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【摘要】本文主要介绍复合土钉支护技术在永华商务工程深基坑工程中的应用并结合监理工作实践中遇到的有关问题进行论述。
【关键词】复合土钉；深基坑支护；施工；预防措施
深基坑支护工程影响整个工程的施工质量与安全。随着我国高层建筑的迅速发展，深基坑支护技术已成为建筑施工的一个难点、热点问题，广泛引起政府管理部门和设计、施工、监理、建设等单位的高度重视，并逐渐形成为地基基础的一个专门领域。
一、工程概况
中牟永华商务工程位于中牟老城区，东临东厂区改建而成的居住区，南临尼桑大道，西侧为别墅区。该工程主体地上十八层，裙房五层，均设三层地下室（近似正方形布置），主体建筑西侧、南侧分别为1#、2#双层汽车坡道。该工程结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，筏板基础，建筑面积71321.38平米，占地面积13877.80平米。基底标高-15.72M（局部-17.15M）。
二、场地工程地质与水文地质条件
1.工程地质条件
该工程场地地貌单元属黄河冲洪积扇中部，地形较平坦，地面绝对标高87.55m～88.57m。在钻探深度范围内地层按其成因类型与沉积年代分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类，地基土主要由人工填土及第四系冲洪积成因的粘土、重粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土和砂性土及圆砾、卵石组成。地层由上而下为：
杂填土（房渣土）①：层底深度0.50～2.10m：砂质粉土②：该层局部地段分布有粉质粘土②1，层厚0.90～3.20m：粉质粘土③：该层局部地段分布有粉细沙③1，砂质粉土③2，层厚2.10～4.20m：粉质粘土④：层厚1.20～2.70m：粉质粘土⑤：大部地段分布有砂质粉土⑤1，层厚5.30～6.60m：粉质粘土⑥：大部地段分布有粘土⑥1，粘质粉土⑥2，层厚4.40～6.30;m；细中砂⑦；层厚2.70～6.10m；卵石⑧：个别地段分布粉质粘土⑧1，次层未揭穿，最大揭露厚度12.70，钻至最低标高12.62m。基础持力层涉及粉质粘土⑥层，粘土⑥1层，粘质粉土⑥层。
2.地下水特征
实测地下水两层。第一层属台地潜水，静止水位相应标高为82.07～83.20m（埋深4.60m~6.50m）,主要接受大气降水补给；第二层为第四纪孔隙潜水，静止水位相应标高为59.24～59.62m（埋深28.10m～28.80m）。
三、支护方案选择
1.基坑周边环境
拟建场地为建设单位老厂区，地下范围内房屋基础、废弃管线较多，建筑场地的周边环境较复杂。基坑北侧开挖上口线外15M远处为一单层厂房，西侧有天燃气和热力等管线，西北侧有一条高压线路，东侧、南侧紧邻城市道路；西侧基坑开挖范围内有一条废弃污水管线及污水泵房。
2.支护方案确定
本工程开挖深度、面积均较大，根据基坑周边环境、工程地质与水文地质、施工季节等条件和同类工程施工经验，本着安全可靠、技术先行、经济合理的原则，通过对多种支护方案的分析、对比，确定本工程的基坑支护采用复合土钉支护技术。
由于场地受限，按照承包单位施工组织设计及基础施工现场平面图，本工程土方施工分两次完成。
主体基坑，基坑底部标高为-15.72M（局部标高-17.15M），基坑边坡放坡为1：0.2（局部1：0.1），采用土钉与预应力锚杆联合支护；
南侧和西侧汽车坡道待结构封顶后开挖施工，挖深最低处标高为-13.9M，基坑边坡坡度为1：0.1，采用土钉与预应力锚杆、微型钢管桩等联合支护，部分为人工成孔混凝土灌注桩与预应力锚杆联合支护，局部采用纯土钉支护。
根据工程具体情况：2#汽车坡道结构墙体外皮距场地围墙不足1.7M，1#汽车坡道临近天燃气、热力管道及钢筋加工区，基坑周边变形要求严格且工期紧张。监理部建议将坡道外侧改做直立边坡，2#汽车坡道不留工作面，利用護坡面层作为一侧结构模板。减少了开挖护坡施工时间，满足了工程要求。
四、施工及有关问题的处理
本基坑采用机械大开挖。考虑到尽量减少土方倒运和配合护坡施工，本工程采用先开挖基坑边坡部位，首先在基坑边5.0m范围挖1.5m深，配合喷锚护坡施工，在等待土钉、锚杆施工期间进行基坑中间部位大开挖。
