【关键字】土钉支护技术，深基坑，应用研究
一、前言
现今国内的高层建筑中土钉支护技术应用的很广泛，也是高层建筑的施工重点。很多的建筑工程由于土钉支护技术的失误，结果造成了巨大的经济损失，同时也是建筑工程的工期延误。所以，在建筑工程中，我们应当确保深基坑的安全性和质量，这就需要我们采用土钉支护技术进行深基坑的施工。土钉支护技术的造价较低，施工方法简便，同时工期较短。本文主要通过对土钉支护技术在深基坑中的设计、施工以及检测和在雨季中的处理对策等内容进行分析，从而保证建筑工程的质量和安全。
二、工程概况
笔者所在公司负责某市的一座综合楼，该楼的建筑面积是9.5万平方米。全部采用钢筋混凝土框架结构，该楼有22层，并且有地下室，基坑开挖的深度为9米。通过地质勘查报告可以知道，影响场地基坑支护影响的岩层包括填土层、粉土、黏土、粉砂等。粘土没有钻穿，现场测验有两层地下水，第一层地下水的深度是2到12米，第二层地下水的深度为14米。深基坑东临城市主干道，西侧是住宅区，北侧是一宾馆。
三、基坑支护设计方案
通过现场的地质勘查情况，同时还考虑到工程的安全、经济以及周边情况等因素，对于该工程，我们可以采用土钉支护技术和护壁桩两种施工方案。同时通过地质勘查报告，可知，该场地地下水位较高，因此实际开挖地下3米左右就可以见到地下水。。
1．基坑降水
为了使地下室能够干燥作业，我们使用12口径的管井进行抽水，将降水井安置在距离开挖线1米处，考虑到可能将地下水降到基底一下1米处，因此要在基坑周围布置82口管井，每口管井的距离为八米，在基坑内部布置渗井。降水井的深度为13米左右，将管底封死，同时在管外填上滤料。
2．土钉支护
由于地下结构施工对空间的要求，因此基坑侧壁和地下结构外墙之间的水槽为0．8米，同时土钉墙的高度应该为12米，土钉墙的坡度大约为1：0.2，同时还布置8排土钉。使用20HRB335型号的钢筋，保持水平间距在1.5米。土钉的长度为5米到九米，孔径是110毫米，排拒是1.5米。同时在第二排要采用预应力锚杆，长度为15米。
四、土钉支护施工技术
1．土钉支护工艺原理
土钉支护技术就是在依次开挖基坑土方而形成的坑壁中，通过采用机械进行钻孔，从而将土钉放到孔内，然后向孔内注入混凝土，然后在挂上钢筋网，最后喷射混凝土面层结构，这样就使其形成共同支撑的结构体系，经过这样的施工，一直到挡墙支护完全。
2．工艺流程
首先是基坑降水施工，接着是土方开挖至土钉标高下50cm，然后是土钉成孔，接着是杆体支放，接着注浆，接着坡面修正，接着铺设钢筋网，然后喷射混凝土，然后重复工序至基坑底，最后基底排水沟。
3.基底施工
对于土钉墙的施工，必须要根据开挖来进行，对于基坑的边坡一般应该按照分层分段开挖的原则进行开挖，采用中心岛的开挖方法，也就是说，首先将基坑沿线挖出10米左右宽度的护坡作业平面。将土方开挖到土钉标高一下0.5米处，同时采用机械成空方式，孔径大约为110ram，同时还要控制好空的深度、孔径以及倾角。在成孔以后，要迅速的向孔内插放钢筋，同时进行注浆。土钉杆体的水灰比为0.5，用普通硅酸盐水泥浆进行注浆。在第一次注浆完成后两个小时内，进行第二次注浆，同时要将孔口进行封堵。对于喷射砼施工，我们分段进行在统一分段内，喷射的顺序为自下而上。
五、施工监测
1．地下水位监测
从6月21日项目开工到7月17日，对降水井施工完毕并进行连续的抽水后，必须要保持水位在十米左右，可以达到施工的标准。
2．基坑位移监测
在进行土方开挖之前，要对基坑坡顶的水平位移以及沉降位移进行测定，得到原始值。水平位移很沉降位移的监测点沿着基坑坡顶的变现布置，距离为三十米。在进行土方开挖时，要每天检测一次。将沉降监测点布置在深基坑开挖可能影响范围内的市政道路上。对于水平位移，我们采用视准线法，就是说在需要进行位移监测的基坑槽壁上布置一条视准线，并且在改线两端深基坑可能影响的范围内设置两点A、B，将他们作为监测的主站点和后视点。接着就沿着改线在槽壁上设置几个观测点，就可以直接在读数尺上读出位移。
