钉杆体前端围弯，围弯角度90°，围弯直径≥75mm，围弯直线段长度≥200mm，杆体上每隔2.0m焊定位支架一道；各排土钉均配置水平与纵向加强筋（Φ14）。

在边坡外错落布置竖向地锚，并与纵向拉筋有效焊接。

（4）土钉成孔直径为100mm，孔内注素水泥浆，水灰比为0.50～0.55，水泥采用P·O 32·5。

（5）混凝土面层钢筋网直径φ6.5，网格间距200mm×200mm，并用U型短钉（φ6）及T型钉（500×200mm）固定在坡面上；基坑边缘设置散水，散水内置钢筋网并用水泥砂浆抹面。

边坡外设置Φ14背筋，间隔5m布置于地面。

（6）面层喷射混凝土厚度80mm，混凝土强度等级C20。

4 施工过程概述
工程于2003年12月中旬开始施工，2004年3月初结束。

基坑周长约500m。

土方开挖采用先周边，后中间原则，分段开挖。

边开挖边支护形成流水节拍，将施工队伍划分成5个小组展开流水作业，即：
①钢筋加工小组（焊制土钉、坡面钢筋焊接），
②坡面处理小组（坡面修理、绑扎钢筋网片），
③土钉成孔小组，
④锚喷小组，
⑤注浆小组。

土方开挖第一步深度2m，完成第一步后，设置地表纵向拉结筋，做基坑边缘散水，以后每步开挖深度约1.7m，共分八步开挖完成。

a. 土钉墙施工顺序
测量放线—边坡开挖、修理—绑扎钢筋网片—面层锚喷—土钉成孔—土钉孔锚喷、压浆—焊横向拉结筋。

b. 边坡开挖
在基坑上口线确定无误后，进行边坡开挖，由挖掘机进行施工作业，由于砂卵石比较松散，挖掘机开挖不能一步到位，预留0.3m由人工后续处理。

c. 绑扎钢筋网片
边坡角度、平整度达到设计要求后，进行面层钢筋网片绑扎，面层钢筋网片无须垫起，砂卵石面层已经使面层与钢筋网片之间有足够空隙，只需用U型筋或T型筋将网片固定，将边坡纵拉筋绑扎在钢筋网片外侧。

地表长度不一，但是最短长度要大于地表滑裂面位置，即地表位置不在同一直线，防止地锚作用形成裂缝。

坡面长度预留超过第一步土钉位置，待土钉施工完毕后再同其焊接。

d. 面层锚喷
面层钢筋网片绑扎完毕后进行面层锚喷，由于砂卵石松散，可在喷射之前往面层淋洒一遍素水泥浆，使之喷射时与砼迅速有效黏结，第一步喷射砼应就基坑上口线形状、钢筋网片绑制情况随形就势锚喷，不能为追求美观而无故加大砼厚度，以此来尽量减少面层自重给边坡位移变形带来的影响。

e. 土钉成孔
土钉成孔设备采用洛阳铲，土钉设计角度水平向下100。

经实践得知该地层土钉成孔角度理想状态是水平，角度水平有利于从孔中将砂石料掏出成孔；角度水平稍微向上可以方便顺利成孔，但是下一工序注浆施工将不方便；角度水平向下符合设计要求，但是成孔极其困难，原因是砂石料松散不容易被洛阳铲带出。

成孔直径也比设计（Ф100mm）大许多，达到Ф400mm左右，原因是该地层砂石料松散，容易塌落，且砾石直径不均匀，有的甚至达到300mm-500mm。

因此土钉成孔间距也比设计值增加500mm-700mm。

成孔深度最深达到6m，同设计值相符。

f. 土钉孔锚喷、压浆
成孔完毕后放置土钉杆体，因为孔径偏大，将杆体置于孔中心位置需要将土钉杆体在孔口垫起，使杆体处于土钉孔中轴线位置。

鉴于土钉孔内体积较大，注素水泥浆费时、费料，而且因为成孔角度的问题也不容易普通注浆施工，要对其进行后注浆施工，所以在放置杆体同时要同步跟管置于孔中，深度距离孔底0.3 -0.5m为宜。

在注浆之前用锚喷施工将孔口封闭，这里所用的喷射砼要比面层所用砼含水量要大，喷射时尽量用砼将孔填满，孔内部砼料稍干孔口统料含水量稍大，孔口封闭后采用注浆泵及预留注浆管对其进行压力注浆，使水泥浆、砼料、砂石料黏结成一整体，待封闭孔口砼的周边有水泥浆渗出时停止注浆，封闭注浆管口，在孔口的正上方预留通气口，最后在此位置进行补浆。

g. 焊横向拉结筋
土钉孔锚喷、压浆完毕后，待土钉杆体同周围砼、素水泥浆黏结成一整体强度上升后，焊制土钉横向拉结筋。

h. 局部塌落处理
局部有的面层及其松散不能成孔施工，采取先插管至面层内部，然后编制面层网片进行面层锚喷，待面层强度上来后用预先插至面层内部的管对其进行压浆处理，这种情况开挖深度不宜超过1.5m，下一步待注浆强度上来后再进行开挖。

局部有的开挖后没来得及处理就出现塌落，形成一凹面，这时要先对面层进行处理，不要任其继续塌落，之后先进行面层网片编制，继续按原有坡度施工，编制完成后对其网片内部凹处进行填充，同时预留压浆管，待锚喷完成强度上升后进行压浆处理，尽可能将面层与填充物结合成一体。

或者不进行填充直接进行
锚喷，但是在锚喷同时及时对其用散落砼进行填充，边锚喷边填充施工砼喷射厚度一次不宜超过0.2m,如果凹处过大应酌情分几次完成。

鉴于砂卵石地层特性，C值小Φ值大容易塌落，成孔困难，可在面层后面埋暗柱来增强整体稳定性，砂卵石粒径较大不易成孔处用气锤将带孔铁管打入后压浆来增强整体稳定性。

5 结论
经过该工程施工可以看出，砂卵石地层与在一般土体地层中同采用土钉墙支护相比较，基坑同样深度，放坡角度一致，在砂卵石地层土钉长度要短，成孔角度近于水平，土钉孔直径偏大，土钉横纵间距随之调整增大，施工顺序安排亦当有所调整。

参考文献
1 JGJ120-99．建筑基坑支护技术规程
2 陈肇元，崔京浩．土钉支护在基坑工程中的应用（第二版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000。