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【摘 要】本文结合工程实例简要介绍了利用焊接钢管作土钉在基坑支护中的应用，对类似的工程具有一定的借鉴作用。
【关键词】焊接钢管；土钉；基坑支护结构
Application of weld steel pipe to make soil to nail to protect a medium in the foundation ditch
Li Hai-ru
(Fujian Province hydrology geology engineering investigation institute Zhangzhou Fujian 363000)
【Abstract】The article combined the engineering solid example synopsis to introduce exploitation to weld steel pipe to make soil to nail to protect a medium application in the foundation ditch and have to definitely draw lessons from a function to the similar engineering.
【Key words】Weld steel pipe; Soil nail; Foundation ditch protects structure
1． 概述
漳州通信枢纽大楼基坑支护工程位于漳州市芗城区新浦路南侧，基坑面积约3200m2，基坑开挖深度最浅为5.20m，最深为5.90m。场地东邻盐务局的一层简易楼，西接悦港路，南接已建的六层办公楼，北靠新浦路，四边均有建(构)筑物（平面布置图如图1）。
2． 场地工程地质情况
2.1 土层分布情况。该场地土层自上而下分别为：杂填土、粉质粘土、中砂、淤泥、粗砂。
①杂填土：干~饱和，松散，厚0.8~1.5m；
②粉质粘土：饱和，可塑，厚1.8~3.4m；
③中砂：饱和，松散，厚0.6~1.45m；
④淤泥：饱和，流塑，厚0~1.6m；
⑤粗砂：饱和，稍密，厚1.6~5.1m。
2.2 土层主要物理力学指标
3． 支护结构的设计
根据现场施工条件、岩土体分布情况、结合工程造价、施工工期等综合考虑，该基坑采用焊接钢管作土钉的土钉墙支护结构，其中基坑底部④淤泥层有揭露的支护段，压入木桩用于提高地基土的承载能力和抗滑能力。
3.1 参数的选取。
现取基坑西侧一个剖面作介绍，其基坑深度计算至地梁底为5.20m，基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数取1.0。该计算剖面取钻孔ZK3孔，从上至下地层分别为杂填土1.35m、粉质粘土2.70m、中砂0.7m、淤泥1.5m、粗砂5.1m。除中砂和粗砂采用水土分算外，其余地层采用水土合算。坑外地下水位据勘察报告取1.8m，坑内地下水位取坑底下1.0m。距坑顶边缘1.5m外考虑5m宽、10KPa的均布荷载。
3.2 支护结构的选择。
该基坑支护结构形式经比较采用排桩支护造价最高，采用水泥土墙支护造价次之，采用土钉墙支护造价最低。拟建场地的地层基本适用于土钉墙进行基坑支护。部分坑底座落于淤泥层，淤泥层部位可先打入木桩，后击入焊接钢管，并通过布有钢筋网的喷射混凝土坡面连成整体。土钉采用48的焊接钢管，利用机械击入土层中，并在管内注入水泥浆，这样更有效地保证了钢管与土层之间的抗拉力。
3.3 设计计算。
土钉设三排，垂直间距从上到下均为1.5m，水平间距均为1.2m，入射角为15°,坡面角为70°。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),对土钉的抗拉承载力进行计算和整体稳定性进行验算。
该基坑支护结构，土钉采用直径48mm的焊接钢管，壁厚为3.25mm，其截面面积为456.7mm2，即可满足土钉杆体截面要求。
3.3.3 喷射混凝土面层计算。
面层采用喷射混凝土厚度为100mm，混凝土强度等级为C20，水平配筋和竖向配筋均为8@200，经计算符合规范要求。
3.3.4 外部稳定性验算。
经验算，没有淤泥层的剖面，基底平均压力设计值、抗倾覆安全系数、抗滑移安全系数均满足规范要求。有淤泥层的剖面，基底平均压力设计值、抗倾覆安全系数满足规范要求，抗滑移安全系数不满足规范要求。在淤泥层部位打入木桩，木桩长度为3m，稍径不小于100mm，其水平间距为500mm。有淤泥层的剖面这样处理后，经验算其抗滑移安全系数满足规范要求。土钉墙剖面图见图2。
4． 支护结构的施工
4.1 钢管的制作。
钢管每0.3米开1个出浆孔，孔径为8mm，孔外焊以防砂角钢，管接头采用314钢筋进行帮扎焊接，钢筋长度为300mm，钢管入土端头制作成圆锥形，钢管制作大样图详见图3。
4.2 土钉的施工。
