深基坑支护应用钢管土钉和钢管锚杆的工程实例

　　摘要：在复杂地质条件下，应用钢管土钉和钢管锚杆可解决人工洛阳铲成孔困难和易塌孔的问题，浆液通过孔壁与周围土体粘结成整体，可提高土钉和错杆的抗拔力。

　　关键词：深基坑支护、钢管土钉、钢管锚杆

　　目前深基坑支护中，土钉加锚杆复合应用技术在深圳地区得到广泛地推广，但遇到软弱地质条件，如：杂填土、淤泥和砂层时，人工洛阳铲成孔十分困难，容易塌孔，且灌浆很难控制，影响土钉和锚杆的抗拔力，工程质量难以保证。采用打入式钢管土钉和钢管锚杆，成功地解决了这一问题，这类似条件下的工程提供借鉴。

　　一、工程概况

　　该办公楼位于深圳车公庙工业区，紧邻深南大道。地面二十八层，高99.8m，地下二层，深9.0m,基坑开挖面积4261m?,基坑支护周边长约255m。

　　二、地质条件

　　该场地原始地貌单元属冲洪积阶地，有一条冲沟从北向南贯穿整个场地，后因城市发展，北侧修建深南大道而截断，经人工回填改造，地面基本平整。

　　按地质勘探报告，该场地地层从上到下分述为：

　　1、人工填土层（Qml）

　　属素填土，褐黄色，主要为粘性土，含约30%角砾及砂，组成较杂，密实度不均，松散欠固结，层厚0.8～4.7m。

　　2、第四系新近冲积层（Qal）

　　（1）细砂：褐黄、灰白色，石英砂，含少量粘性土。饱和、松散-稍密，渗透性好，为主要含水层，层厚1.7～4.6m。

　　（2）淤泥质粉质粘土：具腥臭味，不均匀混10～20%中细砂。饱和，软塑-流塑。场地东北大部分均有该层，层厚0.8～4.5m。

　　3、第四系冲洪积层（Qal+pl）

　　（1）粉质粘土：褐红、褐黄色，杂灰白及浅黄色斑纹，具网文结构，混少量石英砂，湿、硬塑。分布在场地西南角局部，层厚2.8～6.4m。

　　（2）中粗砂：浅黄、灰白色，石英砂，含少量粘性土，饱和、松散-中密，渗透性好，为主要含水层。场地西南角局部缺该层，其余大部分中砂层厚1.0～5.0m。

　　4、第四系残积层（Qel）

　　砾质粘性土：褐红、灰黄，肉红色，稍湿、硬塑，系下伏花岗岩风化残积而成，原岩结构清晰可辨，含20～30%石英颗粒，厚8.6～16.1m。

　　5、燕山晚期花岗岩

　　伏全风化、强风化、中风化和微风化岩层。

　　6、地下水

　　由于第四系沉积细砂、粗砂层深厚，透水性强，涌水量大，这主要的含水地层。因原始冲沟被深南大道截断，地下水位上游补给有限，主要靠大气降水和地表水补给，水位和水量随季节而异，在旱季枯水期，地下水埋深约5.0m以下。

　　三、周边环境

　　场地周边环境较为复杂，基坑南侧4m远有多层办公楼。基础为天然地基，埋深1.8m，正西侧7m远为豪都大厦，该大厦有地下室，地下室边距基坑边最近约3.0m，且回填土未很好夯实；北侧较简单，为深南大道绿化带；东侧道路下市政管网复杂，依次埋有：污水管、通讯管、燃气管、雨水管。

　　四、基坑工程设计方案

　　安全等级为一级，安全使用期一年。

　　根据对工程特点及难点分析、本着技术可靠、施工简便、安全经济等原则、本基坑总体采用截水式钢管土钉墙和钢管锚杆复合支护、边坡直立开挖，根据不同坡段的具体地质条件及环境要求方案做相应变化，叙述如下：

