排桩与土钉墙复合支护结构在汉中某深基坑工程

（陕西理工学院土建系汉中 723001）
论文关键词：摘要根据汉中某深基坑的实际情况,综合采用排桩和土钉墙联合支护形式,稳定计算分析结果均符合现行规范要求,经工程实践的应用后,工程运行良好,各项监测数据表明该支护结构安全有效,为该地区相似工程的设计施工提供借鉴

　　1 工程概况

　　1.1 工程概述

　　本工程位于陕西汉中市内天汉大道西侧，场地地形平整，拟建建筑物南北长50.4m，东西宽31.6m，设计基坑开挖深度自现自然地面下7.2m。场地北侧以及东西两侧场地较开阔，而场地南侧0.8m即为同仁医院围墙，距离医院门诊大楼仅相隔一条约5m宽的通道，医院门诊大楼为一6层钢筋混凝土框架结构建筑，而与场地之间相隔的通道为入院的主干道，往来车辆和人员较多，动荷载较大，该侧一旦发生基坑失稳，不仅影响医院门诊楼的安全，也影响到该通道上的车辆和人员安全，基坑安全等级较高。为保障施工期间同仁医院的安全运行，需对南侧基坑进行合理有效的支护。

　　1.2 工程地质和水文地质条件

　　根据场地工勘资料，本场地底层结构简单，自上而下依次为素填土、粉质粘土、粉砂、粗砂、圆砾、卵石等，各土层物理力学性质如表1所示：

　　表1 场地地层情况

　　土层名称

　　平均厚度（m）

　　重度（kN/m3）

　　黏聚力（kPa）

　　内摩擦角（）

　　素填土

　　3.6

　　18

　　20

　　15

　　粉质粘土

　　0.8

　　20

　　50

　　24

　　粉砂

　　0.6

　　19

　　0

　　25

　　粗砂

　　1.2

　　20

　　0

　　30

　　圆砾

　　1.4

　　21

　　0

　　38

　　卵石

　　7.0

　　22

　　0

　　38

　　2 基坑支护方案的确定

　　本工程南侧紧邻已建建筑，无放坡开挖的距离，拟采用垂直开挖，悬臂式排桩支护；其余三侧有一定的放坡空间，但考虑基坑开挖过深，为保障施工临时用地以及交通道的安全，拟采用放坡1：0.3开挖，土钉墙支护。

　　2.1 排桩支护

　　分布于基坑南侧,采用机械钻孔灌注桩，桩长14.0m，桩径0.9m，桩中心距1.8m，桩顶用600×900mm冠梁连接。

　　1）桩身。桩身混凝土强度C25，主筋采用HRB335级钢筋，24φ32均为配置；螺旋箍筋采用HPB235级钢筋，φ10@150，加强箍筋采用HRB335级钢筋，φ20@1500，混凝土保护层厚度50mm。

　　2）桩顶冠梁。各桩桩顶用600×900mm冠梁连接，冠梁混凝土强度等级C25，每侧各配4φ20受力钢筋；梁中部设两道腰筋，每道采用2φ16普通钢筋；冠梁箍筋采用四肢箍，φ8@200；桩体主筋应插入冠梁内不少于冠梁高度，并与冠梁受力筋可靠连接。

　　3）桩间土处理。孔桩施工时预埋φ8@150插筋，桩侧土体应分层对称垂直开挖，开挖后将两桩间的钢筋焊接，再挂钢筋网，采用φ8普通钢筋，间距150×150mm，竖向钢筋应置于水平钢筋之下，表层喷射C20细石混凝土，厚度80mm。桩间土竖向设置两排泄水孔，矩形布置，水平向间距1.8m，孔径100mm，外斜坡度5％，进入坡体0.60m，用PVC管制成花管安装。

　　2.2 土钉墙支护

　　分布于基坑东侧、西侧、北侧，开挖坡比为1:0.3，基坑开挖深度为7.2m。

　　1）土层锚杆（土钉）。沿基坑竖向布置四排土钉，水平向间距1.3m，矩形布置，锚杆倾角15度。人工洛阳铲成孔，孔径120mm，植入土钉后，灌入M20水泥砂浆形成锚固体。

　　2）坡面挂网。采用φ8普通钢筋，间距150×150mm，一层，加强钢筋采用φ12普通钢筋将水平向和竖向土钉连接。加强钢筋与土钉交叉处采用焊接连接。坡面钢筋网应上翻至坡顶外侧，外翻长度1.0m，并在坡顶用1.0m长短钢筋垂直打入地下以固定钢筋网。

