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摘要：本文在结合有关工程具体实例的基础上，对软弱土层基坑支护中垂直复合土钉墙应用进行了相关探讨，并且经过实践证明，垂直复合土钉墙在软弱土层基坑支护中具有更高的安全性、可靠性以及经济性，值得进一步推广应用。
关键词：软弱土层；基坑支护；垂直复合土钉墙；应用
1前言
一般地形的工程中，单纯使用土钉支护就可以达到工程的有关要求，但是如果是一些软弱土层或者是对于变形有严格要求的情况，这种土钉支护的方式就不能满足相关要求，为此，需要采用搅拌桩等+土钉一同作用的方式，从而形成复合土钉支护。这种复合土钉支护墙是近几年来比较新型的基坑支护方式，目前已经在以下地区得到了大范围的应用：其一是松散地层；其二是软土地区；其三是地下水位较高的地区等。本文所研究的实例是一个地下室基坑支护工程，主要就是在位于市中心的饱和软土地层中通过土钉加水泥搅拌桩复合支护方法进行施工并获得良好效果的工程。
2工程的概况
我国某市综合楼主建设在市区位置，该工程的主要参数有：主楼层数为9-11层，裙楼达到2-4层，是框架结构，在平面上的形状是不规则的，具有比较复杂的体型，建筑的高度在18.00米到40.50米范围内，总建筑的基底面积达到2356.80m2，总的建筑面积则为20866.90m2，其设计师内的地面标高罗零为9.10米，设计师外地面整平标高依周边地形的罗零标高则分别是6.90米到8.00米之间。在本工程中，建筑物的重要性等级是二级，而基坑侧壁的安全等级也是二级，工程的重要性系数大小为1.0。该工程的基坑场地平面图如图1所示。在本工程中，基坑开挖的深度在5.0米到6.1米范围之内，在基层开挖深度范围之内的地形多为杂填土以及较厚的淤泥层，并且基岩埋藏的深度比较深。
图1基坑场地平面图
3确定支护的方案
根据相关深基坑工程管理的相关要求，在采取土钉墙支护的时候应该保证软土基坑开挖的深度在4米以内。以此同时，为例能够满足本工程中开挖深度的有关要求，就必须要加固软土基坑的坡脚，并且加固的方式有很多种：其一是木桩；其二是槽钢；其三是水泥搅拌桩；其四是旋喷桩等。其中采用水泥搅拌桩加固的方式具有以下优点：一是造价比较低；二是成桩的效果很好；三是能够嵌入坡脚，可以避免坡脚的土体变形问题；四是可以向下延伸基坑整体上会发生滑动的破裂面，从而保证基坑整体的稳定性。
本基坑工程处于该市区的中心，距离城市的干道很近，为此在实际施工之前应该综合考虑以下因素：其一是基坑工程周边的环境因素；其二是地质情况；其三是基坑开挖的深度；其四是施工的可行性。并在与专家反复讨论交流的基础上，最终决定选择通过土钉墙+水泥搅拌桩+木桩支护的形式，来达到在杂填土以及较厚淤泥层等软弱地层地段基坑支护问题的有效解决。
4垂直复合土钉墙设计方式的要点
4.1垂直复合土钉墙的作用机理
采用垂直复合土钉墙的作用机理如下：在支护体中，将具有一定强度和刚度的土钉采用压密注浆的方式置于原位土中，从而让土钉与原位土形成复合土体，土体的盈利会在其达到塑性变形阶段的时候慢慢的向土钉转移。土钉所承受荷载会在土钉与土体之间相互作用下通过土钉传送到土体的深层位置或者是土体的周围，从而在一定程度上降低复合土体的应力水平并且尽量减慢土体开裂域的形成。土钉在高压注浆的整个过程中，在压力作用下，浆液会通过土体裂隙以及毛细孔发生扩散。
