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土钉墙支护技术在深基坑中的应用及现场监测

关键词：深基坑、土钉支护、监测、水平位移、土钉应力

土钉支护是利用土钉和表面喷射混凝土作为基坑支护的护壁，从而维持基坑的稳定。土钉墙具有造价低廉、施工迅捷、现场文明、支护质量高，能适用于多种地质条件等优点，作为一种新兴的支护类型近年来已在基坑支护和边坡加固中得到广泛应用。

1、工程概况

河北省职工医学院附属医院门诊综合楼工程，建筑面积50812m2，地上14层，地下2层，平面尺寸为80.8m×94.7m，基底开挖深度为-9.85m。由于施工场地狭小，无放坡条件，故基坑支护采用土钉墙支护技术。

1.1、现场地质条件

由冶金工业部勘察研究总院勘察第6G2190 号地质报告得到施工深度范围内地层土质分布情况如下：

○1 杂填土：主要由粘性土组成，平均厚度为1.65m。

○2 粉土：褐黄色，含氧化铁，干强度底。平均厚度为1.2m。

○3 粉土：褐黄色，含氧化铁结核，局部粉质粘土和细砂薄层。平均厚度为3.2m。

○4 粉质粘土：黄褐色，含氧化铁，夹粉土薄层，土质不均，软塑。平均厚度为2.0m。

○5 粉质粘土：黄褐色，含氧化铁结核及姜结石。平均厚度为3.2m。

土层名称γ（KN/m）с

土层名称

γ（KN/m）

с/Kp

?

a

○1 杂填土

20

10

20

○2-1粉土

18.2

10

15

○2 粉土

18.4

20

23

○3-1粉质粘土

19.1

17

10

○3 粉质粘土

19.4

29.4

7.7

注：γ为饱和重度；с为粘聚力；?为内摩擦角

2、基坑支护结构设计

○1、土钉墙墙面坡度1：0.2

○2、土钉布置：土钉共设8排，按梅花型布置

○3、土钉参数：土钉直径为110mm，土钉长6～8m，竖向、横向间距均为1.2m，土钉倾角15度。土钉杆材料为32.5级普通硅酸盐水泥浆，水泥浆的水灰比为0.45～0.55。

○4、面层参数：喷射混凝土面层厚度为100mm，内设4*2*15钢板网，混凝土强度等级为C20。锚杆端部与面层钢板网采用纵横拉结筋锚固，纵横拉结钢筋直径为18。

表2 各层土钉布置

钉层次 土钉长度 （

钉层次 土钉长度 （m）

第一排

7

0.6

第二排

9.5

1.8

第三排

10

3.0

第四排

11.5

4.2

第五排

12.0

5.4

第六排

11

6.6

第七排

10

7.8

第八排

8

9.0

土钉主筋

竖向/水平间距

（mm）

（m）

18

1.2

22

1.2

22

1.2

25

1.2

25

1.2

22

1.2

22

1.2

20

1.2

土土钉距坡顶的距离

土

土钉距坡顶的距离

根据工程的特点，周边环境情况以及基坑工程规范的要求，在施工过程中采用精密光学仪器进行水平位移、土钉钢筋应力计对土钉应力进行监测。基坑开挖深度与支护施工按设计分段分层进行，分段开挖长度为15m，

分层开挖深度由土钉竖向间距确定，测试土钉按测试方案要求，在相应开挖步骤完成后设置。

水平位移监测：

11月20日月30日月10日12月20日12月30日

11月20日

月30日

月10日

12月20日

12月30日

01月10日

0

5

10

15

20

25

30

35

0.8

1.6

2.4

4.0

5.0

6.0

8.0

9.0

图

图1 水平位移随施工日期的变化趋势

由测试结果可见：沿深度各点的水平位移随施工日期的延续而增加；土体开始开挖位移增幅较明显，基坑于2003年12月20日开挖完成后逐渐趋于稳定，开挖对边坡上部的土体影响较大，最大位移位于基坑顶面下2.0m处；

土体的位移随深度的增加逐渐减小。在土钉施工阶段，基坑边坡位移一直在发展，最大水平位移为27mm，与基坑深度的比值约为3‰。

土钉应力监测

现场测试在基坑北、西、东坡各选四个试验断面，土钉拉力的测试工作结合施工同步进行。

○1开挖施工前期：每天测量一次。

○2开挖施工后期：每天一次，发现土钉受力或变形较大时加密监测频率。

○3稳定期：土钉受力及变形稳定后每2天测量一次。

1

1

2

3

15°

m

4

58 5

.9

6

7

8

图2 基坑支护测试示意

272421aPM

27

24

21

aP

M

\力应拉

18

15

12

9

6

3

第一层土钉

第二层土钉第四层土钉第七层土钉

1 2 3 4 5 6 7 8 9

图3 土钉拉应力分布图

2、4、7 排的测试土钉的拉力日程曲线可以看出第一排土钉的最大拉应力出现在距开挖面大约3/4处，并从这一点开始，拉应力值都比较高；在第二排土钉中，最大拉应力出现的位置在土钉长度2/3