基坑支护方案

广州***医院**医院工程基坑开挖深度4m多，根据地质条 件及场地情况，基坑拟采用土钉墙喷锚支护。 一、土钉墙计算

土钉墙由密集的土钉群、被国加固的原位土体、喷射砼面层和必要的防水系统组成。土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件。通常作法是先在土中钻孔、置入变形钢筋（或带肋钢筋、钢管、角钢等），然后沿全长注浆。土钉亦可采用直接击入的方法置入土中。

土钉是一种原位土加筋加固技术，土钉体的设置过程较大限度地减少了对土体的拢动；从施工角度看，土钉墙是随着从下到下的土方开挖过程，逐层将土钉设置于土体中，可以与土方开挖同步施工。

土钉墙用作基坑开挖的支护结构时，其墙体从上到下分层构筑，典型的施工步骤为：基坑开挖一定深度；在这一深度的作业面上设置一排土钉并灌浆；喷射混凝土面层，继续向下开挖并重复上述步骤直至设计的基坑开挖深度。

（一）基本规定

1、土钉墙支护适用于可塑、硬塑或坚硬的粘性土；胶结或弱胶结（包括毛细水粘结）的粉土和角砾；填土；风化岩层等。

在松散砂和夹有局部软塑、流塑粘性土的土层中采用土钉墙支护时，应在开挖前预先对开挖面上的土体进行加固，如采用注浆或微型桩托换。

2、土钉墙支护适用于基坑侧壁安全等级为二、三级者。

3、采用土钉墙支护的基坑，深度不宜大于12m，使用期限不宜超过18个月。 4、土钉墙支护工程的设计、施工与监测宜统一由支护工程的施工单位负责，以便于及时根据现场测试与监控结果进行反馈设计。

5、土钉支护的设计施工应重视水的影响，并应在地表和支护内部设置适宜的排水系统工程以疏导地表径流和地表、地下渗透水。当地下水的流量较大，在支护作业面上难以成孔和形成喷射砼面层时，应在施工前降低地下水位，并在地下水位上进行支护施工。

6、土钉支护的设计施工应考虑施工作业周期和降雨、振动等环境因素对陡坡开挖面上暂时裸露土体稳定性的影响，应随开挖随支护，以减少边坡变形。

7、土钉支护的设计施工应包括现场测试与监控以及反馈设计的内容。施工单位应制定详细的监测方案、无监测方案不得施工。

8、土钉支护施工前应具备下列设计文件： （1）工程调查与岩土勘察报告；

（2）护施工图、包括支护平面、剖面图及总体尺寸（直径、孔径、长度）、倾角和间

距、喷射混凝土面层的厚度与钢筋网尺寸，土钉与喷射混凝土面层的连接构造方法；规定钢材、砂浆、混凝土等材料的规格与强度等级；

（3）排水系统施工图，以及需要工程降水时的降水方案设计；

（4）施工方案和施工组织设计，规定基坑分层、分段开挖深度和长度，边坡开挖面的裸露时间限制等；

（5）支护整体稳定性分析与土钉及喷射混凝土面层的设计计算书；

（6）现场测拭监控方案，以及为防止危及周围建筑物、道路、地下设施而采取的措施和应急方案。

（7）当支护变形需要严格限制且在不良土体中施工时，宜联合使用其他支护技术，将土钉支护扩展为土钉—预应力锚杆联合支护、土钉—桩联合支护、土钉—防渗墙联合支护等，并参照相应标准结合土钉规程进行设计施工。

（二）土钉墙设计计算 1、设计内容

土钉墙支护设计，一般包括下述内容：

（1）根据工程情况和以往经验，初选支护各部件的尺寸和参数； （2）进行分析计算，主要计算内容有：

1）支护的内部整体稳定性分析和外部整体性分析； 2）土钉计算；

3）喷射混凝土面层的设计计算，以及土钉与面层的连接计算；通过上述计算，对各部件初选尺寸和参数进行修改和调整，绘出施工图。对重要工程，宜采用有限元法对支护的内力和变形进行分析。

（3）根据施工过程中获得的量测和监控数据以及发现的问题，进行反馈设计。 土钉支护的整体稳定性计算和土钉的设计计算采用总安全系数设计方法，其中以荷载和材料性能的标准值作为计算值，并据以确定土压力。

喷射混凝土面层的设计计算，采用以概率理论为基础的结构极限状态设计方法，设计时对作用于面层上的土压力，应乘以荷载分项系数1.2 后作为计算值，在结构的极限状态设计表达式中，应考虑结构的重要性系数。

土钉支护设计应考虑荷载除土体自重外，还应包括地表荷载如车辆、材料堆放和起重运输造成的荷载，以及附近地面建筑物基础和地下构筑物所施加的荷载，并按荷载的实际作用值作为标准值。当地表荷载小于15kN/㎡时则按15kN/㎡取值。此外，当施工或使用过程中有地下水时，还应计入水压对支护稳定性、土钉内力和喷射混凝土面层的作用。

土钉支护设计采用的土体物理力学性能参数以及土钉与周围土体之间的界面粘结力参数均应以实测结果作为依据，取值时应应考虑到基坑施工及使用过程中由于地下水位和土体含水量变化对这些参数的影响，并对其测试值作出偏于安全的调整。