六、雨季中出现的危机情况和处理措施分析
7到8月间，该地区就进入了雨季，雨季给深基坑施工带来了很多的不便和影响，同时伴随着暴雨的来临，边坡支护的安全就面临很大的挑战。
1．危机情况的出现
在基坑的边坡锚钉和面层喷射混凝土施工完以后，在坑壁的局部就出现了一些出水点，同时在基坑西侧的边坡坑壁上，出水点有不断加大并进而形成涌水或者是涌砂的现象。同时在西侧的土体局部的变形变大，有些观测点点的水平位移达到75ram，沉降位移达到90mm。在基坑的北侧和东侧的情况要好一些。通过我们的观测数据分析可知，土方开挖到预先设计的深度，基坑边坡的水平位移相对比较稳定。
2．处理措施
对于坑壁局部渗水，在基槽四壁增加灌水孔，孔深0.6m，高度距槽底0.8m，间距2m。在护壁中插入周边带孔眼的包网塑科排水管，把局部渗水通过暗埋在土钉坡内的塑料排水管引入基坑周围排水沟及集水坑中。利用水泵及时抽排，加快边坡粉土层排水固结。
基坑东（3—1）轴到（3—7）轴采取分级支护．首先把高2.5m．宽4.0m的土卸除。在-7.0m位置增加一排预应力锚杆，高度16m。
按上述措施进行施工和危机加固处理后，对整个基坑及邻近建筑物的位移进行了跟踪监测。各观测点均处于稳定状态。同时对基坑开挖后，地面裂缝的开展情况进行了跟踪监测，各观测点的裂缝均处于稳定状态。
3．情况分析
通过现场的勘查，基坑西、北两侧场地条件较好，全部进行了硬化处理．通过对承平位移监测数据分析，开挖到设计深度，基坑坡顶水平位移在10mm以内，变形稳定。说明水源远近是影响基坑稳定的主要因素，地表水渗入土体造成坡体土层的力学性能指标严重下降和坡体水压力增加。
七．结束语
土钉支护技术在深基坑施工中的应用十分广泛，对于深基坑施工具有重要的意义。
参考文献：
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[5]赵乃志 刘丹 张敏江 姚静 复合土钉支护技术在深基坑工程中的应用 （被引用 2 次） [期刊论文] 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 ISTIC PKU -2007年3期
[6]吴忠诚 汤连生 廖志强 刘晓纲 颜波 深基坑复合土钉墙支护FLAC-3D模拟及大型现场原位测试研究 （被引用 10 次） [期刊论文] 《岩土工程学报》 ISTIC EI PKU -2006年z1期
关键词：复合土钉墙；基坑支护；支护结构；深基坑
1 复合土钉墙发展历史
土钉支护技术有详细记载而首次应用的，是法国承包商bouygues（1972）在凡尔赛附近进行的边坡开挖。由于该工程的边坡较高较大 （ 最大高度达 21.6m，长965m） ，为确保边坡的稳定性与安全性，设计者仿照加筋土技术在边坡内植入大量钢筋 （ 据记载，共使用25200根钻孔注浆土钉） 并尝试成功。从此以后，土钉支护这种简便快捷，节约高效的技术被广泛用于基坑支护，边坡加固等岩土工程中，并取得了较好的经济和社会效益。
国内关于复合土钉支护的应用较晚，直到1993年，在广州的065抢险加固工程中才出现。该基坑深18m，采用5排柔性较大的预应力锚索结构与土钉复合，共同承担土体的变形，锚索长度15m-20m，倾角15°，喷射150mm厚的混凝土面层并取得成功。在此之后，由于复合土钉墙适用性比土钉墙单一支护方式明显优越，并且适应性大大扩大，因此复合土钉技术很快发展起来。
2 针对昆明地质情况适宜的复合土钉墙
