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【摘 要】本文介绍了某工程基坑支护的方案选择、设计和施工过程，土钉墙支护体系在实际工程应用中取得的比较理想效果，说明其在深基坑支护中具有较大的技术和经济优势。
【关键词】深基坑支护；土钉墙
近年来我国随着经济建设和城市建设的快速发展，地下工程愈来愈多，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，对基坑工程进行正确的设计和施工，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护周围环境能发挥重要作用。
目前，西安地下深埋管道开挖施工支护采用的传统方法为大开挖或直槽支撑两大类。而本文以工程实例介绍一种新的支护方法：土钉墙支护，土钉墙支护最大的特点就是经济造价低，施工方便。
1.工程概况
1.1 工程简介
玄武路东段排水工程，場地均为近年堆积的杂填土（数据参考该工程地质勘察报告及有关规范），污水管径d500，雨水管径d1000，管道平均埋深10米，管长300米，施工场地两侧均有建筑物。
1.2 工程地质条件
经钻探勘察，1#钻孔，0-2.3米为杂填土，由路面、二灰石、灰土垫层组成；2.3-4.7米素填土，较干燥，由粘性土组成。4.7-12米为黄土。2#、3#、4#、5#、6#钻孔0-12米均为杂填土，钻至12米深，未穿透垃圾土。杂填土成分复杂，东侧以生活垃圾为主，含有建筑垃圾，水泥块、砖、石头等。场地西侧以建筑垃圾为主，坚硬难以钻进。
2.基坑支护方案的选择
该工程所在地地质较为复杂，地层为杂填土、垃圾土；层厚平
均为12米；开挖后基坑的边坡稳定性很差，直槽支撑显而易见不可能；因场地南、北两侧有建筑物，场地比较狭窄，大开挖将牵扯场地两侧建筑物的拆迁，经济造价较高，也不现实；根据场地工程地质条件、土层力学计算指标及周围建筑物情况，经多方案支护形式技术经济比较，决定采用以土钉墙支护技术为主的支护结构，所用的施工设备简单，占用施工场地小，而且可随基坑开挖逐次分段实施作业，由于该方案可行、安全、经济而得以实施。
3.土钉墙的作用机理与设计
土钉墙的作用是靠短而密的土钉对原状土加固改善而起作用的。它把面层以后的土体不是视为荷载，而是通过人工处理使之成为承载体。土体本身是抵御变形、破坏的主体，土钉以及面层结构是协助土体加固的客体。土钉墙的设计思路是，置入足够密度和长度的土钉，使其变成能够抵御其身后水土压力及变形破坏的“挡土墙”。土钉的密度与长度不是根据土的侧向压力而定的，也不必要锚固于“稳定”土体之上。土钉的密度是以每根土钉所能控制影响土体稳定的范围而定的，其长度主要视基坑的深度及地质情况而定。
3.1 土钉计算方法
可按公式（1）进行初步设计：
土钉长度L=nH （1）
式中：n-经验系数；取决于基坑深度和地质情况
H-基坑的垂直深度，m。
土钉密度 SxSy=kdnL （2）
式中：SxSy-土钉的水平及竖直间距，m；
K-系数，与地质参数及灌浆工艺有关。
d-钢管直径。
L-土钉长度。
3.2 计算参数
序号 土层 容重γ（KN/m3） 内聚力c（Kpa） 内摩擦角￠（0） 土层与锚固体的粘结强度qsi（kpa）
1 杂填土层（0-12米） 19.0 15 12 15
2 淤泥 17.0 8 5 10
3 粉质粘土 18.5 20 15 50
4 砂质粘性土 19.0 30 25 65
根据地质资料并结合工程经验，各土层的计算参数取值见表如下：
3.3 土钉计算结果（参考《建筑基础工程技术政策（1996～2010）》，《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97）
由地质资料得知本工程埋深h=12米，绝大多数为杂填土层，根据3.2计算参数得出经验系数n=0.5，k=1.56，采用￠48钢管，射入角度150土钉；则由3.1土钉计算方法（1）（2）得出：
土钉长6米，梅花型布设，横向间距1.5米，垂直间距1.5米；面层为8厘米厚的C25喷射砼，钢筋网距20×20厘米，采用￠6圆钢。
4、施工工艺流程
边坡开挖→修坡→放线定孔位→钻孔→钢管入孔→堵孔注浆→二次注浆→绑扎、固定钢筋网→喷射混凝土面层→混凝土面层养护→进行下层土钉施工