2、支护各部件的尺寸和参数

对于主要承受土体自重作用的钻孔注浆钉支护，其各部位尺寸可参考以下数据初步使用： （1）土钉钢筋用HPB235、HRB335 等热轨变形钢筋，直径在16~32mm的范围内； （2）土钉孔径在70~120 mm 之间，注浆强度等级不低于M10；

（3）土钉长度l 与基坑深度H 之比对非饱和土宜在0.6~1.2 的范围内，密实砂土和坚硬粘土中可取低值；对于软塑粘性土，比值l/H 不应小于1.0。为了减少支护变形，控制地面开裂，顶部土钉的长度宜适当增加，非饱和土中的底部土钉长度可适当减少，但不宜小于0.5H；含水量高的粘性土中的底部土钉长度则不应缩减；

（4）土钉的水平和竖向间距，宜在1.2~2m 的范围内，在饱和粘性土中可小到1m，在干硬粘土中可超过2m；土钉的竖向间距应与每步开挖深度相适应，沿面层布置的土钉密谋不应低于每6 ㎡一根；

（5）喷射混凝土面层的厚度不宜小于80mm，混凝土强度等级不低于C20，3d 不低于10Mpa。喷射混凝土面层内应设置钢筋网，钢筋网的钢筋直径6~10mm，网格尺寸150~300mm。当面层厚度大于120mm 时，宜设置二层钢筋网。上下段钢筋的搭接长度应大于300mm。

（6）土钉钻孔的向下倾角宜在0~20°的范围内，当利用重力向孔内注浆时，倾角不宜小于15°，当用压力注浆且有可靠排气措施时倾角宜接近水平。当上层土软弱时，可适当加大下倾角，使土钉插入强度较高的下层土中，当遇有局部障碍物时，允许调整钻孔位置和方向。

土钉钢筋与喷射混凝土面层的连接采用下图方法。可在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短钢筋，并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接。对于重要的工程或支护面层受有较大的侧压时，宜将土钉做成螺纹端，通过螺母、楔形垫圈及方形钢垫板与面层连接。

土钉支护的喷射混凝土面层宜插入基坑底部以下，插入深度不少于0.2m；在基坑顶部也宜设置宽度为1~2m 的喷射混凝土护顶。

当土质较差，且基坑边坡靠近重要建筑设施需严格控制支护变形时，宜在开挖前先沿基坑边缘设置密排的竖向微型桩，其间距不宜大于1m，深入基坑底部1~3m。微型桩可用无缝钢管或焊管，直径48~150mm，管壁上设置出浆孔。小直径的钢管可分段在不同挖深处用击

打方法置入并注浆，较大直径（大于100mm）钢管宜采用钻孔置入并注浆，在距孔底1/3 孔深范围内的管壁上设置注浆孔，注浆孔的直径10~15mm，间距400~500mm。

二、土钉墙施工工艺：

开挖工作面→修边坡→编制钢筋网→造锚杆孔→安放锚杆→灌注水泥砂浆→焊接加强钢筋→喷射细石混凝土→进行下层开挖及喷锚作业。

1、挖土

按每层锚杆的设计标高确定土方每层开挖深度，用人工进行修坡，其平整度误差不大于±30mm，每段长度不大于15m，作业面挖出来后，应尽快喷射底层砼以封闭坡面土层。

2、喷射砼

底层喷射砼的厚度50,面层砼为50。 按1:2:2.5（水泥：砂：细石）配制砼，掺入水泥重量0.4％的NDF-400早强剂及5％N-2速凝剂，水灰比0.45，碎石粒径不大于15,砂率为50%左右。几种材料干拌均匀， 用砼喷射机喷射，水在喷管出口处加入，在土面均匀喷射并达到设计要求的厚度。作业前应将受喷面清理干净，并埋设好控制厚度的标志，喷射混凝土的接茬处应斜交搭接，搭接长度应20cm以上。

3、成孔施工

锚杆成孔用机械冲孔（螺旋钻）方法，锚杆孔径为110毫米，下倾10~15°（见设计图）。 4、钢筋网施工

按设计配筋分层制作面网及加强筋。 要求钢筋网搭接≥250毫米，在上层编网时要用打入法或弯折法预伸上下搭接钢筋。而加强筋的搭接和与锚头应用电焊联结。

5、置筋与注浆

按要求直径及长度制作锚杆，安装锚杆前，应用水冲洗至孔口流出清水为止。锚杆要按设计要求安设定位器，以确保其保护层厚度。

锚筋要设置定位架连同注浆管一齐插到孔底，把注浆管绑扎在锚杆上，注浆管要求比孔底下端短250～500mm，然后连同注浆管一同放入孔底。采用2 16加强筋与锚杆体焊接搭接的方法固定锚杆头。

注浆前应用泵送水清孔，排出孔内沉渣，直至出清水为止。采用一次注浆，浆液采用425#普通硅酸盐水泥配制的纯水泥浆，水灰比为0.5，锚固体强度不低于20MPa，注浆压力为0.5MPa。在必要时可加入水泥重量的5‰的FDN-5减水剂，以加快水泥凝结速度。注浆时，见到水泥浆外溢时，用止浆塞或止浆袋封孔口，注浆满后保持压力3～5分钟，才将注浆管逐步向外拔出直至孔口，并保证孔内的水泥浆饱满，由于水泥浆凝固时会收缩，一般已灌浆的孔，第二天需补灌一定量的水泥浆。