昆明处于中国西南部，云贵高原中部，是云南省省会，市中心海拔1891米。昆明盆地是位于中国南北构造带南端的盆地，地质构造复杂，湖泊地貌分布广泛、地基软弱。经过近几年的发展，复合土钉支护形式多种多样，基本构造设计主要有土钉与止水帷幕复合支护、土钉与微型桩复合支护、土钉与预应力锚杆复合支护、微型桩与预应力锚杆与土钉墙支护、搅拌桩微型桩预应力锚杆和土钉墙支护等。
2.1当在地下水丰富的地区进行基坑开挖时，适宜土钉与止水帷幕复合支护
降水通常会引起基坑周边地表沉降，造成道路或管道的受损破坏，引起经济纠纷或索赔发生。在地下水丰富的地区进行基坑开挖时，通常采用止水帷幕进行隔水。而且，经过实践发现，止水帷幕除具有止水隔水作用之外，还有提高基坑侧壁的稳定性"减小基坑变形"防治坑底隆起的作用。止水帷幕通常采用旋喷桩或水泥土搅拌桩，其中水泥土搅拌桩止水效果显著，工程造价较低，是首选的支护形式。
2.2土质松散的地区，适宜土钉与微型桩复合支护
微型桩，又称小桩，是指桩径小于400mm，长细比大于30的灌注桩。通过土钉与微型桩的组合，可解决土质松散"成孔困难的土体支护的稳定问题。微型桩的作用与搅拌桩相似，但微型桩不是两两相互搭接连续成墙，而存在一定间距，所以不能止水防渗，主要用于基坑没有砂层等强透水层或地下水位较低的工程中。
2.3周边环境比较复杂，基坑变形要求严格，适宜土钉与预应力锚杆复合支护
在城市市区进行工程建设时，周边环境比较复杂，相邻建筑间距较小，基坑变形要求严格，此时可采用预应力锚杆复合土钉墙支护结构。预应力锚杆通过较长的锚杆锚固在较好的土层中，可达到约束边坡变形"保持边坡稳定"减小基坑位移的目的。
2.4基坑开挖线离建筑物距离很近、地面荷载较大且土质条件较差时适宜微型桩与预应力锚杆与土钉墙复合支护
当基坑开挖线离建筑物距离很近、地面荷载较大且土质条件较差时，开挖前需对开挖面进行加固，加固方法可采用微型桩与预应力锚杆与土钉墙。 微型桩常采用直径100―300mm的钻孔灌注桩、型钢桩、钢管桩以及木桩等。预应力锚杆能够起到加强土钉墙限制其位移的作用。
2.5当基坑深度较大、地质条件和环境条件复杂时适宜搅拌桩、微型桩、预应力锚杆和土钉墙的复合支护
当基坑深度较大、地质条件和环境条件复杂时，采用搅拌桩、微型桩、预应力锚杆和土钉墙的支护方式。这种支护形式常可代替桩锚支护结构或地下连续墙支护形式！ 在这种支护形式中，预应力锚杆一般设2-3排，止水帷幕一般为旋喷桩或搅拌桩，微型桩变形较大时可采用型钢桩。
3目前土钉支护技术的缺陷
由于复合土钉墙自身具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等特点，复合土钉墙在各种深基坑支护方式中扮演着一个重要的角色，越来越多的工程选择使用这一支护技术，有条件要使用没有条件创造条件也要使用，但是由于土钉支护技术的不完善，没有系统的科学理论依据，或有科学理论依据支持，但都是理想化的、片面的，加之各地异性，不能照抄照用。许多工程使用这一技术都都是半理论半实践。总体来说目前土钉墙支护技术有以下问题需要我们不断去完善。
（1）土钉支护是三维空间问题，在开挖时有阴阳角效应。然而如今大多土钉支护理论都将土钉三维空间关系简化为二位问题，没有考虑时空效应。这样就夸大了土钉和土体之间的粘结面，等效薄膜层的刚度比较大，阻止了剪切应力在土中传递，这样就更不合理，不能反映实际的受力状态。
（2）现今认为弯剪应力对土钉受力影响较小，大多数的设计方法都假定土钉为受拉构件，不考虑土钉本身的抗弯抗剪。但中下部土钉的受力可能是由弯剪和挤压造成的，所以应该全面的考虑拉力，弯剪与挤压等多种破坏准则，这样才能全面的分析土钉本身的受力从而确定土钉的极限抗力。
