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摘要：深基坑工程是建筑的重要组成部分，其支护方式的选择直接关系到工程的质量及后续的施工进度。为此，本文结合工程实例，在介绍基坑支护方案选择的基础上，重点探讨了土钉墙支护在深基坑工程中的应用，并阐述了深基坑工程的变形观测结果，以供参考。
关键词：深基坑；土钉墙支护；土方开挖；变形观测
随着国民经济建设步伐的加快，城市建设国民不断扩大，各种类型的高层建筑数量日益增加，这使得人们及业界人士对建筑深基坑工程支护施工的质量安全越来越重视。在深基坑施工过程中，工程往往需要穿越周边建筑物及地下管道设施，并面临地下水较深等难题，若施工人员没有采取合理有效的支护方式，不仅会影响到建筑物及地下设备的质量安全，而且也会影响到深基坑工程后续的施工，甚至造成不可换回的损失。因此，如何选择合适的基坑支护方式就成为了工程人员面临的难题。土钉墙支护作为一种新型的支护方式，具有造价低、施工简单、支护效果好和材料用量少等优点，可以为深基坑工程提供一个较为干燥的施工环境，目前在城市建筑行业中有所应用。
1 工程概况
某项目地形平坦，交通便利。拟建住宅楼地上25层，地下2层，剪力墙结构，筏板基础，基础埋深-7.40m；商业楼5层，地下2层，框架结构，独立基础，基础埋深6.90m；车库地下2层，框架结构，独立基础，基础埋深7.05m。
工程总建筑面积40437.43m2。基坑四周场地狭小，东侧为某大学，本建筑外墙距东围墙6.5m，北侧稍宽；南侧为某中学，本建筑外墙距南围墙10.5m；西侧为街道，本建筑外墙距离红线约8m，；北侧为原有3层办公楼，本建筑外墙距其墙边4.5m。若基坑开挖放坡，现场场地非常有限。
2 地质概况
拟建场地主要由第四纪冲洪积成因的黄土状土、粘性土及砂土构成，依据岩性和物理力学性质，自上而下划分为12层，在支护范围内的各主要地基土层的工程特性见表1。
基坑底位于黄土状粉质粘土4附近。自然地坪下17.0m范围内未见地下水。
3 基坑支护
拟建建筑紧邻已有建筑及道路，不具备放坡条件，基坑开挖需采取支护措施。
3.1 基坑支护方案
基于以上情况，根据勘察揭露的地层分布情况，从工程的安全性、技术可行性、经济性等综合考虑，拟采用土钉墙支护方案。
3.2 基坑支护方案设计
1）开挖工况。基坑开挖深度按6.0～6.5m考虑，顶部1.0m左右杂填土按1：1放坡开挖，其下按坡角80°开挖，经综合考虑土方开挖回填量与土钉支护工程量，技术经济对比，80°为最优坡角。
2）土钉参数。基坑施工时，基坑顶部超载按20kPa均布荷载考虑，经计算分析，基坑支护需采取4道土钉，地下车库及商业的支护参数分别按表2布置。
土钉采用梅花形布设，注浆采用水灰比0.40～0.45的P.O32.5普通硅酸盐水泥净浆。
3）面层构造设计。工程无地下水，土质条件好，结合当地经验，面层设计采用30mm×60mm钢丝网，基坑顶部宽出基坑外缘1000mm。喷射混凝土层面，厚度80mm，材料采用常规配比水泥：中砂：石屑=1：2：2。
在基坑底四周设置截水沟及集水井并在基槽侧壁上设置少量排水孔。
4）土钉支护结构及土钉支护见图1图和图2。
4.2 施工工艺
1）开挖、修坡。基坑分步分层及分段开挖，修整基坑侧壁，使坡面平整度达到要求。
2）成孔。选用洛阳铲进行成孔作业。按设计要求定孔位，孔距允许误差±100mm；土钉孔孔径允许误差±5mm；土钉孔孔深允许误差±50mm；土钉成孔倾角偏差±5%。