在工程中，通常软士基坑坡脚的位置会出现应力比较集中的现象，如果剪应力值要比土体抗剪强度大，那么坡脚土体就会处于塑流的状态，这种情况下其产生的侧移和隆起将会严重影响基坑的安全性。对于水泥搅拌桩来说，其可以穿越软土基坑中的计算计算滑弧面，从而在很大程度上增加了滑弧面的抗滑能力。以下两种情况的共同作用会让最危险的滑弧面发生位置的下滑：其一是水泥搅拌桩的抗剪强度比软土的抗剪强度大；其二是水泥搅拌桩一般具有比较高的滑弧稳定系数。因此，在相同的工程条件下，与单纯使用土钉墙相比，水泥搅拌桩+土钉复合支护结构的最危险滑弧面具有相对比较高的稳定系数。
4.2对复合土钉墙的相关设计
土钉的设计参数主要包括以下几种：一是土钉的长度；二是孔径；三是间距；四是倾角；五是钢筋的直径等。在本工程中，因为是比较厚的淤泥层，因此为了能够获得比较高的抗拉能力以及抗拔能力，本文采用锚管替代土钉的方式。土钉之间的距离通常在1.2米到2.0米范围之内，其成孔的直径受施工机械的影响，一般是在11厘米到13厘米范围之间。此外，应该注意的是，土钉在饱和软土层当中的间距应该在1.0米以上。
本工程中在理正深基坑支护软件上选择的是F-SPWv5.3计算软件。而分析土钉墙内部稳定性的方法一般比较常用的是极限平衡方法，比较重要的一些工程也会选择有限元法设计与分析。如果分析土钉墙内部稳定性的时候采用的是极限平衡方法，那么一般将土体破坏面形状假设定为是圆弧线。
在保证内部自身稳定的前提条件下，土钉长度范围内会形成一个具有重力式挡墙作用的“土墙”。也就是说，可以通过重力式挡土墙的计算理论来计算并分析复合土钉墙的外部稳定性，在分析外部稳定性的时候主要涉及以下两部分：第一部分是整体滑移的分析；第二部分是整体倾覆的分析。在本工程中，复合土钉墙的设计相关工作不需要考虑以下因素的影响：其一是水泥搅拌桩的影响；其二是木桩的影响，而是将其作为一种安全储备。
5垂直复合土钉墙的有关施工要求
5.1水泥攪拌桩
在水泥搅拌桩施工之前，应该对土的室内配合比实验进行拟处理。施工过程中水泥搅拌桩的水泥类型是42.5#普通硅酸盐水泥，水泥的体积率掺量在18%以上，水灰比为0.5，搅拌时候的提升速度达到0.5m/min，并且在搅拌的时候应该保证至少进行一次复搅拌。可以通过严格控制以下参数：其一是机架的平整度；其二是导向架的垂直度，来达到保证桩垂直度的目的，让垂直度的偏差在0.5%以内，并且桩位的偏差要比50毫米小。在水泥搅拌桩施工时候，可以选择的方法是切割搭接法，并且应该注意要在前桩水泥土并没有达到固化状态之前进行后序的搭接。并且在施工过程中应该多次搅拌上部杂填土层及素填土层，如果有必要的时候还应该在施工之前进行换填砂操作。 5.2喷锚
在开挖的时候应该注意不在下雨天进行施工。并且应该分层分段的挖基坑土方，挖開一层就要做好对这一层的支护工作。每一层开挖的高度应该保证在锚管以下0.3米到0.5米范围内，可以通过跳槽方式进行开挖，对于开挖出来的作业面，应该及时的进行喷锚网支护，在完成对最后一层锚管的施工之后，应该及时的对施工地下室进行垫层操作，并基坑封底。
在开挖基坑的时候，其分段长度应该小于或等于1.5米，遇到淤泥层的时候，分段的长度应该小于或等于6米，并且每一层的开挖深度都应该在1米以内，指的注意的是禁止基坑层出现泡水现象。
在喷射混凝土的时候，一次喷射的厚度应该在4厘米以上，在其终凝之后2小时后，对其进行一定的浇水养护，从而保证混凝土面是湿润状态，并且养护期应该保证在5-7d以上。在进行钢筋网和加强筋铺设工作的时候，应该保证间距和锚管的间距是一样的。
5.3锚管施工
进行锚管施工的时候，可以选用48钢管，并且壁厚在3.0毫米以内，端部采用的形状可以是圆锥形，锚管之间通过对接焊接的方式进行连接。