（3）土钉墙分析时土压力的假设。有多种土压力的假定方法，有的基坑设计规程计算土压力是采用传统的三角形模型简化计算，而有的采用经验模型来简化计算，但实际的土压力并非如此，在实际工程中土压力是在基坑开挖的过程中不断变化的，每个阶段的土压力分布形式和大小都决定了土钉墙的位移和稳定性，因此如何正确的选取土压力的计算模型对土钉墙支护有非常重要的意义。
（4）地下水位影响。现在考虑土体与土钉之间的作用时主要局限于砂土与粘土，在理论分析时也很少考虑地下水的影响，但当地下水位较高时对基坑的影响是十分重大的。同时对软土等复杂条件下的土钉支护工作的性能研究做的也不够。
（5）基坑开挖分步进行的，边开挖边支护，是一种动态的过程，岩土的很多参数具有不确定性。因此设计人员确定方案时往往过于保守，盲目的提高基坑的安全系数，从而造成了大量的材料和人工的浪费，尤其在南方软土地区基坑的造价越来越高。
4 结语
对于基坑工程而言，复合土钉支护固然有自身的优越性，但由于土钉的各地异性，土钉工程必须经过严格的地质勘测，通过大量计算采用合理的支护方式，绝不能照抄照搬。目前土钉支护技术大多实践超前于理论，因此造成两种不利的结果，由于支护理论不完善而大胆冒进造成支护失稳；另一种由于安全要求而提高各项指标，结果造成造价提高而使土钉支护丧失自身优越性。土钉工程属于隐蔽工程，如何制定一套合理的、有效的质量监控方法也是研究重点。只有结合实际工程不断完善土钉支护理论，有严格合理的质量监控体系，才能更好的权衡安全性与经济性之间的矛盾，使得复合土钉墙在质量复杂多样的昆明更加适用。
参考文献
[1] 刘立兵、徐平、付强、王伟德. 深基坑支护设计理论与实例. 黄河水利出版社.
[2] 孔德森、吴燕开. 基坑支护工程. 冶金工业出版社.
[3] 王建军. 复合土钉技术在基坑工程中的应用. 湖北：华中科技大学， 2005.
【关键词】土钉墙技术;深基坑;支护
1.土钉墙技术概述
土钉墙是在挡土墙的基础上发展起来的,它与挡土墙相比,它可以使施工工艺简化,而且其适用的范围较广。因此,我们可以对土钉墙技术下一个详实的定义,即它是在土体内设置一定长度和分布密度的土钉体,通过土与土钉体共同发生作用,有效提高土墙整体的刚度、弥补土体抗拉、抗剪强度不足的缺点,增强边坡土体自身的稳定性,从而对土体的有效支护。
2.土钉墙技术的应用实例
2.1工程概况
拟建地上长约100km、宽约15m的某高速公路,地上3层,地下2层,开挖深度为llm左右,该基坑为深大基坑,安全等级为一级。工程的东南西北侧均为山地,其中有一侧为钢筋混凝土灌注桩,剩下的三侧则为土钉墙支护。
2.2土钉墙施工参数设计以及基坑支护方案的选取
2.2.1施工参数设计
(1)土钉层数:6层,并用洛阳铲或机械成孔。(2)土钉之间的水平间距:1.2m,并呈倒三角形布置。(3)土钉孔径为100mm,锚筋直径为22mm,长度为6m或者9m不等。(4)倾斜角度:150。(5)孔内注浆用水泥净浆,并保证水泥的硬度在等级为32.5的强度,水灰比为50％。(6)面层喷射混凝土配合比为砂:水泥:石子为2:l:2。
2.2.2基坑支护方案的选择
通过对土质、边坡受力、变形、基坑挖深等的分析,本工程基坑支护的设计方案为土钉墙支护。土钉墙支护的一大优点就是它能够满足稳定性的要求、工期短、投资少。整个工程支护如果选用土钉墙支护,仅需85万元。最后经过研究决定,本工程基坑支护采用土钉墙加预应力锚杆的支护方式进行。那么综合了二者之间的优点,可以使整个施工的总体安全系数有一个较为明显的提高、稳定性方面也较良好、造价低,总的费用为120万元即可。相对于护坡桩支护方式要节约了很多资金。
3.土钉墙的结构
