复合土钉支护的技术应用

复合土钉支护不适用于软弱土基坑, 主要是因软弱土的锚固力低, 土体具有流变特性, 造成边坡位移较大, 安全程度降低等原因。同时, 土钉需要土体发生变形才能工作, 土钉支护的边坡位移较大, 不适用于对基坑位移有严格限制的边坡。

对周围有建筑物的基坑工程, 单纯采用普通土钉技术不能限制基坑产生较大位移, 进而有可能影响基坑周围建筑物的安全使用。但采用复合土钉, 并在施工中采取一些技术措施, 将会大大减小边坡的位移, 取得良好的效果。本文介绍了在饱和粉土中采用复合土钉支护技术设计, 较好地限制了基坑的水平位移和地面沉降, 并与普通土钉支护进行了对比, 大大减小了基坑的变形, 保证了基坑和已有建筑物的安全。

1 工程概况

某培训中心基坑深度为6.0m, 结构形式为框剪结构, 主楼13层, 裙楼4层, 地下2层, 基础采用筏板基础。其南侧不远处有一栋办公楼 (距办公楼外墙最近处为10m, 基础为条形基础。) 。北侧距围墙2.5m, 西侧场地较为开阔, 东侧距围墙8m。

场地土层自上而下依次为: (1) 杂填土:杂色, 湿, 松散, 主要为红砖块、砂、炉渣及粉土等。 (2) 粉土 (2) -1夹薄层粉质粘土 (2) -2: (2) -1土黄色, 软塑, 很湿-饱和; (2) -2黄褐色-褐色, 软塑, 饱和。 (3) 粉土 (3) -1局部夹薄层淤泥质粉质粘土: (3) -1土黄色-浅黄色, 软塑-流塑, 饱和。 (4) 粉质粘土:褐色-灰褐色, 软塑-可塑, 饱和。 (5) 粉土:土黄色-浅黄色, 软塑, 饱和, 局部粉砂含量高。 (6) 粉质粘土:褐色-灰褐色, 可塑, 饱和。地下水位距地表2.5m左右。各土层主要指标见表1。

2 基坑支护设计

根据施工场地条件, 西侧场地较大, 考虑采用放坡开挖;东侧、南侧和北侧有一定的放坡空间, 考虑采用放一定坡度后进行支护;但南侧约10m远出有一栋六层办公楼。该基坑支护设计方案的难点是在保证基坑边坡的安全、稳定的条件下不影响南侧办公楼的安全和正常使用。

2.1基坑西侧、北侧和东侧支护方案

基坑西侧:西侧边坡采用1∶1的放坡, 坡面喷30mm厚素混凝土面层, 防止地表水等其他因素造成边坡土体强度降低而引起局部塌方。

基坑东侧、南侧和北侧:为了保证新建建筑物施工空间和基坑边坡安全, 对该部位的边坡进行1∶0.2放坡, 并采用3道土钉进行支护, 土钉长度分别为8 m、7 m、6m, 梅花形布置, 面层厚80mm, 内配8@200×200钢筋网。

基坑开挖前首先进行深井降水, 待水位稳定后再进行基坑开挖。开挖采用分层开挖, 一般土钉施工步骤为:开挖、修坡、土钉施工、面层施工四个部分, 各部分可根据实际情况平行或交叉进行。该基坑第一步开挖1.7m, 以后每层开挖厚度为1.2m, 直至基底, 每步开挖后立即进行土钉施工。施工顺序依次为:开挖—修坡—成孔—钢筋制作—安放钢筋—注浆—绑扎面层钢筋网—喷射混凝土面层—养护。

开始进行基坑开挖时, 在基坑西侧采用放坡喷混凝土的坡面上, 土体暴露时间超过2小时, 就发生局部土体坍塌现象, 并逐步向土体内部发展, 同时在开挖后槽底处发生较为明显的土体侧向挤出, 影响了基坑的正常开挖和土钉施工。但东侧、南侧和北侧采用土钉复合支护技术的边坡未出现上述问题。针对以上情况, 对西侧放坡喷混凝土的坡面施工方法及时做出修改。通过改变基坑每步开挖的土层厚度和坡度、开挖形式以及施工顺序, 较好地解决了施工中土体局部坍塌和土体侧向挤出的施工问题。同时监测坡顶水平位移、沉降及建筑物情况, 发现问题及时解决。

3 基坑监测

为保证基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定, 确保南侧建筑物的安全。在基坑边坡顶设置了水平及沉降观测点, 在建筑物四周设点沉降观测点, 观测基坑边坡顶的变形与建筑物的倾斜。在每层开挖及支护后均进行观测, 同时注意基坑四周的裂缝观察 (见表2、表3) 。

基坑开挖完成后, 南侧建筑物产生的整体倾斜最大为0.77‰, 远小于规范4‰的要求, 建筑物未出现任何新裂缝。由表3中可以看出, 复合土钉支护边坡位移比西面放坡喷混凝土的坡面支护边坡位移降低很多, 可以减小边坡位移30%～50%, 采用复合土钉支护技术能够较好地解决土钉技术基坑变形大的问题;同时解决了采用放坡喷混凝土支护坡面软弱土体暴露时间过长, 发生局部土体坍塌的现象;开挖槽底处发生较为明显的软弱土体侧向挤出等问题, 保证了基坑的正常开挖和土钉施工。

摘要：本文结合工程实例, 对锚杆支护技术理论、应用现状和发展趋势进行了探讨, 针对锚杆在隧道、基坑、矿山等大型工程应用中的支护方法、计算理论及其安全评价等内容的研究现状进行了分析, 同时对现在支护理论中存在的问题和不足之处及应改进的地方进行了讨论。

关键词：基坑支护,饱和粉土,复合土钉 (土钉+微型桩) ,控制变形