施工过程中的及时快速支护对于基坑的稳定性具有及其重要的影响。土方施工必须与护坡施工及降排水密切配合，本工程采用多机组、多班次、立体交叉连续施工作业，做到充分利用时间和空间。护坡施工要求必须分层次分段均衡开挖，现场设专人负责挖方与护坡施工的协调，控制每步的开挖深度和合理安排作业顺序，做到分层分段开挖并不间断地及时支护。每段开挖长度10～15m（根据实际情况调整挖土长度），每次挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每次土方开挖的超挖量不超过550mm，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方（超挖是一个较容易被忽视而极易出事故的问题），以控制土体变形、保证边坡的稳定。
开挖边坡时在保证坡面自稳的前提下要求尽可能与设计边坡接近，然后采用人工削坡修整，挖土后应立即进行土钉和喷面混凝土施工，上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%，不允许进行下层挖土施工。这对于限制土钉支护的变形至关重要。
锚杆、土钉与土体之间的界面粘结力使其抗拔力得以发挥作用的基础，应确保锚杆、土钉长度和注浆质量。土钉的开挖效应要求一排土钉设置后应停留一段时间，或使用早强剂、膨胀剂，使注浆体达到一定强度并与周围土体粘结牢固后，再进行下步开挖，这样不但使土钉的作用得以充分发挥，而且保证土钉支护边坡具有良好的工作性能，并处于稳定状态。
喷射混凝土可根据地层情况“先锚后喷”或“先喷后锚”（土质松散时），通过外加速凝剂控制混凝土初凝和终凝时间，加快注浆和喷面混凝土早期强度的发展。须保证土钉与喷锚面层的牢固连接。
本工程基础较深，面积大，挖土时正值雨季，施工中要求密切注意边坡稳定情况。开挖前按方案要求布置好观测点，并测得初始值，基坑开挖及支护施工期间每天监测一次，当监测结果变化速率较大时，每天监测两次。当有事故征兆出现时，应连续监测。如发现异常变形，应立即停止基坑内作业，分项原因，采取增补锚杆、还土等加固措施，确保边坡安全。
基坑开挖要重点解决好基坑排水和基坑局部塌方问题。为防止雨季降水或基坑侧壁渗水，基坑施工期间对工程周围的地表水，应采取有效的截水、排水、挡水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地面水流入基坑内。施工中应对地质勘察资料作必要的复查与补充，减少因勘察资料不全或数据有误而导致的工期延误或损失。
本工程因上层滞水含水层渗透系数小，降水难度较大，易在坑壁形成一定的悬挂水，呈现出水点及渗水线，基坑开挖时，采用堵排措施予以解决，即在喷护混凝土面层内预埋塑料花管将滞水导出坡面，排水管长0.5～1M。根据加渗水孔并用麻与滤料填充。锚喷面深入基坑底200mm，在槽底坡角处设置排水沟、集水坑，用水泵排至槽顶排水管网中。
预应力锚杆：锚固段注浆强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉，锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响。张拉分三级张拉，第一级为20KN，第二级为40KN，第三级为60KN，分别记录拉伸长度，张拉机表读数为5MPa、10MPa、14.5MPa,加至设计值时，再次检查各连接点的情况，必要时应对节点进行加固，待额定压力稳定后锁定。
五、几种特殊情况的处理
第一步土钉成孔施工过程中，遇到厂房基础、热力管道、排水沟道等障碍物，致使洛阳铲成孔较困难，需做局部处理。处理措施为：对于土钉位置调整范围小于60cm时，土钉参数不变，取消50cm超挖深度；土钉位置变化大于60cm的，土钉参数不做改变，地表增做地锚，地锚距离槽边4m，地锚拉杆为Ф16钢筋，地锚为Ф22钢筋，锚固深度1.5m，用Ф16钢筋“L”形焊接，地锚拉筋在坡顶散水位置預留接口，在第一步土钉施工完成后进行地锚拉接。
原位置土钉成孔长度大于5的，可置入相应土钉杆件后注浆，土钉成孔长度不足5m或因找土钉施工位置形成的虚空用素水泥浆注满；因遇砖墙等使土钉不能垂直坡面施工时，增加土钉长度至11m.