土钉墙主要是由原位岩(土)体、土钉和喷射混凝土板组成。①原位岩(土)体：即开挖刷坡后未经扰动的原状岩体。②土钉：由钢筋和高强度水泥浆共同组成，土钉间距1.2m，梅花形布置，用Q2J-100B型潜孔钻机钻成φ100mm的圆孔，高压风吹净孔内碎屑、浮尘。插入圆钢筋并使其居中，然后压入M30水泥砂浆。③墙板:土钉墙的墙板采用喷射混凝土,厚度20cm,分2层喷射,2层中间设20cm×20cm孔眼φ8的钢筋网,钢筋网与土钉焊接在一起,保证墙板与土体连成整体,采用喷射混凝土可以使墙板完全密贴在凹凸不平的坡面上,并可均匀地填充周围岩体中的空隙和节理,作用主要是防止土钉之间的岩体发生表面脱落。
4.主要施工工艺和方法
4.1主要施工工艺流程
为保证在施工过程中边坡的稳定, 采用“分段、逐级、自上而下”的施工方法。其工艺流程为:首层土石方开挖一人工修坡一喷5cm混凝土一土钉放样一钻机就位一钻孔成孔清孔一土钉安装一注浆一挂钢筋网一喷射第2层9cm混凝土一喷射1cm水泥砂浆一下一层土钉施工。
4.2土钉墙施工方法
4.2.1路堑挖方施工
根据施工地段的地质、水文和施工季节的实际情况,施工机具、施工周期及现场施工流程的相互衔接,确定适宜的开挖深度和长度。本段施工土钉的作业高度确定为每层挖深2.5m,纵向分段开挖长度40～60m。
4.2.2刷坡
边坡预留的0.2～0.5m的保护层采用人工刷坡,机械配合清运。刷坡到位并经检验合格后及时进行下道工序。
4.2.3喷射第一层混凝土
第一层喷射厚度为5cm。混凝土喷射机采用HW-5P转子式喷射机干喷法施工,混凝土拌料采用350L搅拌机拌和。干喷法施工的关键是控制水灰比和回弹量。水莰比由实验确定,该段最佳水灰比为0.42；回弹量主要通过施工工艺来控制,采用S形循环法或圈形循环法喷射,喷头尽量垂直受喷面,保持0.8～1.5m的距离。
4.2.4施工土钉
待第一层混凝土强度达到设计的70％后,采用潜孔钻机完成钻孔,成孔后用高压风吹孔,然后插入杆体,为防止杆体偏移中心,杆上每2m设固定的支架.保证土钉保护层厚度。然后压人M30水泥砂浆。砂浆注浆压力0.2MPa,注浆须连续灌注,注浆时,注浆管插至距孔底250～500mm处,孔口部位设置止浆塞和排气管。中途停止30min以上时,注浆泵及管路应及时。土钉砂浆强度达到设计70％以上后挂钢筋网,土钉安装钢垫板。
4.2.5喷射第2层混凝土及养生
注浆完毕,经检验合格后,开始坡面清孔,喷射第2层混凝土。施工工艺同第一层。喷射混凝土前期强度上升较快,应在初凝后及时养护,时间l0～14d。土钉墙每隔15～20m设置一道伸缩缝,面层设置泄水孔,呈梅花形布置,间距2.5m,泄水孔进口设置无砂混凝土反滤层。
5.测试结果分析
为了解土钉墙的稳定情况和受力特征,取最大墙高处为测试断面,在不同高度的土钉上分别埋设GJL-2型钢弦式钢筋计,其布置为分别在第2、6、10、ll、14、17排,距面板1m、3m、5m、7m、9m处。
5.1土钉的应力分布
土钉拉力沿土钉长度呈曲线分布。离面板愈近,钢筋受力愈小,随着埋入长度的增加,钢筋受力逐渐增大,但钢筋受力达到某一数值后,受力又减小了,而且实际受力比设计小的多。同时,土钉墙的上部和下部土钉拉力沿长废呈双峰值分布,而在其中部为单峰值,这说明在同一条土钉上,土钉和土的摩擦力存在峰值点,而且峰值点两边摩擦力的方向是相反的。因此,土钉墙的上部和下部土钉上,土钉与土的摩擦力不止一次改变方向,进一步说明土钉拉力沿长度分布是复杂的。
5.2土钉的最大拉力和潜在的破裂面
土钉最大拉力出现在墙的中部,上部和下部的受力均较小。该墙的水平位移很小,最大发生在墙顶。由此可见,土钉的受力状态并不取决于水平位移的大小,而是与潜在的破裂面有关。土钉墙潜在的破裂面位置可用各排土钉最大拉力的连线近似表示。通过比较可以看出:在墙体的上下部分破裂面位置较为接近,而在墙高中部实测破裂面较理论破裂面接近墙面。
6.结语