3）钢筋制作。土钉钢筋按设计长度进行切割，制作弯头；需要焊接的，焊接长度应符合单面焊接为10d（d为钢筋直径），双面焊接5d的要求；土钉钢筋每2m焊接1个定位器，定位器高度以5cm为宜；与加强筋焊接的弯头部分长度≮20cm。
4）注浆。选用挤压式注浆泵。注浆前，验收土钉孔质量是否达到设计要求，否则要返工，采取补救措施；要清除孔内残留的渣土；置入土钉钢筋，检查钢筋是否位于孔中心位置；注浆停止超过30min，应用水或稀水泥浆润滑泵及其管路；采用常压注浆，注浆管插至孔底0.3～0.5m，砂浆经注浆管输送至孔底，再回到孔底返出孔口，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时，停止注浆。
5）层面。挂网及喷射混凝土。钢筋网与坡面间空隙≮20mm；钢板网绑扎、固定应满足设计要求，网格允许偏差为±10mm，钢筋网搭接长度不小于一个网格边长或200mm，若为焊接不应小于钢筋直径的10倍；加强筋准12mm，以土钉为节点横向设置，按设计要求进行焊接；混凝土强度等级C20，水泥：砂：石=1：2：2（质量），主骨料分别采用石屑及中砂，水灰比0.4～0.5；混凝土用料按配比要求拌和均匀，随拌随用，不掺速凝剂时，存放时间不超过2h，掺速凝剂，存放时间不超过20min；喷射混凝土前，应对机械设备、风水管路和电路进行全面检查及试运转，清理受喷面；喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段内喷射顺序应自上而下；喷头与喷面应垂直，宜保持0.5～1.0m的距离，保持混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑或滑移流移现象；终凝2h后，喷水养护，养护时间一般为24h。
5 基坑土方开挖和外运
基坑开挖深度内上部为杂填土层，厚度0.10～2.00m，其下为第四系黄土状粉质粘土、黄土状粉土层。地下水埋深较深，对基坑开挖无影响。
5.1 土方施工方法
由于基坑采用土钉墙进行支护，开挖采用先四周后中心的方法，为土钉墙施工提供工作面。共分3步进行。
1）土方开挖前，先测放建筑物轴线及边线，测量场地标高，做好龙门桩及基准点，开挖边线以白灰标识。施工划分为3个区段，由2台反铲挖掘机进行开挖，配备10台20t自卸卡车将土方运至指定地点。 2）依据场地条件及出土条件，土方开挖场地内设置东侧一个出口。基槽四周设置挡水坎，防止雨水流入基坑。挡水坎为梯形结构，上边宽400mm，底边600mm，高400mm。
3）土方开挖依据土钉挡土墙要求的步距进行，应确保支护结构的安全，为土钉挡土墙提供工作面并形成交叉作业。第1步开挖至标高-3.0m（地表下约2.0m）；第2步开挖至标高-5.5m（地表下约4.5m）；第3步住宅楼部分开挖至标高-7.0m，预留50cm保护桩头（住宅楼地表下约6.0m），商业及地下车库部分开挖至标高-6.85、-6.70m，预留30cm人工挖基础土（地表下约5.8m），余土进行人工捡底。
5.2 土方挖运
1）工作面的预留及放坡。杂填土边坡按1：0.3放坡开挖，土层边坡按1：0.1放坡开挖。基槽底预留工作面宽出基础边线≮0.50m。
2）土方施工工程量。基坑土方开挖量约39000m3，桩间土及桩头土方量约3000m3，总土方量42000m3。
3）土方开挖机械选择。根据场地条件及工作量，反铲挖掘机2台，运土车10辆；桩间土计划小型挖掘机3台，翻斗车5台。