　　3）护面。坡面喷射细石混凝土护面，混凝土强度等级为C20，厚度100mm。

　　3 支护结构稳定性验算

　　3.1排桩支护验算

　　《规范》规定排桩支护验算的内容主要包括整体稳定性演算、抗倾覆稳定性验算和基坑底部抗隆起验算。本工程内力计算方法采用增量法，基坑侧壁重要性系数γ0取1.0，地面超载取30kPa，计算结果下所示。

　　1）整体稳定验算。计算方法采用瑞典条分法，经计算，最危险滑裂面整体稳定安全系数 Ks = 3.102>= 1.3，满足规范要求。

　　2）抗倾覆稳定性验算。定义稳定安全系数为被动土压力Ep对桩底的弯矩与主动土压力Ea对桩底的弯矩的比值，经计算， Ks = 1.401 >= 1.200, 满足规范要求。

　　3）基坑底部抗隆起验算。采用普朗德尔公式计算稳定安全系数Ks = 19.689 >= 1.1，满足规范要求。

　　3.2 土钉墙支护验算

　　《规范》规定土钉墙支护验算的主要内容包括内部稳定性验算和外部稳定性验算。本工程基坑侧壁重要性系数取1.0，土钉荷载分项系数取1.25，土钉抗拉抗力分项系数取1.3，整体滑动分项系数取1.3，计算结果下所示。

　　1）内部稳定验算。计算方法采用整体圆弧滑动法，根据施工的步骤将分层开挖支护看做不同工况，经计算，各工况最危险滑裂面整体稳定安全系数均能满足规范要求。

　　2）外部稳定验算。主要包括基地承载力演算，抗水平滑动演算和抗倾覆稳定性演算。经计算，

　　基底平均压力设计值 pa=125.6(kPa) < fa=140 kPa

　　基底边缘最大压力设计值 pamax=155.5(kPa) < 1.2fa=168 kPa

　　抗滑安全系数 Ks =6.633 > 1.3

　　抗倾覆安全系数 Ks =36.097 > 1.6

　　各计算指标均满足规范要求。

　　4 施工注意事项

　　1）基坑开挖后应立即进行支护，坡面人工修平后再挂网，施工过程中应采用防水措施，以免施工用水侵蚀坡面，导致坡面跨塌。

　　2）锚孔灌浆前必须用清孔，清除孔内残土，注浆必须从孔底开始进行。

　　3）土钉加强筋必须与土钉焊接牢固，且网筋应置于加强筋之下，网筋与加强筋交叉处必须焊接，网筋交叉处必须绑扎。

　　4）坡体护面混凝土必须平整，保证厚度及质量，混凝土终凝2小时后应洒水养护7天。

　　5）施工前应检查原材料的品种、质量和规格型号以及相应的检验报告。

　　6）钻孔偏斜度不得大于5％。

　　7）钻孔深度应比设计土钉长度长至少超深0.2 m。

　　8）应用定位短筋将土钉置于钻孔中心，保证保护层厚度。

　　9）施工过程中应注意地下管线和临近建（构）筑物基础等，如遇见地下管线等，土钉位置、倾角、长度可适当调整，但需征得设计单位同意。

　　10）基坑开挖应分级进行，每级开挖深度宜为1.5－2.5m，且待前一级支护完成验收后方能开挖下一级基坑。

　　5 结语

　　本工程于2009年3月开工，2010年2月竣工，根据施工过程中的支护结构变形检测资料表明，基坑侧壁的土体以及临近建筑物的变形量均在规范规定的变形范围以内，表明本基坑设计施工方案是合理有效的，对本地区相似工程的设计施工具有一定的借鉴作用。

参考文献：
[1] JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[ S] .
[2]高大钊. 深基坑工程[M]. 北京：机械工业出版社，2002.
[3]李自明. 复合支护结构在深基坑支护中的应用[J]. 山西建筑，2008.1.
Application of Pile and Soil-Nail-Wall Composite Supporting Structure in a Deep Excavation in Hanzhong
Chen Dongliang
(Department of Civil Engineering and Architecture, Shaanxi University of Technology , Hanzhong, 723001)
Abstract According to the actual condition of a deep excavation in Hanzhong, Using the pile and soil-nail-wall combined form for supporting structure, and stability analysis of the results are in line with current regulatory requirements, the application of engineering practice, the project runs well, the monitoring data show that The supporting structure is safe and effective in the region similar to the reference design and construction projects.
Key words Deep excavation; Piles; Soil-nail-wall; Foundation Support
作者简介：陈栋梁（1980-）男，硕士，讲师，主要从事岩土工程方向的教学研究。
通讯地址：陕西省汉中市陕西理工学院（南区）土建系 陈栋梁（老师）收 邮编723000
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