复合土钉墙技术实例—深层搅拌桩与锚喷网联合支护
关键词：基坑支护、复合土钉墙、深层搅拌桩、锚喷网
出现于20世纪90年代的一项深基坑支护新技术—复合土钉墙，支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等性能，是一项技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出的深基坑支护新技术。可用于回填土、淤泥质土、粘性土、砂土、粉土等常见土层；可在不降水条件下采用，解决了在城市建设中因环境限制不宜人工降水的难题；在无环境限制时,可垂直开挖与支护，易于在场地狭小的条件下方便施工。本文所举实例是由普通土钉墙与深层搅拌桩有机组合成的复合土钉墙—深层搅拌桩与锚喷网联合支护结构。
一、实例概况
（1）工程概况。佛山怡东翡翠城位于佛山市庆宁路南侧，永安路以东，市东上路以西，锦华东路以北。本工程塔楼是2座23层高层住宅，地下二层，框剪结构；中间为下沉式文化广场，地下一层，框架结构。整个建筑占地面积约15000M2。地下室平面呈不规则四边形，基坑开挖深度在地面以下10.00M，建筑物重要性等级为二级。
（2）地质概况。本场地位于珠江三角洲平原腹地，场地内岩层走向北北东，倾向北西西，倾角平缓，未发现断裂构造或破碎带，基岩稳定性良好。场地地下水类型主要为潜水主要含水层为第3层粉砂、细砂及第5层粗砂，略具承压性。地下水埋深0.8-1.4m，地下水面标高2.2m。地下水环境类别为II类。场地等级为三级，地基等级为三级，场地土类型属软弱-中软地基土，建筑场地类别为II类。钻孔揭露，场地土自上而下按成因类型分为：I、人工填土层Qml，II、第四系冲积层Qal，III、基岩与基岩风化层E。
I、人工填土层Qml
杂填土：分布于场地表层，层厚1.50-2.50m，平均厚度1.88m。杂色，松散，湿，主要由建筑垃圾组成，含少量碎石及粘性土。
II、冲积层Qal
1粉土：分布较广，但不连续，呈透镜体状。层厚1.10-2.40m，平均厚度1.77m，顶板深介于6.20-7.70m。浅黄色，稍密，湿，以粉粒为主。
2粉砂、细砂：分布连续，层厚4.00-7.00m，平均厚度5.35m，顶板深介于1.50-2.50m。深灰色-灰色、松散，局部稍密，饱和，含淤泥质土，局部夹薄层淤泥。
3淤泥质粉质粘土：分布较广，层厚1.00-5.50m，平均厚度3.83m，顶板深介于6.20-9.00m。灰黑色，饱和，软塑为主，局部流塑，土质粘滑。
4中砂、粗砂：分布较广，层厚1.20-4.50m，平均厚度2.52m，顶板深介于7.50-14.00m。灰黄色，中密，级配中等，局部密实。
III、基岩与基岩风化层E
1强风化岩：分布较广，层厚1.70-6.40m，平均厚度2.85m，顶板深介于12.00-15.50m。棕红色，岩石风化强烈，半岩半土状，泥质结构，岩块易用手折断，风化不均匀，局部夹中、微风化岩。该层天然抗压强度fr=1.3MPa。
2中风化岩：分布连续，顶板深介于11.20-16.80m。棕红色，岩质较坚硬，风化裂隙较发育，岩芯多呈块状-短柱状。风化不均匀，局部夹强风化岩。该层天然抗压强度fr=3.0MPa。
3微风化岩：顶板深介于13.80-17.00m。灰-棕红色，岩质较坚硬，风化裂隙少量发育，岩芯多呈中长柱状。该层平均天然抗压强度fr=11.3MPa。
场地地下水主要为储存于粉砂、粗砂层中的孔隙水及风化岩层中的裂隙水，砂层中水量较丰富，地下水主要受大气降水下渗的影响而变化，在降雨期地下静止水位距地表约0.50-0.90m。
二、设计方案
根据工程设计施工图及场地情况，在基坑北边、西边北段和东边北段采用双排连续深层搅拌桩止水帷幕与钻孔桩挡土联合支护；南边、西边南段和东边南段采用单排连续深层搅拌桩止水帷幕与喷锚联合支护（见图1中平面图）。
混凝土深层搅拌桩布置：北边、西边北段和东边北段桩长13m，桩径Φ600，桩心距350，搭接厚度250；南边、西边南段和东边南段桩长16.5m，桩径Φ500，桩心距250，搭接厚度250。6排Φ48钢花管锚杆@1300×1300梅花型布置。钢筋网Φ6@200×200，加强筋2Φ14，斜拉筋2Φ14。喷射425#普通硅酸盐水泥C20混凝土厚度100-150，石子为粒径不大于15的碎石，添加3％的早强剂，重量配合比为水泥:砂:石＝1:2:2。