4）开挖基底标高。根据基础标高，住宅楼开挖标高为-7.00m，商业楼开挖标高为-7.05m，地下车库开挖标高为-6.90m。
5.3 坡道设置与收坡
依据本基坑开挖深度及场地条件，场内布置一条运输坡道，坡比=1：5，宽度≮10m。坡道部位增设深度≯5m的外延坡道，进行收坡。前期采用2台挖掘机接力后退式收坡，后期采用加长臂一次性收坡。余土采用小型挖掘机配合吊车吊运。
6 变形观测
观测的主要内容为边坡的水平位移、垂直位移变化。变形警戒值：变形速率超过2mm/d，变形值超过基坑深度的2‰。
1）观测点的设置。根据设计要求，在基坑开挖前，预埋钢筋头并涂以红油漆，以便观测边坡的水平位移与垂直位移。点位用水泥固定，共设置10个。
2）水平位移的观测。采用精密电子经纬仪（全站仪）进行量测，采用轴线投影法在2个稳定的基准点之间连线为基准线，量测差值和累计位移量，从基坑开挖开始观测，主基坑回填为止结束，土方开挖期间、降水期间和特殊天气后，要每天早晚各观测一次，其他可每周观测2～3次并做好记录。
3）垂直位移的观测。使用精密水准仪进行观测，观测方法同上。
4）肉眼巡检。组织人员按期进行巡检，巡检工作写入施工日志。
5）观测精度。沉降观测，水准仪i角≤±10″，每测站基辅读数高差≤0.3mm，水准路线闭合差≤±0.3（n）1/2。
6）观测结果。最大变形11mm。肉眼巡检，无可见裂缝。
7 结语
综上所述，深基坑支护方式的选择对于工程的质量安全有着重要的影响。因此，建设单位根据不同基坑深度及周边安全级别，选择合理的支护方式，从而确保深基坑工程的质量。本工程采用土钉墙支护措施之后，基坑安全得到有效的保障，并解决了无事故场地的难题，缩短了基坑工程的施工周期，工程也获得较好的经济效益。
参考文献：
[1] 李凯江；刘震；陈淑强.土钉墙支护技术在深基坑工程中的应用[J].科技与企业.2012年第18期
[2] 张学枫.深基坑施工中土钉墙支护的施工技术与质量控制探讨[J].福建建材.2012年第03期
关键词：深基坑；土钉墙支护；土方开挖；变形观测
随着国民经济建设步伐的加快，城市建设国民不断扩大，各种类型的高层建筑数量日益增加，这使得人们及业界人士对建筑深基坑工程支护施工的质量安全越来越重视。在深基坑施工过程中，工程往往需要穿越周边建筑物及地下管道设施，并面临地下水较深等难题，若施工人员没有采取合理有效的支护方式，不仅会影响到建筑物及地下设备的质量安全，而且也会影响到深基坑工程后续的施工，甚至造成不可换回的损失。因此，如何选择合适的基坑支护方式就成为了工程人员面临的难题。土钉墙支护作为一种新型的支护方式，具有造价低、施工简单、支护效果好和材料用量少等优点，可以为深基坑工程提供一个较为干燥的施工环境，目前在城市建筑行业中有所应用。
1 工程概况
某项目地形平坦，交通便利。拟建住宅楼地上25层，地下2层，剪力墙结构，筏板基础，基础埋深-7.40m；商业楼5层，地下2层，框架结构，独立基础，基础埋深6.90m；车库地下2层，框架结构，独立基础，基础埋深7.05m。
工程总建筑面积40437.43m2。基坑四周场地狭小，东侧为某大学，本建筑外墙距东围墙6.5m，北侧稍宽；南侧为某中学，本建筑外墙距南围墙10.5m；西侧为街道，本建筑外墙距离红线约8m，；北侧为原有3层办公楼，本建筑外墙距其墙边4.5m。若基坑开挖放坡，现场场地非常有限。
2 地质概况
拟建场地主要由第四纪冲洪积成因的黄土状土、粘性土及砂土构成，依据岩性和物理力学性质，自上而下划分为12层，在支护范围内的各主要地基土层的工程特性见表1。