（1）边坡开挖、修坡：沟槽开挖坡度1：0.335，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动，边壁宜采用小型机具或铲锹进行削坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。
（2）测量放线
按设计要求定出孔位并作出标记和编号，孔位的偏差不大于100mm，成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全。
（3）钻孔
钻孔的倾角误差不大于1度，孔径允许偏差-50～200mm。
（4）下钢管
土钉采用￠48钢管，射入角度150土钉，土钉长6米，梅花型布设，横向间距1.5米，垂直间距1.5米。成孔后下入钢管。
（5）灌水泥浆
在孔口处设置止浆塞 ， 将注浆管插入孔底以上0.5～1.0米处。注浆管连接注浆泵，边注浆向孔口方向拨管，直至注满为止。每孔在注浆后再补浆2～3次。为保证浆体与周围土体紧密结合，在水泥浆中掺入一定量的膨胀剂。
（6）绑扎、固定钢筋网
钢筋网的绑扎固定必须符合设计要求，网格允许偏差为±lOmm，钢筋网在每边的搭接长度至少一个网格边长或不小于200mm，如搭接焊，焊接长度不小于网片钢筋直径的10倍。网片与坡面的间隙不小于20mm。
（8）喷射混凝土面层
喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不得大于12mm，水灰比不得大于0.45，喷射混凝土的顺序应自下而上，喷头与喷射面距离控制在0.8～1.5m范围内。
（9）养护
喷射混凝土初凝后2小时，根据现场条件，连续喷水养护5～7天。
5、基坑变形监测
在坡顶和坡脚必须设置排水措施，以免地面积水流入基坑，坑内积水流向坡脚，以确保土钉墙的安全。
基坑开挖前，在基坑南、北侧边坡分别设置了7个沉降、水平位移观测点，每间隔一天观测一次，经观测最大沉降13毫米，最大水平位移为14毫米，基坑周围建筑物、高压电缆等均完好无恙。
结束语：
就该项工程来看，在基坑开挖过程中，基坑开挖平均深度10米，埋设管距300米，由于采用了土钉墙边坡支护技术，结果比原计划采用的大开挖（坡度1：1）节约投资180万元，工期缩短 20天，同时还安全地度过了多雨的夏季，经济效益十分显著。
【关键词】深基坑支护；土钉墙
近年来我国随着经济建设和城市建设的快速发展，地下工程愈来愈多，大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，对基坑工程进行正确的设计和施工，能带来巨大的经济和社会效益，对加快工程进度和保护周围环境能发挥重要作用。
目前，西安地下深埋管道开挖施工支护采用的传统方法为大开挖或直槽支撑两大类。而本文以工程实例介绍一种新的支护方法：土钉墙支护，土钉墙支护最大的特点就是经济造价低，施工方便。
1.工程概况
1.1 工程简介
玄武路东段排水工程，場地均为近年堆积的杂填土（数据参考该工程地质勘察报告及有关规范），污水管径d500，雨水管径d1000，管道平均埋深10米，管长300米，施工场地两侧均有建筑物。
1.2 工程地质条件
经钻探勘察，1#钻孔，0-2.3米为杂填土，由路面、二灰石、灰土垫层组成；2.3-4.7米素填土，较干燥，由粘性土组成。4.7-12米为黄土。2#、3#、4#、5#、6#钻孔0-12米均为杂填土，钻至12米深，未穿透垃圾土。杂填土成分复杂，东侧以生活垃圾为主，含有建筑垃圾，水泥块、砖、石头等。场地西侧以建筑垃圾为主，坚硬难以钻进。
2.基坑支护方案的选择
该工程所在地地质较为复杂，地层为杂填土、垃圾土；层厚平
均为12米；开挖后基坑的边坡稳定性很差，直槽支撑显而易见不可能；因场地南、北两侧有建筑物，场地比较狭窄，大开挖将牵扯场地两侧建筑物的拆迁，经济造价较高，也不现实；根据场地工程地质条件、土层力学计算指标及周围建筑物情况，经多方案支护形式技术经济比较，决定采用以土钉墙支护技术为主的支护结构，所用的施工设备简单，占用施工场地小，而且可随基坑开挖逐次分段实施作业，由于该方案可行、安全、经济而得以实施。
3.土钉墙的作用机理与设计