土钉墙竣工后,经过半年以上的观测,墙面水平变形很小,墙体稳定,保证了工程质量。因此,可以断定本地段的土钉墙从安全性和作用原理上是合理可靠的。通过上述对土钉墙在深基坑支护中的应用的介绍,可以知道得出如下两个方面的结论:（1）施工效果上的良好性。工期短,锚喷的工作面广泛,竣工之后,每天有专业的技术人员对边坡进行观察和测量。基坑的边坡位移甚小,而且在倾斜角度方面也变化的极小,没有任何的破坏痕迹。这就表明,土钉墙技术取得了较大地成功和较为顺利的进展。（2）利用土钉墙技术,可以大大地节省资金的投入,取得可观的经济效益。
【参考文献】
［1］张建龙,何家柱.基坑土钉支护结构受力及变形分析[J],工程勘察,2003,(2):39-41.
关键词：复合支护；深基坑
近年来，随着大批的高层建筑的建设，开发商为提高建筑用地率，加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、超高层建筑地下室的设计必不可少，有的地下建筑甚至有三四层，最深的达数十米，于是，地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。深基坑支护的设计、施工、监测技术是近20年来在我国逐渐涉及的技术难题。本文结合工程实例，对深基坑支护技术进行论述。
一、工程概况
某工程位由3栋33层高层住宅和1个地下五级人防车库组成。3栋住宅均为箱型基础，上部为剪力墙结构。1＃、2＃房为地下一层，地上33层，高度96.6米；3#房为地下二层，地上33层，高度99.5米。2＃、3＃房之间由1个地下车库连通。场地狭小，1＃房单独做基坑围护；2＃、3＃和车库则做联体基坑围护。基坑开挖深度：1＃、2＃房和地下车库为±0.000以下5.4米，3＃房±0.000以下7.15米（二层地下室）。属深基坑。基坑周围距离道路和各类管线较近，地下室开挖及施工期间不能影响市区交通行驶和各类管线的正常使用。
二、工程地质条件
根据地质报告，场地不良土质的素填土带厚度为-0.5～-5.3m，分布范围广泛。素填土带下大量分布全风化泥岩、全风化泥质粉砂岩，厚度为-0.6～-3.0m，该土层虽土质稍好，但泡水易软、易崩解；地质报告还显示，地下水位较高，平均水位-2.3m，对土层稳定性威胁很大，必须进行支护。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。
三、支护方案的选择
本工程采用深层搅拌桩和土钉墙复合式基坑支护技术。深层搅拌桩是采用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土化成整体性的并具有一定强度的挡土和防渗墙。由于其强度低，不足以保证基坑的稳定性，因此利用土钉墙的土钉群体与土体的共同作用来提高基坑的稳定性。
四、深层搅拌桩的施工技术
1．工作原理。深层水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固、基坑支护止水的方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特定的搅拌机械，就地将软土和水泥浆液强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固体，从而提高地基土强度和物理力学性能、增大变形模量。它适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、粘性土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基；在基坑支护中深层水泥搅拌桩还作为基坑的超前支护结构。
根据工程地质的揭露情况，地层中含有砂层的，在搅拌水泥浆液的同时可放置一定比例的水泥粉，以增加水泥浆液的稠度和止水效果。
2．工艺流程：搅拌桩成桩工艺通常为“一次喷浆，二次搅拌”，具体施工流程如下：桩机定位――预搅下沉制配水泥浆――提升喷浆搅拌――重复下沉搅拌――重复提升搅拌――成桩结束、移位――下一根桩施工。
