随着高层建筑的大量兴建，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、施工快捷简便等诸多优点，近年来在我省许多工程中得到应用。在挖方较深，邻近有建(构)筑物、地下管线、永久性道路等不能放坡，开挖的情况下，只能对基坑壁进行支护，及时抑制由开挖引起的内应力释放，以稳定坑壁。

 

 

　　某高层建筑物基坑最深达15.83m，基坑北侧为居民区道路，南侧有一栋距基坑8m的办公楼，西南侧边为20m长平房，南部中段有一排办公平房和自行车棚，施工场地狭小，绝大部分开挖线距红线不到1m甚至紧贴红线。

 

　　2场地地质条件及支护方案

 

　　根据施工前岩石工程勘探报告，工程现场±0.000m以下土质情况为：杂填土厚1~3m→粘质粉土厚5~7m→细砂层厚3~5m→卵石层厚3~4m，其下为粉土和砂石层。地下水位在-12.000m左右为潜水层，另一为承压水在-20.000m左右，地质条件基本符合要求。

 

　　由于场地限制，无法进行桩支护或放坡处理。根据地质勘探报告，现场符合土钉墙直壁支护的施工地质条件，土钉支护成本低，材料需求量少，土地开挖量小，施工进度快，抗震性能较好，且不占用施工场地。由于北侧坡整面较长有130m，因此将第三排及第六排改为预应力锚杆加腹梁，形成直壁土钉墙局部加预应力锚杆的复合直壁土钉墙的方案。

 

　　3确定周边载荷力

 

　　3.1北侧为道路，车辆、人流量较大，考虑重车的动静荷载300KN，后轮分压系数0.7，受力面积1.0m×3.0m，经计算北侧集中荷载为85kPa，均布荷载15kPa。由于场地的客观条件，在施工进程中，材料进场和施工车辆只能在北侧停放，荷载集中，所以另加5.0m宽20kPa条形荷载增加其载荷量，距坑边2.0m(即所有重车不得进入槽边2m范围内)。

 

　　3.2南侧西段距坑边8m处有一4层办公楼。办公楼是框架结构，柱下独立基础，整体结构刚度不好，在坡体发生变形时易产生裂缝，因此该地段应增加载荷，除均匀增加外应另增加距坑边8m的宽5.0m的80kPa条形荷载。按该办公楼基础埋深确定荷载作用于地表下2.5m。

 

　　3.3对于上述特殊地段应考虑载荷的进一步加大，所以在该部位设置预应力锚杆，避免边坡变形，增加安全系数。

 

 

　　在支护设计时不仅要考虑单根土钉抗拉承载力是否满足要求，还要验算不同开挖深度及基坑底以下可能发生的滑移面，保证施工稳定性。在确定施工现场土层参数、荷载形式与大小后通过支护设计软件，就可以确定土钉的具体位置。

 

 

　　5.1通过支护设计软件得出土钉的长短、间距后，还要很据工程的实际情况采取必要的构造措施，达到控制变形并且增加整体工程的稳定性。

 

　　5.2土钉制作时应合理确定杆体支架大小与间距，保证土钉在孔洞中位于居中位置，修整边坡面层，保证喷射混凝土的厚度能达到要求。

 

　　5.3设置横接筋和斜拉筋以加强土钉结构，根据实际情况合理设计端头连接。为避免土坡变形现象，增强安全储备，根据实际情况在适当的位置设置预应力锚杆。将第3排土钉改为预应力锚杆，杆体为2×7φ5钢绞线，L=17000mm，其中Lf=5000mm，Lm=12000mm，成孔直径150mm；腰梁采用[25a槽钢，锁定荷载200KN。为确保北坡安全，将第6排局部土钉改为预应力锚杆，杆体为2×7φ5钢绞线，L=12000mm，其中Lf=5000mm，Lm=7000mm；腰梁采用[25a槽钢，锁定荷载100KN。