在对锚管进行注浆之前应该用清水对管体进行一定的清洗，一直到管内有清水流出为止。灌注水泥净浆的时候可以选择使用低压注浆工艺，注浆的压力在0.5到0.8MPa范围之内，在达到下列情况的时候可以停止注浆：一是排气管停止排气并且注浆的压力达到设计要求并可以稳压3分钟的时候；二是孔口溢出浆液的时候。
5.4木桩
当开挖操作达到一定的深度之后，可以在基坑侧壁的位置压入木桩。
5.5处理特殊施工问题的相关措施
在土钉进行注浆的过程中，可以通过间歇注入法灌浆来避免出现久注不满以及串孔等问题。
如果在土钉施工的过程中遇到了障碍物，可以在保证不减小安全度的情况下对土钉的角度或者长度进行一定的调整，保证可以正常施工。
如果在搅拌桩施工的过程中遇到了障碍物，可以采取的应对措施有以下几种：其一是绕行施工；其二是在该桩位施工压密注浆桩。
5.6对支护结构的监测
在复合土钉墙施工完成之后，应该让专业技术人员对其进行详细的监测，并及时的反馈获得的观测结果，从而更好的进行施工的指导以及动态设计。
6结束语
本文通过结合具体实例对软弱土层基坑支护中垂直复合土钉墙应用进行了相关研究，发现这种做饭可以在降低成本的同时提高安全性，具有很好的现实意义。
参考文献：
[1] 陈瑞辉. 复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用[J]. 低碳世界， 2018（2）：54-55.
[2] 刘文峰， 陈之伟， 苏白济. 复合土钉墙在市区深基坑支护工程中的应用[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程）， 2017， 44（3）：73-76.
[3] 杨国全. 复合土钉墙在晋南基坑支护中的应用[J]. 资源信息与工程， 2017， 32（5）：113-114.
（作者单位：中冶成都勘察研究总院有限公司）
关键词：软弱土层；基坑支护；垂直复合土钉墙；应用
1前言
一般地形的工程中，单纯使用土钉支护就可以达到工程的有关要求，但是如果是一些软弱土层或者是对于变形有严格要求的情况，这种土钉支护的方式就不能满足相关要求，为此，需要采用搅拌桩等+土钉一同作用的方式，从而形成复合土钉支护。这种复合土钉支护墙是近几年来比较新型的基坑支护方式，目前已经在以下地区得到了大范围的应用：其一是松散地层；其二是软土地区；其三是地下水位较高的地区等。本文所研究的实例是一个地下室基坑支护工程，主要就是在位于市中心的饱和软土地层中通过土钉加水泥搅拌桩复合支护方法进行施工并获得良好效果的工程。
2工程的概况
我国某市综合楼主建设在市区位置，该工程的主要参数有：主楼层数为9-11层，裙楼达到2-4层，是框架结构，在平面上的形状是不规则的，具有比较复杂的体型，建筑的高度在18.00米到40.50米范围内，总建筑的基底面积达到2356.80m2，总的建筑面积则为20866.90m2，其设计师内的地面标高罗零为9.10米，设计师外地面整平标高依周边地形的罗零标高则分别是6.90米到8.00米之间。在本工程中，建筑物的重要性等级是二级，而基坑侧壁的安全等级也是二级，工程的重要性系数大小为1.0。该工程的基坑场地平面图如图1所示。在本工程中，基坑开挖的深度在5.0米到6.1米范围之内，在基层开挖深度范围之内的地形多为杂填土以及较厚的淤泥层，并且基岩埋藏的深度比较深。
图1基坑场地平面图
3确定支护的方案