钢管采用机械方法击入土层,施工容许偏差:孔深±50mm,孔距±100mm。施工过程中如遇地下障碍物,不得强行施工,要及时通知有关部门研究并采取补救措施。压浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，应加入适量的早强剂，28d浆体强度不低于12MPa，3天强度不低于6MPa。压浆应自下而上压至满管（或满孔）后方可在管口接高压注浆管实施压力注浆。压浆时注浆管口严禁高于浆体液面,注浆压力不得小于0.5MPa，也不宜大于1.5MPa。当孔口冒浆并且注浆压力大于1.5MPa，或单孔注浆水泥量大于50Kg/m时可停止注浆。
4.3 喷射混凝土的施工。
喷射混凝土强度等级为C20。材料采用P.O.32.5R普通硅酸盐水泥，干净的中砂,含水量5～7%，干净的碎石，粒径≯15。喷射作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射时，喷头与受喷面保持垂直，并保持0.6~1m的距离，以确保砼表面平整，无干斑或滑移现象。坡面上钢筋网搭接长度应大于300mm，钢筋保护层厚度不宜小于20mm。钢筋网与钢管间要焊接牢固,喷射砼时钢筋不得晃动。喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,始终保持喷射混凝土表面湿润状态,养护时间不得少于7天。
5. 基坑监测
经过三个多月的监测（自2006年11月23日至2007年2月28日），根据观测数据分析得知，基坑周边建(构)筑物尚未发生沉降和变形，基坑支护结构，除南侧中部坡顶在2007年1月15日观测中发现位移量最大达27.9mm外，其余部位位移量均在10mm以内。经最后几次的监测，至2007年2月28日，从监测结果分析得知，基坑周边设置的沉降点其沉降量均趋近于零，水平位移点其水平位移量也趋近于零。由监测结果表明，基坑支护结构和周边地面以及建(构)筑物均处于稳定状态。
6． 结论
从实际效果来看，该支护结构在施工及使用过程是安全可靠的，周边建(构)筑物均处于安全稳定状态。对于土质不会很硬的土层,或采用钢筋作土钉时成孔较难的砂层，可采用焊接钢管作土钉形成土钉墙，对基坑侧壁进行支护，这样不但易于施工，能更好地保证施工质量，而且还可以节省成本。
参考文献
［1］ 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
［文章编号］1006-7619（2008）07-03-365
［作者简介］李海如(1974.6- )，男，工程师。
【关键词】焊接钢管；土钉；基坑支护结构
Application of weld steel pipe to make soil to nail to protect a medium in the foundation ditch
Li Hai-ru
(Fujian Province hydrology geology engineering investigation institute Zhangzhou Fujian 363000)
【Abstract】The article combined the engineering solid example synopsis to introduce exploitation to weld steel pipe to make soil to nail to protect a medium application in the foundation ditch and have to definitely draw lessons from a function to the similar engineering.
【Key words】Weld steel pipe; Soil nail; Foundation ditch protects structure
1． 概述
漳州通信枢纽大楼基坑支护工程位于漳州市芗城区新浦路南侧，基坑面积约3200m2，基坑开挖深度最浅为5.20m，最深为5.90m。场地东邻盐务局的一层简易楼，西接悦港路，南接已建的六层办公楼，北靠新浦路，四边均有建(构)筑物（平面布置图如图1）。
2． 场地工程地质情况
2.1 土层分布情况。该场地土层自上而下分别为：杂填土、粉质粘土、中砂、淤泥、粗砂。
①杂填土：干~饱和，松散，厚0.8~1.5m；
②粉质粘土：饱和，可塑，厚1.8~3.4m；
③中砂：饱和，松散，厚0.6~1.45m；
④淤泥：饱和，流塑，厚0~1.6m；
⑤粗砂：饱和，稍密，厚1.6~5.1m。
2.2 土层主要物理力学指标
3． 支护结构的设计
根据现场施工条件、岩土体分布情况、结合工程造价、施工工期等综合考虑，该基坑采用焊接钢管作土钉的土钉墙支护结构，其中基坑底部④淤泥层有揭露的支护段，压入木桩用于提高地基土的承载能力和抗滑能力。
3.1 参数的选取。