3．施工质量控制。
（1）按照图纸要求放出搅拌桩位置的灰线，根据设计图纸和工程实际情况，确定第一根桩的开始位置，确定施工顺序，并将桩位全部进行编号，以免遗漏。桩机就位后，测出桩机底盘标高，以控制桩顶和桩底标高。
（2）应先做试桩，以便于根据土质情况在设计、规范允许的情况下调整工艺参数：如水灰比、外加剂、喷浆下沉及提升速度、喷浆压力、速率等。
（3）为防止施工受阻或桩位偏移，应清除各种障碍物；开挖样槽，以消除施工中大量用土造成的不力影响，更好的控制标高和桩顶质量。
（4）垂直度控制：为了保证成桩的垂直度，机架垂直度偏差要控制在1％以内。
（5）根据桩径、桩长、土的重度及水泥掺量，计算出每根桩的水泥用量。按照设计水灰比要求，拌制水泥浆。必须严格控制外加剂的掺量。特别强调，水泥浆要搅拌均匀，水泥不得受潮、结块。
（6）控制下沉和提升速度：通常预搅下沉速度控制在0.8m/min，喷浆提升速度控制在0.5m/min，重复搅拌升降速度控制在0.5～0.8m/min。特别是提升搅拌喷浆速度要均匀。
五、土钉墙的施工技术
1．土钉墙的工作原理。所谓土钉墙工作原理，就是土钉、面墙与原状土三者共同作用。通过土钉、面墙与原状土的共同作用，形成以主动制约机制为基础的复合体，具有明显提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减少土体侧向变形，增强整体稳定的特点。因此其性状主要由土钉与面墙接合程度、原状土体性状、坡顶荷载、开挖深度等因素综合确定，其中土钉的工作性状起决定性的作用。
2．“复合土钉墙”的作用。所谓“复合土钉墙”支护就是以水泥土搅拌桩或竖向压管注浆帷幕等超前支护措施解决土体的自立性、隔水性，以水平向压密注浆及二次压力灌浆解决土体加固及土钉抗拔力问题，以一定的插入深度解决坑底的抗隆起和管涌问题，由止水帷幕、超前支护及土钉三者组成的复合型的土钉墙支护方式。
3．施工准备。
（1）在基坑开挖前提前7～10天做井点降水，排除地表水、地下水，以有效减少或消除作用于面层上的静水压力，并设置观察孔，满足施工要求后才可开挖土方。
（2）确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并妥善保护。
（3）周密安排好土钉施工与土方开挖、出土运输等工序的关系，使二者密切配合，以保证施工连续、快速。
（4）检查空压机、钻机、搅拌机、喷射机等施工机械；土钉、水泥、钢筋等材料应备足，以满足施工进度的要求，并堆放有序，方便施工。
4．施工工艺。第一层土方开挖――做第一道土钉并注浆――绑扎钢筋并于土钉牢固焊接――喷射面层混凝土――开挖第二层土方…
5．施工质量控制。
（1）每层土方开挖的深度应比设计的土钉排距深300mm，但严禁超层开挖。
（2）第一排土钉打入时常常会碰到地下障碍物。因此要根据实际情况调整土钉的角度。本工程将土钉的角度由φ10度调整至φ15度左右。
（3）采用0.6MPa压力的注浆泵注浆。注浆时导管要插至孔底，在注浆同时导管要匀速缓慢拔出，并将导管始终埋在浆体面以下，以保证土钉中的气体全部排出，并在注满浆后保持压力3～5分钟，再用止浆塞封堵。
六、结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否，直接影响到工程本身的质量与进度，并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型，还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。
参考文献
[1]国家行业标准．建筑基坑支护技术规程（JGJ120-1999）．