基坑底位于黄土状粉质粘土4附近。自然地坪下17.0m范围内未见地下水。
3 基坑支护
拟建建筑紧邻已有建筑及道路，不具备放坡条件，基坑开挖需采取支护措施。
3.1 基坑支护方案
基于以上情况，根据勘察揭露的地层分布情况，从工程的安全性、技术可行性、经济性等综合考虑，拟采用土钉墙支护方案。
3.2 基坑支护方案设计
1）开挖工况。基坑开挖深度按6.0～6.5m考虑，顶部1.0m左右杂填土按1：1放坡开挖，其下按坡角80°开挖，经综合考虑土方开挖回填量与土钉支护工程量，技术经济对比，80°为最优坡角。
2）土钉参数。基坑施工时，基坑顶部超载按20kPa均布荷载考虑，经计算分析，基坑支护需采取4道土钉，地下车库及商业的支护参数分别按表2布置。
土钉采用梅花形布设，注浆采用水灰比0.40～0.45的P.O32.5普通硅酸盐水泥净浆。
3）面层构造设计。工程无地下水，土质条件好，结合当地经验，面层设计采用30mm×60mm钢丝网，基坑顶部宽出基坑外缘1000mm。喷射混凝土层面，厚度80mm，材料采用常规配比水泥：中砂：石屑=1：2：2。
在基坑底四周设置截水沟及集水井并在基槽侧壁上设置少量排水孔。
4）土钉支护结构及土钉支护见图1图和图2。
4.2 施工工艺
1）开挖、修坡。基坑分步分层及分段开挖，修整基坑侧壁，使坡面平整度达到要求。
2）成孔。选用洛阳铲进行成孔作业。按设计要求定孔位，孔距允许误差±100mm；土钉孔孔径允许误差±5mm；土钉孔孔深允许误差±50mm；土钉成孔倾角偏差±5%。
3）钢筋制作。土钉钢筋按设计长度进行切割，制作弯头；需要焊接的，焊接长度应符合单面焊接为10d（d为钢筋直径），双面焊接5d的要求；土钉钢筋每2m焊接1个定位器，定位器高度以5cm为宜；与加强筋焊接的弯头部分长度≮20cm。
4）注浆。选用挤压式注浆泵。注浆前，验收土钉孔质量是否达到设计要求，否则要返工，采取补救措施；要清除孔内残留的渣土；置入土钉钢筋，检查钢筋是否位于孔中心位置；注浆停止超过30min，应用水或稀水泥浆润滑泵及其管路；采用常压注浆，注浆管插至孔底0.3～0.5m，砂浆经注浆管输送至孔底，再回到孔底返出孔口，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时，停止注浆。
5）层面。挂网及喷射混凝土。钢筋网与坡面间空隙≮20mm；钢板网绑扎、固定应满足设计要求，网格允许偏差为±10mm，钢筋网搭接长度不小于一个网格边长或200mm，若为焊接不应小于钢筋直径的10倍；加强筋准12mm，以土钉为节点横向设置，按设计要求进行焊接；混凝土强度等级C20，水泥：砂：石=1：2：2（质量），主骨料分别采用石屑及中砂，水灰比0.4～0.5；混凝土用料按配比要求拌和均匀，随拌随用，不掺速凝剂时，存放时间不超过2h，掺速凝剂，存放时间不超过20min；喷射混凝土前，应对机械设备、风水管路和电路进行全面检查及试运转，清理受喷面；喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段内喷射顺序应自上而下；喷头与喷面应垂直，宜保持0.5～1.0m的距离，保持混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑或滑移流移现象；终凝2h后，喷水养护，养护时间一般为24h。
5 基坑土方开挖和外运
基坑开挖深度内上部为杂填土层，厚度0.10～2.00m，其下为第四系黄土状粉质粘土、黄土状粉土层。地下水埋深较深，对基坑开挖无影响。