现取基坑西侧一个剖面作介绍，其基坑深度计算至地梁底为5.20m，基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数取1.0。该计算剖面取钻孔ZK3孔，从上至下地层分别为杂填土1.35m、粉质粘土2.70m、中砂0.7m、淤泥1.5m、粗砂5.1m。除中砂和粗砂采用水土分算外，其余地层采用水土合算。坑外地下水位据勘察报告取1.8m，坑内地下水位取坑底下1.0m。距坑顶边缘1.5m外考虑5m宽、10KPa的均布荷载。
3.2 支护结构的选择。
该基坑支护结构形式经比较采用排桩支护造价最高，采用水泥土墙支护造价次之，采用土钉墙支护造价最低。拟建场地的地层基本适用于土钉墙进行基坑支护。部分坑底座落于淤泥层，淤泥层部位可先打入木桩，后击入焊接钢管，并通过布有钢筋网的喷射混凝土坡面连成整体。土钉采用48的焊接钢管，利用机械击入土层中，并在管内注入水泥浆，这样更有效地保证了钢管与土层之间的抗拉力。
3.3 设计计算。
土钉设三排，垂直间距从上到下均为1.5m，水平间距均为1.2m，入射角为15°,坡面角为70°。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),对土钉的抗拉承载力进行计算和整体稳定性进行验算。
该基坑支护结构，土钉采用直径48mm的焊接钢管，壁厚为3.25mm，其截面面积为456.7mm2，即可满足土钉杆体截面要求。
3.3.3 喷射混凝土面层计算。
面层采用喷射混凝土厚度为100mm，混凝土强度等级为C20，水平配筋和竖向配筋均为8@200，经计算符合规范要求。
3.3.4 外部稳定性验算。
经验算，没有淤泥层的剖面，基底平均压力设计值、抗倾覆安全系数、抗滑移安全系数均满足规范要求。有淤泥层的剖面，基底平均压力设计值、抗倾覆安全系数满足规范要求，抗滑移安全系数不满足规范要求。在淤泥层部位打入木桩，木桩长度为3m，稍径不小于100mm，其水平间距为500mm。有淤泥层的剖面这样处理后，经验算其抗滑移安全系数满足规范要求。土钉墙剖面图见图2。
4． 支护结构的施工
4.1 钢管的制作。
钢管每0.3米开1个出浆孔，孔径为8mm，孔外焊以防砂角钢，管接头采用314钢筋进行帮扎焊接，钢筋长度为300mm，钢管入土端头制作成圆锥形，钢管制作大样图详见图3。
4.2 土钉的施工。
钢管采用机械方法击入土层,施工容许偏差:孔深±50mm,孔距±100mm。施工过程中如遇地下障碍物,不得强行施工,要及时通知有关部门研究并采取补救措施。压浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，应加入适量的早强剂，28d浆体强度不低于12MPa，3天强度不低于6MPa。压浆应自下而上压至满管（或满孔）后方可在管口接高压注浆管实施压力注浆。压浆时注浆管口严禁高于浆体液面,注浆压力不得小于0.5MPa，也不宜大于1.5MPa。当孔口冒浆并且注浆压力大于1.5MPa，或单孔注浆水泥量大于50Kg/m时可停止注浆。
4.3 喷射混凝土的施工。
喷射混凝土强度等级为C20。材料采用P.O.32.5R普通硅酸盐水泥，干净的中砂,含水量5～7%，干净的碎石，粒径≯15。喷射作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射时，喷头与受喷面保持垂直，并保持0.6~1m的距离，以确保砼表面平整，无干斑或滑移现象。坡面上钢筋网搭接长度应大于300mm，钢筋保护层厚度不宜小于20mm。钢筋网与钢管间要焊接牢固,喷射砼时钢筋不得晃动。喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,始终保持喷射混凝土表面湿润状态,养护时间不得少于7天。
5. 基坑监测
经过三个多月的监测（自2006年11月23日至2007年2月28日），根据观测数据分析得知，基坑周边建(构)筑物尚未发生沉降和变形，基坑支护结构，除南侧中部坡顶在2007年1月15日观测中发现位移量最大达27.9mm外，其余部位位移量均在10mm以内。经最后几次的监测，至2007年2月28日，从监测结果分析得知，基坑周边设置的沉降点其沉降量均趋近于零，水平位移点其水平位移量也趋近于零。由监测结果表明，基坑支护结构和周边地面以及建(构)筑物均处于稳定状态。
6． 结论
从实际效果来看，该支护结构在施工及使用过程是安全可靠的，周边建(构)筑物均处于安全稳定状态。对于土质不会很硬的土层,或采用钢筋作土钉时成孔较难的砂层，可采用焊接钢管作土钉形成土钉墙，对基坑侧壁进行支护，这样不但易于施工，能更好地保证施工质量，而且还可以节省成本。
参考文献
［1］ 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
［文章编号］1006-7619（2008）07-03-365
［作者简介］李海如(1974.6- )，男，工程师。