在第一步土钉墙施工过程中，在南侧局部因处理旧厂房基础及排水管道，土方超挖基槽边坡出现缺口，必须进行处理。处理方法为：封堵排水管道后，将缺口下部清理出平台，用水泥砂浆砌筑24cm砖墙，砖墙砌筑时预留土钉施工孔，待砖墙达到一定强度后，砖墙内侧用素土回填夯实，进行土钉施工。
基坑西北侧部位，原有废弃污水管道渗漏，水位高、出水量较大，土方发生坍塌现象，施工中采取将土钉加密加长，锚杆、土钉注浆调整早强剂用量，喷射混凝土面层增加速凝剂等措施进行处理。取得较好支护效果。
基坑南侧部位遇有粉细砂、砂质粉土层，土方成片剥落。为缩短清坡到支护时间，采取减小开挖分段长度、清坡后立即喷护坡面层混凝土再成孔注浆，并采取加密短土钉低压注浆方法（或直接打入短钢筋），使边坡保持了整体性，取得较好支护效果。
基坑西侧有一废弃的污水处理池，土方开挖后基坑侧壁形成一个坑，坑外边超出原坡面位置2m，加上污水处理池周围原有回填土，致使该部位形成一段长17m，深9m土质松散的坡面。为保证此处基坑边坡的安全稳定、为不影响施工场地使用，变更做法为：顺原开挖线外移2m部位以1：0.2的坡度向下做护坡墙，土钉长度每根增加50cm，间距由1.5m加密至1.2m，一直做污水处理池底部标高处。在污水处理池底部标高处水平方向留2m宽平台，以下护坡做法与原设计相同。平台以上土钉钢筋向外预留250mm，作为以后恢复坡面时加强钢筋的接口。
六、结语
由于工程地质情况的复杂性和复合土钉支护技术设计的局限性，护坡设计和施工中难免存在不足之处。只有及时发现问题并采取相应措施调整支护结构做法，才能防止工程事故的发生。
参考文献
[1]陈肇元,崔京浩主编.《土钉支护在基坑工程中的应用》.中国建筑工业出版社,2000版
[2]陈希哲编著.《土力学地基基础》清华大学出版社1989版
[3]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99.中国建筑工业出版社1999版
【关键词】复合土钉；深基坑支护；施工；预防措施
深基坑支护工程影响整个工程的施工质量与安全。随着我国高层建筑的迅速发展，深基坑支护技术已成为建筑施工的一个难点、热点问题，广泛引起政府管理部门和设计、施工、监理、建设等单位的高度重视，并逐渐形成为地基基础的一个专门领域。
一、工程概况
中牟永华商务工程位于中牟老城区，东临东厂区改建而成的居住区，南临尼桑大道，西侧为别墅区。该工程主体地上十八层，裙房五层，均设三层地下室（近似正方形布置），主体建筑西侧、南侧分别为1#、2#双层汽车坡道。该工程结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，筏板基础，建筑面积71321.38平米，占地面积13877.80平米。基底标高-15.72M（局部-17.15M）。
二、场地工程地质与水文地质条件
1.工程地质条件
该工程场地地貌单元属黄河冲洪积扇中部，地形较平坦，地面绝对标高87.55m～88.57m。在钻探深度范围内地层按其成因类型与沉积年代分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类，地基土主要由人工填土及第四系冲洪积成因的粘土、重粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土和砂性土及圆砾、卵石组成。地层由上而下为：
杂填土（房渣土）①：层底深度0.50～2.10m：砂质粉土②：该层局部地段分布有粉质粘土②1，层厚0.90～3.20m：粉质粘土③：该层局部地段分布有粉细沙③1，砂质粉土③2，层厚2.10～4.20m：粉质粘土④：层厚1.20～2.70m：粉质粘土⑤：大部地段分布有砂质粉土⑤1，层厚5.30～6.60m：粉质粘土⑥：大部地段分布有粘土⑥1，粘质粉土⑥2，层厚4.40～6.30;m；细中砂⑦；层厚2.70～6.10m；卵石⑧：个别地段分布粉质粘土⑧1，次层未揭穿，最大揭露厚度12.70，钻至最低标高12.62m。基础持力层涉及粉质粘土⑥层，粘土⑥1层，粘质粉土⑥层。