　　（一）降水措施

　　沿基坑周边设一圈单排搅拌桩做隔水帷幕，搅拌桩直径550mm，长度以入下卧相对不透水层不少于1.5m为控制条件，桩间距分别为450mm和400mm两种，帷幕可以截断基坑内外的水力联系，并且有效地起到临时支撑、防止发生流土、流砂事故的作用。

　　分别在基坑坡顶、坡脚设置排水沟、汇水坑、沉砂池等，保证在基坑开挖及后续施工期间排水通畅，把水排入市政雨水管道。

　　（二）土方开挖方法

　　搅拌桩施工完7天后，即可一次性开挖2.5m土方，之后随土钉和锚杆施工进度分层开挖土方，每层开挖深度不得超过1.5m。

　　（三）边坡支护方法

　　1、本基坑工程较为复杂，四周的地质条件大多为杂质土，淤泥质粘土、细砂和中粗砂，用人工洛阳铲成孔困难，易塌孔，灌浆也不易控制，故决定采用D48×3.5的热轧电焊钢管作土钉，和D57×5的无缝钢管作预应力锚杆，用专门研制的机械、将土钉和锚杆打入成型。

　　2、根据不同的地质条件和周边环境，分四段采用不同的支护方法，如图一所示

　　3、其中：Ⅲ-Ⅲ剖面为基坑东侧（ABC）段，约79m长，边坡沿搅拌桩帷幕直立开挖，采用钢管土钉、预应力钢管锚杆和喷锚复合支护。设6排钢管土钉和1排300KN级的预应力钢管锚杆。钢管土钉长度6.0m或9.0m，排距1.2m,水平间距1.5m。坡面挂钢筋网喷射砼护面，厚8mm，如图二所示。

　　4、设计要点

　　（1）预应力锚杆采用打入式注浆锚杆，采用D57×5无缝钢管，长15m，锚固段10m，设计极限抗拔力300KN,张拉锁定荷载200KN。预应力锚杆在注浆7天后，方可张拉；正式张拉前，先做2根实验锚杆，合格后再全面施工。

　　（2）土钉采用打入式注浆土钉，采用D48×3.5的热轧电焊钢管，长6～10m，设计抗拔力20KN/m。要求先做2根实验桩，合格后再施工。

　　（3）土钉钢管或锚杆钢管均用冲击锤打入，随后注浆；注浆用纯水泥浆，水灰比0.45，水泥用525#普通硅酸盐水泥，加水用量0.3%的FDN高效减水剂。

　　（4）钢管的接长采用3?16（预应力钢管采用3?20）双面绑条焊接，焊缝长10d(d为钢筋直径)，焊缝高大于8。

　　（5）护面高2?20横向同长联系钢筋，挂钢筋网，喷射砼80mm厚作为护面（首次喷砼厚30mm，然后再挂网喷砼厚50mm）。在预应力钢管锚杆位置设两道通长800×200喷射砼腰梁，增加支护结构的整体性连接。喷砼等级为C20。如图

　　五、施工工期

　　本基坑工程施工、搅拌桩工期约15天，基坑土钉和锚杆分六层开挖和施工，每层5天，锚杆层10，总工期52天完成。

　　六、工期监测

　　为保证基坑工程的顺利施工和安全，必须对坡顶及周边建筑的沉降和位移进行严格的跟踪监测，要求如下：

　　1、施工前，对场地周边建筑物仔细观察，并详细记录已发生的裂缝。

　　2、布点，基坑坡顶按15m间距设置位移观测点和沉降观测点，周边重要建筑物按每栋设4个沉降观测点。

　　3、观测频率。基坑开挖期间，每开挖一层土方，观测一次沉降、水平位移； 桩基和地下室施工期间，每15天观测一次，遇有台风暴雨，随时观测。

　　该基坑自2007年4月完工，2008年2月回填完，暴露约10个月，测得最大沉降31mm，最大位移48mm（西侧）。

　　七、总结

　　在深基坑支护工程中，遇到人工杂填土层、淤泥质粘土层、细中砂层等复杂地质条件时，采用打入式钢管做土钉和锚杆，是可行的；且有工程质量可靠、施工进度快、成本降低等优点，并可节省大量人力，降低劳动强度、现场文明施工等长处。