三、设计计算
计算土压力
根据朗肯土压力理论，土体总主动土压力为：Ea=1／2×γh2Ka-2ch√Ka+2c2/γ---（1）
将勘察得到的土体物理力学参数代入算得：Ka=0.49，Ea=143.25kN/m。
计算锚杆抗拔力：F=K1K2K3fлDL=As[f]---（2）
计算有效锚固长度：L=F/(K1K2K3fлD)=13.7m
考虑土体的滑动角，用三角几何计算出锚杆的非锚固长度，有效锚固长度加非锚固长度得出6排锚杆长度分别是14m、14.8m、16.5m、15.7m、14.8m、14.1m（见图1中剖面图）。
四、施工工艺
先进行以下单次流程：挖土降低地面→坑边构坡→打深层搅拌桩。再分层分段反复进行以下流程：首层开挖→修坡→喷首层砼→成孔→锚杆制作与安装→注浆→编钢筋网→焊加强筋→面层喷砼→下一层开挖→重复直至基坑深度。
深层搅拌桩采用四搅两喷工艺：搅拌桩机就位→预搅下沉→待搅拌机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机沿导架搅拌切土下沉→搅拌机下沉到一定深度时即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆→将水泥浆倒入集料斗→搅拌机下沉到达设计深度后开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机→搅拌机提升至设计加固浓度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆正好排空，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面同时喷水泥浆→向集料斗注入适量滚水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净→移位，重复上述1-6步骤,再进行下一根桩的施工。
根据设计要求和工程地质资料,确定水泥掺入比为10%—15%。水灰比为0.2。采用普通硅酸盐水泥，打桩时可适当加入少量泥粉。搅拌提升速度0.9m/min左右，土质好打时有适当加快。
土方分层分段开挖，开挖一层支护一层，每层开挖深度1.5m，每段开挖宽度25m，开挖自上而下快速连续作业，及时封固开挖出的边坡工作面。第二层开挖与第一层锚固作业完成锚杆注浆相隔三天，离喷射面层砼12小时。
土方开挖后按设计坡度修坡，第一次在修坡后，立即喷砼5cm。编好筋网和焊好加强筋后进行第二次喷砼15cm，喷头与受喷面垂直距离0.8m，工作风压0.1MPa，喷头喷射自上而下按螺旋轨迹一圈压半圈均匀缓慢地移动，一次喷成。
对开挖出的边坡做人工修整，人工与机械相结合成孔，孔径120mm。锚孔的倾斜度12度；锚孔长度大于设计长度10cm，每15cm留一泄水孔。注浆管同锚杆一同放入锚孔，头部距孔底10cm，锚杆安放好与钢筋网焊接。采用挤压式灰浆泵注浆，注浆压力0.8MPa，砂浆的灰浆重量比1:0.5，水灰比0.45，根据施工作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋网之间采用焊接，搭接长度40mm。钢筋网距坡面40mm。
五、结束语
本工程施工过程非常顺利，坡壁与坑底均未出现漏水。对边坡的监测显示，坡顶位移最大33mm，处于正常范围。周边水位变化不大。本工程垂直开挖，支护结构兼备支护、截水性能，在不宽裕的场地为施工提供了良好的条件。技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出。
参考文献
[1]JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》
[2]广东省《建筑地基基础设计规范》
[3]DBJ/T15-20-97广东省建筑基坑支护措施技术规程
[4]GB50007-2002建筑地基基础设计规范
[5]锚杆设计与施工规程CECS90