2.地下水特征
实测地下水两层。第一层属台地潜水，静止水位相应标高为82.07～83.20m（埋深4.60m~6.50m）,主要接受大气降水补给；第二层为第四纪孔隙潜水，静止水位相应标高为59.24～59.62m（埋深28.10m～28.80m）。
三、支护方案选择
1.基坑周边环境
拟建场地为建设单位老厂区，地下范围内房屋基础、废弃管线较多，建筑场地的周边环境较复杂。基坑北侧开挖上口线外15M远处为一单层厂房，西侧有天燃气和热力等管线，西北侧有一条高压线路，东侧、南侧紧邻城市道路；西侧基坑开挖范围内有一条废弃污水管线及污水泵房。
2.支护方案确定
本工程开挖深度、面积均较大，根据基坑周边环境、工程地质与水文地质、施工季节等条件和同类工程施工经验，本着安全可靠、技术先行、经济合理的原则，通过对多种支护方案的分析、对比，确定本工程的基坑支护采用复合土钉支护技术。
由于场地受限，按照承包单位施工组织设计及基础施工现场平面图，本工程土方施工分两次完成。
主体基坑，基坑底部标高为-15.72M（局部标高-17.15M），基坑边坡放坡为1：0.2（局部1：0.1），采用土钉与预应力锚杆联合支护；
南侧和西侧汽车坡道待结构封顶后开挖施工，挖深最低处标高为-13.9M，基坑边坡坡度为1：0.1，采用土钉与预应力锚杆、微型钢管桩等联合支护，部分为人工成孔混凝土灌注桩与预应力锚杆联合支护，局部采用纯土钉支护。
根据工程具体情况：2#汽车坡道结构墙体外皮距场地围墙不足1.7M，1#汽车坡道临近天燃气、热力管道及钢筋加工区，基坑周边变形要求严格且工期紧张。监理部建议将坡道外侧改做直立边坡，2#汽车坡道不留工作面，利用護坡面层作为一侧结构模板。减少了开挖护坡施工时间，满足了工程要求。
四、施工及有关问题的处理
本基坑采用机械大开挖。考虑到尽量减少土方倒运和配合护坡施工，本工程采用先开挖基坑边坡部位，首先在基坑边5.0m范围挖1.5m深，配合喷锚护坡施工，在等待土钉、锚杆施工期间进行基坑中间部位大开挖。
施工过程中的及时快速支护对于基坑的稳定性具有及其重要的影响。土方施工必须与护坡施工及降排水密切配合，本工程采用多机组、多班次、立体交叉连续施工作业，做到充分利用时间和空间。护坡施工要求必须分层次分段均衡开挖，现场设专人负责挖方与护坡施工的协调，控制每步的开挖深度和合理安排作业顺序，做到分层分段开挖并不间断地及时支护。每段开挖长度10～15m（根据实际情况调整挖土长度），每次挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每次土方开挖的超挖量不超过550mm，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方（超挖是一个较容易被忽视而极易出事故的问题），以控制土体变形、保证边坡的稳定。
开挖边坡时在保证坡面自稳的前提下要求尽可能与设计边坡接近，然后采用人工削坡修整，挖土后应立即进行土钉和喷面混凝土施工，上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%，不允许进行下层挖土施工。这对于限制土钉支护的变形至关重要。
锚杆、土钉与土体之间的界面粘结力使其抗拔力得以发挥作用的基础，应确保锚杆、土钉长度和注浆质量。土钉的开挖效应要求一排土钉设置后应停留一段时间，或使用早强剂、膨胀剂，使注浆体达到一定强度并与周围土体粘结牢固后，再进行下步开挖，这样不但使土钉的作用得以充分发挥，而且保证土钉支护边坡具有良好的工作性能，并处于稳定状态。
喷射混凝土可根据地层情况“先锚后喷”或“先喷后锚”（土质松散时），通过外加速凝剂控制混凝土初凝和终凝时间，加快注浆和喷面混凝土早期强度的发展。须保证土钉与喷锚面层的牢固连接。
本工程基础较深，面积大，挖土时正值雨季，施工中要求密切注意边坡稳定情况。开挖前按方案要求布置好观测点，并测得初始值，基坑开挖及支护施工期间每天监测一次，当监测结果变化速率较大时，每天监测两次。当有事故征兆出现时，应连续监测。如发现异常变形，应立即停止基坑内作业，分项原因，采取增补锚杆、还土等加固措施，确保边坡安全。