根据相关深基坑工程管理的相关要求，在采取土钉墙支护的时候应该保证软土基坑开挖的深度在4米以内。以此同时，为例能够满足本工程中开挖深度的有关要求，就必须要加固软土基坑的坡脚，并且加固的方式有很多种：其一是木桩；其二是槽钢；其三是水泥搅拌桩；其四是旋喷桩等。其中采用水泥搅拌桩加固的方式具有以下优点：一是造价比较低；二是成桩的效果很好；三是能够嵌入坡脚，可以避免坡脚的土体变形问题；四是可以向下延伸基坑整体上会发生滑动的破裂面，从而保证基坑整体的稳定性。
本基坑工程处于该市区的中心，距离城市的干道很近，为此在实际施工之前应该综合考虑以下因素：其一是基坑工程周边的环境因素；其二是地质情况；其三是基坑开挖的深度；其四是施工的可行性。并在与专家反复讨论交流的基础上，最终决定选择通过土钉墙+水泥搅拌桩+木桩支护的形式，来达到在杂填土以及较厚淤泥层等软弱地层地段基坑支护问题的有效解决。
4垂直复合土钉墙设计方式的要点
4.1垂直复合土钉墙的作用机理
采用垂直复合土钉墙的作用机理如下：在支护体中，将具有一定强度和刚度的土钉采用压密注浆的方式置于原位土中，从而让土钉与原位土形成复合土体，土体的盈利会在其达到塑性变形阶段的时候慢慢的向土钉转移。土钉所承受荷载会在土钉与土体之间相互作用下通过土钉传送到土体的深层位置或者是土体的周围，从而在一定程度上降低复合土体的应力水平并且尽量减慢土体开裂域的形成。土钉在高压注浆的整个过程中，在压力作用下，浆液会通过土体裂隙以及毛细孔发生扩散。
在工程中，通常软士基坑坡脚的位置会出现应力比较集中的现象，如果剪应力值要比土体抗剪强度大，那么坡脚土体就会处于塑流的状态，这种情况下其产生的侧移和隆起将会严重影响基坑的安全性。对于水泥搅拌桩来说，其可以穿越软土基坑中的计算计算滑弧面，从而在很大程度上增加了滑弧面的抗滑能力。以下两种情况的共同作用会让最危险的滑弧面发生位置的下滑：其一是水泥搅拌桩的抗剪强度比软土的抗剪强度大；其二是水泥搅拌桩一般具有比较高的滑弧稳定系数。因此，在相同的工程条件下，与单纯使用土钉墙相比，水泥搅拌桩+土钉复合支护结构的最危险滑弧面具有相对比较高的稳定系数。
4.2对复合土钉墙的相关设计
土钉的设计参数主要包括以下几种：一是土钉的长度；二是孔径；三是间距；四是倾角；五是钢筋的直径等。在本工程中，因为是比较厚的淤泥层，因此为了能够获得比较高的抗拉能力以及抗拔能力，本文采用锚管替代土钉的方式。土钉之间的距离通常在1.2米到2.0米范围之内，其成孔的直径受施工机械的影响，一般是在11厘米到13厘米范围之间。此外，应该注意的是，土钉在饱和软土层当中的间距应该在1.0米以上。
本工程中在理正深基坑支护软件上选择的是F-SPWv5.3计算软件。而分析土钉墙内部稳定性的方法一般比较常用的是极限平衡方法，比较重要的一些工程也会选择有限元法设计与分析。如果分析土钉墙内部稳定性的时候采用的是极限平衡方法，那么一般将土体破坏面形状假设定为是圆弧线。
在保证内部自身稳定的前提条件下，土钉长度范围内会形成一个具有重力式挡墙作用的“土墙”。也就是说，可以通过重力式挡土墙的计算理论来计算并分析复合土钉墙的外部稳定性，在分析外部稳定性的时候主要涉及以下两部分：第一部分是整体滑移的分析；第二部分是整体倾覆的分析。在本工程中，复合土钉墙的设计相关工作不需要考虑以下因素的影响：其一是水泥搅拌桩的影响；其二是木桩的影响，而是将其作为一种安全储备。
5垂直复合土钉墙的有关施工要求
5.1水泥攪拌桩