5.1 土方施工方法
由于基坑采用土钉墙进行支护，开挖采用先四周后中心的方法，为土钉墙施工提供工作面。共分3步进行。
1）土方开挖前，先测放建筑物轴线及边线，测量场地标高，做好龙门桩及基准点，开挖边线以白灰标识。施工划分为3个区段，由2台反铲挖掘机进行开挖，配备10台20t自卸卡车将土方运至指定地点。 2）依据场地条件及出土条件，土方开挖场地内设置东侧一个出口。基槽四周设置挡水坎，防止雨水流入基坑。挡水坎为梯形结构，上边宽400mm，底边600mm，高400mm。
3）土方开挖依据土钉挡土墙要求的步距进行，应确保支护结构的安全，为土钉挡土墙提供工作面并形成交叉作业。第1步开挖至标高-3.0m（地表下约2.0m）；第2步开挖至标高-5.5m（地表下约4.5m）；第3步住宅楼部分开挖至标高-7.0m，预留50cm保护桩头（住宅楼地表下约6.0m），商业及地下车库部分开挖至标高-6.85、-6.70m，预留30cm人工挖基础土（地表下约5.8m），余土进行人工捡底。
5.2 土方挖运
1）工作面的预留及放坡。杂填土边坡按1：0.3放坡开挖，土层边坡按1：0.1放坡开挖。基槽底预留工作面宽出基础边线≮0.50m。
2）土方施工工程量。基坑土方开挖量约39000m3，桩间土及桩头土方量约3000m3，总土方量42000m3。
3）土方开挖机械选择。根据场地条件及工作量，反铲挖掘机2台，运土车10辆；桩间土计划小型挖掘机3台，翻斗车5台。
4）开挖基底标高。根据基础标高，住宅楼开挖标高为-7.00m，商业楼开挖标高为-7.05m，地下车库开挖标高为-6.90m。
5.3 坡道设置与收坡
依据本基坑开挖深度及场地条件，场内布置一条运输坡道，坡比=1：5，宽度≮10m。坡道部位增设深度≯5m的外延坡道，进行收坡。前期采用2台挖掘机接力后退式收坡，后期采用加长臂一次性收坡。余土采用小型挖掘机配合吊车吊运。
6 变形观测
观测的主要内容为边坡的水平位移、垂直位移变化。变形警戒值：变形速率超过2mm/d，变形值超过基坑深度的2‰。
1）观测点的设置。根据设计要求，在基坑开挖前，预埋钢筋头并涂以红油漆，以便观测边坡的水平位移与垂直位移。点位用水泥固定，共设置10个。
2）水平位移的观测。采用精密电子经纬仪（全站仪）进行量测，采用轴线投影法在2个稳定的基准点之间连线为基准线，量测差值和累计位移量，从基坑开挖开始观测，主基坑回填为止结束，土方开挖期间、降水期间和特殊天气后，要每天早晚各观测一次，其他可每周观测2～3次并做好记录。
3）垂直位移的观测。使用精密水准仪进行观测，观测方法同上。
4）肉眼巡检。组织人员按期进行巡检，巡检工作写入施工日志。
5）观测精度。沉降观测，水准仪i角≤±10″，每测站基辅读数高差≤0.3mm，水准路线闭合差≤±0.3（n）1/2。
6）观测结果。最大变形11mm。肉眼巡检，无可见裂缝。
7 结语
综上所述，深基坑支护方式的选择对于工程的质量安全有着重要的影响。因此，建设单位根据不同基坑深度及周边安全级别，选择合理的支护方式，从而确保深基坑工程的质量。本工程采用土钉墙支护措施之后，基坑安全得到有效的保障，并解决了无事故场地的难题，缩短了基坑工程的施工周期，工程也获得较好的经济效益。
参考文献：
[1] 李凯江；刘震；陈淑强.土钉墙支护技术在深基坑工程中的应用[J].科技与企业.2012年第18期
[2] 张学枫.深基坑施工中土钉墙支护的施工技术与质量控制探讨[J].福建建材.2012年第03期