基坑开挖要重点解决好基坑排水和基坑局部塌方问题。为防止雨季降水或基坑侧壁渗水，基坑施工期间对工程周围的地表水，应采取有效的截水、排水、挡水措施，外延坡面1m抹平做散水面，防止地面水流入基坑内。施工中应对地质勘察资料作必要的复查与补充，减少因勘察资料不全或数据有误而导致的工期延误或损失。
本工程因上层滞水含水层渗透系数小，降水难度较大，易在坑壁形成一定的悬挂水，呈现出水点及渗水线，基坑开挖时，采用堵排措施予以解决，即在喷护混凝土面层内预埋塑料花管将滞水导出坡面，排水管长0.5～1M。根据加渗水孔并用麻与滤料填充。锚喷面深入基坑底200mm，在槽底坡角处设置排水沟、集水坑，用水泵排至槽顶排水管网中。
预应力锚杆：锚固段注浆强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉，锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响。张拉分三级张拉，第一级为20KN，第二级为40KN，第三级为60KN，分别记录拉伸长度，张拉机表读数为5MPa、10MPa、14.5MPa,加至设计值时，再次检查各连接点的情况，必要时应对节点进行加固，待额定压力稳定后锁定。
五、几种特殊情况的处理
第一步土钉成孔施工过程中，遇到厂房基础、热力管道、排水沟道等障碍物，致使洛阳铲成孔较困难，需做局部处理。处理措施为：对于土钉位置调整范围小于60cm时，土钉参数不变，取消50cm超挖深度；土钉位置变化大于60cm的，土钉参数不做改变，地表增做地锚，地锚距离槽边4m，地锚拉杆为Ф16钢筋，地锚为Ф22钢筋，锚固深度1.5m，用Ф16钢筋“L”形焊接，地锚拉筋在坡顶散水位置預留接口，在第一步土钉施工完成后进行地锚拉接。
原位置土钉成孔长度大于5的，可置入相应土钉杆件后注浆，土钉成孔长度不足5m或因找土钉施工位置形成的虚空用素水泥浆注满；因遇砖墙等使土钉不能垂直坡面施工时，增加土钉长度至11m.
在第一步土钉墙施工过程中，在南侧局部因处理旧厂房基础及排水管道，土方超挖基槽边坡出现缺口，必须进行处理。处理方法为：封堵排水管道后，将缺口下部清理出平台，用水泥砂浆砌筑24cm砖墙，砖墙砌筑时预留土钉施工孔，待砖墙达到一定强度后，砖墙内侧用素土回填夯实，进行土钉施工。
基坑西北侧部位，原有废弃污水管道渗漏，水位高、出水量较大，土方发生坍塌现象，施工中采取将土钉加密加长，锚杆、土钉注浆调整早强剂用量，喷射混凝土面层增加速凝剂等措施进行处理。取得较好支护效果。
基坑南侧部位遇有粉细砂、砂质粉土层，土方成片剥落。为缩短清坡到支护时间，采取减小开挖分段长度、清坡后立即喷护坡面层混凝土再成孔注浆，并采取加密短土钉低压注浆方法（或直接打入短钢筋），使边坡保持了整体性，取得较好支护效果。
基坑西侧有一废弃的污水处理池，土方开挖后基坑侧壁形成一个坑，坑外边超出原坡面位置2m，加上污水处理池周围原有回填土，致使该部位形成一段长17m，深9m土质松散的坡面。为保证此处基坑边坡的安全稳定、为不影响施工场地使用，变更做法为：顺原开挖线外移2m部位以1：0.2的坡度向下做护坡墙，土钉长度每根增加50cm，间距由1.5m加密至1.2m，一直做污水处理池底部标高处。在污水处理池底部标高处水平方向留2m宽平台，以下护坡做法与原设计相同。平台以上土钉钢筋向外预留250mm，作为以后恢复坡面时加强钢筋的接口。
六、结语
由于工程地质情况的复杂性和复合土钉支护技术设计的局限性，护坡设计和施工中难免存在不足之处。只有及时发现问题并采取相应措施调整支护结构做法，才能防止工程事故的发生。
参考文献
[1]陈肇元,崔京浩主编.《土钉支护在基坑工程中的应用》.中国建筑工业出版社,2000版
[2]陈希哲编著.《土力学地基基础》清华大学出版社1989版
[3]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99.中国建筑工业出版社1999版