在水泥搅拌桩施工之前，应该对土的室内配合比实验进行拟处理。施工过程中水泥搅拌桩的水泥类型是42.5#普通硅酸盐水泥，水泥的体积率掺量在18%以上，水灰比为0.5，搅拌时候的提升速度达到0.5m/min，并且在搅拌的时候应该保证至少进行一次复搅拌。可以通过严格控制以下参数：其一是机架的平整度；其二是导向架的垂直度，来达到保证桩垂直度的目的，让垂直度的偏差在0.5%以内，并且桩位的偏差要比50毫米小。在水泥搅拌桩施工时候，可以选择的方法是切割搭接法，并且应该注意要在前桩水泥土并没有达到固化状态之前进行后序的搭接。并且在施工过程中应该多次搅拌上部杂填土层及素填土层，如果有必要的时候还应该在施工之前进行换填砂操作。 5.2喷锚
在开挖的时候应该注意不在下雨天进行施工。并且应该分层分段的挖基坑土方，挖開一层就要做好对这一层的支护工作。每一层开挖的高度应该保证在锚管以下0.3米到0.5米范围内，可以通过跳槽方式进行开挖，对于开挖出来的作业面，应该及时的进行喷锚网支护，在完成对最后一层锚管的施工之后，应该及时的对施工地下室进行垫层操作，并基坑封底。
在开挖基坑的时候，其分段长度应该小于或等于1.5米，遇到淤泥层的时候，分段的长度应该小于或等于6米，并且每一层的开挖深度都应该在1米以内，指的注意的是禁止基坑层出现泡水现象。
在喷射混凝土的时候，一次喷射的厚度应该在4厘米以上，在其终凝之后2小时后，对其进行一定的浇水养护，从而保证混凝土面是湿润状态，并且养护期应该保证在5-7d以上。在进行钢筋网和加强筋铺设工作的时候，应该保证间距和锚管的间距是一样的。
5.3锚管施工
进行锚管施工的时候，可以选用48钢管，并且壁厚在3.0毫米以内，端部采用的形状可以是圆锥形，锚管之间通过对接焊接的方式进行连接。
在对锚管进行注浆之前应该用清水对管体进行一定的清洗，一直到管内有清水流出为止。灌注水泥净浆的时候可以选择使用低压注浆工艺，注浆的压力在0.5到0.8MPa范围之内，在达到下列情况的时候可以停止注浆：一是排气管停止排气并且注浆的压力达到设计要求并可以稳压3分钟的时候；二是孔口溢出浆液的时候。
5.4木桩
当开挖操作达到一定的深度之后，可以在基坑侧壁的位置压入木桩。
5.5处理特殊施工问题的相关措施
在土钉进行注浆的过程中，可以通过间歇注入法灌浆来避免出现久注不满以及串孔等问题。
如果在土钉施工的过程中遇到了障碍物，可以在保证不减小安全度的情况下对土钉的角度或者长度进行一定的调整，保证可以正常施工。
如果在搅拌桩施工的过程中遇到了障碍物，可以采取的应对措施有以下几种：其一是绕行施工；其二是在该桩位施工压密注浆桩。
5.6对支护结构的监测
在复合土钉墙施工完成之后，应该让专业技术人员对其进行详细的监测，并及时的反馈获得的观测结果，从而更好的进行施工的指导以及动态设计。
6结束语
本文通过结合具体实例对软弱土层基坑支护中垂直复合土钉墙应用进行了相关研究，发现这种做饭可以在降低成本的同时提高安全性，具有很好的现实意义。
参考文献：
[1] 陈瑞辉. 复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用[J]. 低碳世界， 2018（2）：54-55.
[2] 刘文峰， 陈之伟， 苏白济. 复合土钉墙在市区深基坑支护工程中的应用[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程）， 2017， 44（3）：73-76.
[3] 杨国全. 复合土钉墙在晋南基坑支护中的应用[J]. 资源信息与工程， 2017， 32（5）：113-114.
（作者单位：中冶成都勘察研究总院有限公司）