 

 

　　6.1开挖土方每步开挖深度要按照设计实施，每30m为一开挖段，每段挖深也要按要求实施。

 

　　6.2控制土钉质量要认真检查每一根土钉的质量状况，发现问题要及时由技术人员及时解决，使土钉施工自始至终在监控下进行。

 

　　6.3遇障碍物的处理方法土钉施工中遇到障碍物要做特殊处理，调整孔位重新成孔或采用群钉或与表面支撑拉锚等处理方法。

 

　　(a)群钉替代法；(b)拉锚法；(c)加长土钉法；(d)施加预应力锚索法

 

　　南坡局部施工中遇附近居民楼化粪池(埋深4.2~4.5m)，将原有3排土钉改为4排，间距1.0m、行距1.0m，前3排成孔长度以看到砖墙为标准，第四排成孔时调整角度，穿过化粪池底，按实际情况加长土钉。继续开挖时监测人员注意到该段边坡上口位移过大，化粪池下第4排土钉无法承受载荷力，且经成孔施工，化粪池外的4m多高的土体受到扰动，出现坡体滑移现象，必须加强。对此，在化粪池东西各3m范围，内各施加3根预应力锚索，孔径150mm，长15m，张拉力120KN，并将2根12m长的[25a槽钢背向焊接成工字形钢梁作预应力锚索的承压台，以此组合形成一条腰梁，做在土体下2/3处，以约束土体。预应力施加后变形立即停立。

 

　　实践证明对土钉施工中的加固措施(预应力锚杆梁)是有效的，可保证边坡稳定。

 

　　6.4在-9.000m处遇难细砂层，坍塌面积虽不大，但逐步推移，使上层支护形成悬坡，对此制定了以下措施。

 

　　6.4.1分批次开挖，缩小流水段，每隔3m开挖6m长一段，形成跳跃式施工。挖深1550mm，上口与混凝土面齐平，坡脚50cm左右，挖成斜坡，达到增大保护层厚度减少内部水分流失。

 

　　6.4.2分层施工，加快节秦。在土面开挖后及时修坡。具体方法分两步，第一步挖750~900mm深后迅速修坡编钢筋网片，随后及时补喷混凝土，厚度以仅覆盖钢筋网片为标准。等到混凝土终凝2h后再向下挖至1550mm深，并在此标高处成孔。成孔完成后修孔位处土坡，再放入土钉钢筋。土钉杆体每一支架下部加一雪橇式滑片，保证钢筋位置满足要求。

 

　　6.4.3遇砂层施工的关键在于工序合理划分，成孔速度快，合理安排作业流程，减少晾坡时间。

 

　　6.5土钉支护变形监测本工程北坡这支护难度大，危险系数大。为确保土壁安全，要制定相应监测方案，以随时掌握北坡施工情况和坡体情况，及时采取措施，控制边坡的变形(待别是水平方向的位移)。

 

　　6.5.1监测方法。成立由专人负责的监测小组；用专业仪器进行监测，每周2次；派专人巡视施工现场；雨后(等别是大雨后)立即监测；关键位置重点监测。

 

　　6.5.2监测内容。地表开裂状态(位置、缝宽)的观察；基坑地下水位的变化；基坑边坡位移监测和基坑四周沉降监测。

 

　　6.5.3监测结果处理。监测工作由技术负责人负责，专业技术人员执行，按实际情况填报上级管理人员。技术负责人根据检查记录，对工程的实际情况做出合理分析。基坑施工过程中，虽然遭遇了几场暴雨，但由于监测和处理的及时，未发生施工事故。

 

　　本工程自开工至基础施工到±0.000m，基坑边坡一直是保持稳定的，未发生坍塌，邻近的建筑物也没有受到影响，邻近的建筑物亦未发生有害裂缝。由此可见，土钉墙加预应力锚杆的复合直壁支护技术在该基坑工程中的应用是非常成功的。