土钉墙的作用是靠短而密的土钉对原状土加固改善而起作用的。它把面层以后的土体不是视为荷载，而是通过人工处理使之成为承载体。土体本身是抵御变形、破坏的主体，土钉以及面层结构是协助土体加固的客体。土钉墙的设计思路是，置入足够密度和长度的土钉，使其变成能够抵御其身后水土压力及变形破坏的“挡土墙”。土钉的密度与长度不是根据土的侧向压力而定的，也不必要锚固于“稳定”土体之上。土钉的密度是以每根土钉所能控制影响土体稳定的范围而定的，其长度主要视基坑的深度及地质情况而定。
3.1 土钉计算方法
可按公式（1）进行初步设计：
土钉长度L=nH （1）
式中：n-经验系数；取决于基坑深度和地质情况
H-基坑的垂直深度，m。
土钉密度 SxSy=kdnL （2）
式中：SxSy-土钉的水平及竖直间距，m；
K-系数，与地质参数及灌浆工艺有关。
d-钢管直径。
L-土钉长度。
3.2 计算参数
序号 土层 容重γ（KN/m3） 内聚力c（Kpa） 内摩擦角￠（0） 土层与锚固体的粘结强度qsi（kpa）
1 杂填土层（0-12米） 19.0 15 12 15
2 淤泥 17.0 8 5 10
3 粉质粘土 18.5 20 15 50
4 砂质粘性土 19.0 30 25 65
根据地质资料并结合工程经验，各土层的计算参数取值见表如下：
3.3 土钉计算结果（参考《建筑基础工程技术政策（1996～2010）》，《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97）
由地质资料得知本工程埋深h=12米，绝大多数为杂填土层，根据3.2计算参数得出经验系数n=0.5，k=1.56，采用￠48钢管，射入角度150土钉；则由3.1土钉计算方法（1）（2）得出：
土钉长6米，梅花型布设，横向间距1.5米，垂直间距1.5米；面层为8厘米厚的C25喷射砼，钢筋网距20×20厘米，采用￠6圆钢。
4、施工工艺流程
边坡开挖→修坡→放线定孔位→钻孔→钢管入孔→堵孔注浆→二次注浆→绑扎、固定钢筋网→喷射混凝土面层→混凝土面层养护→进行下层土钉施工
（1）边坡开挖、修坡：沟槽开挖坡度1：0.335，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动，边壁宜采用小型机具或铲锹进行削坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。
（2）测量放线
按设计要求定出孔位并作出标记和编号，孔位的偏差不大于100mm，成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全。
（3）钻孔
钻孔的倾角误差不大于1度，孔径允许偏差-50～200mm。
（4）下钢管
土钉采用￠48钢管，射入角度150土钉，土钉长6米，梅花型布设，横向间距1.5米，垂直间距1.5米。成孔后下入钢管。
（5）灌水泥浆
在孔口处设置止浆塞 ， 将注浆管插入孔底以上0.5～1.0米处。注浆管连接注浆泵，边注浆向孔口方向拨管，直至注满为止。每孔在注浆后再补浆2～3次。为保证浆体与周围土体紧密结合，在水泥浆中掺入一定量的膨胀剂。
（6）绑扎、固定钢筋网
钢筋网的绑扎固定必须符合设计要求，网格允许偏差为±lOmm，钢筋网在每边的搭接长度至少一个网格边长或不小于200mm，如搭接焊，焊接长度不小于网片钢筋直径的10倍。网片与坡面的间隙不小于20mm。
（8）喷射混凝土面层
喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不得大于12mm，水灰比不得大于0.45，喷射混凝土的顺序应自下而上，喷头与喷射面距离控制在0.8～1.5m范围内。
（9）养护
喷射混凝土初凝后2小时，根据现场条件，连续喷水养护5～7天。
5、基坑变形监测
在坡顶和坡脚必须设置排水措施，以免地面积水流入基坑，坑内积水流向坡脚，以确保土钉墙的安全。
基坑开挖前，在基坑南、北侧边坡分别设置了7个沉降、水平位移观测点，每间隔一天观测一次，经观测最大沉降13毫米，最大水平位移为14毫米，基坑周围建筑物、高压电缆等均完好无恙。
结束语：
就该项工程来看，在基坑开挖过程中，基坑开挖平均深度10米，埋设管距300米，由于采用了土钉墙边坡支护技术，结果比原计划采用的大开挖（坡度1：1）节约投资180万元，工期缩短 20天，同时还安全地度过了多雨的夏季，经济效益十分显著。