关键词：土钉支护；发展历程；研究现状
中图分类号： TU94+2文献标识码：A文章编号：
1土钉支护的发展历程
上世纪70年代初期，德国、法国和美国最早对这一支护形式进行研究和运用，但土钉墙起源的思路有所不同。
土钉墙支护技术的第一次运用出现在法国。当时，土钉墙是基于新奥法的原理发展起来的。出现在60年代初期的奥地利施工法—即新奥法，利用喷射混凝土与全长粘结的锚杆相结合，为岩石隧道的开挖提供了及时有效的稳定保护。后来，法国承包商BOUYGUES提出了新奥法同样可以运用于土质边坡和软岩边坡的临时支护，随后该方法在法国凡尔赛铁路边坡开挖工程当中得到了成功的运用。这即为土钉墙得首次运用，在此之后，法国开始在边坡支护和深基坑支护工程中大量使用土钉支护技术，据统计，法国土钉墙支护每年仅用于公用工程就有10万多平方米。
在德国，土钉墙是基于挡土墙系统发展起来的，人们受到锚杆的启发，以同一种原理，经历了“锚杆挡土墙”—“锚杆构建墙”—“加筋土墙”—“土钉墙”的发展历程，最终衍生了土钉墙支护这一崭新的支护形式。Karlsruhe大学岩土力学研究所对土钉墙的应力分析进行了多次试验研究，在砂土条件下，结果表明:土钉支护体系的工作特性与重力式挡土墙相似;应用中土钉间距不能大于1.5m，且钉长可为墙体高度的0.50.8倍;研究过程中可以假定压力在面层上呈均匀分布。随后，土钉墙支护技术开始在德国大范围应用。
在美国，土钉墙支护技术最早的工程实例是1976年Oregon州波特兰是Good Samaritan医院扩建工程的基坑开挖。该工程最大深度13.7m，土层为中度密实至密实粉质细湖积沙土，内摩擦角约为36度，粘聚力20000kPa，没有遇到地下水。由于运用了土钉进行边坡支护，该工程在地基处理方面仅仅用了传统开挖模式所需时间的50%到70%和约85%的费用。随后比较有名的工程有Pittsburg市的PPG工业总部的深基坑开挖，在这个项目中，为了减小对周边已有建筑物的影响，在开挖的过程中进行了注浆处理，并且对土钉支护区内已有建筑基础用微型桩做了托换。
我国针对土钉墙支护技术的研究起步较晚，直到1988年才由冶金部建筑研究总院对这一方面进行了相关的研究，包括加固机理、设计方法等，取得良好的效果。目前，土钉墙在我国的运用日益广泛，深圳市标准((深圳地区建筑深基坑支护技术》中将其列为一种重要的支护形式，《建筑基坑支护技术规程》中，土钉墙支护技术也已成为支护体系中一种独立的技术门类。
2土钉支护的研究现状分析
目前，针对土钉墙支护机理和工作性能的研究主要集中在试验研究、极限平衡分析以及有限元分析三个方向。下面，将主要介绍极限平衡分析方法和有限元分析在土钉墙研究中发展与现状。
2.1极限平衡分析方法
极限平衡法是土钉支护理论和设计计算中最早采用的方法，也是当前应最为广泛的方法之一。该方法沿用了土力学中极限平衡方法，在进行受力分析时，加入了土钉作用力，起初仅考虑到土钉抗拉作用，后来改进考虑了土钉抗拉、抗剪、抗弯作用。按极限平衡理论研究土钉墙稳定性时，通常假设一个潜在的滑裂面，对应十不同的滑裂面形状产生了基十极限平衡理论的不同设计计算方法，例如:
（1）由Stocker等提出的德国方法以及国内的王步云方法都将破裂面假定为折线(双线性破裂面)。两种方法均只考虑土钉的抗拉作用，所不同的是王步云方法包含内部稳定分析和外部稳定分析两部分内容，而德国方法只能进行内部稳定性分析。
（2）Schlosser提出的法国方法和我国程良奎、杨志银等提出的程良奎方法都假定破裂面为圆弧形。程良奎方法也分为内部稳定分析和外部稳定分析两部分，内部稳定性分析时，只考虑土钉的抗拉作用，外部稳定分析时将士钉墙简化成一个重力式挡土墙，进行抗滑、抗倾覆和墙底部土体极限承载力二项稳定计算。法国方法同时考虑了土钉的抗拔、抗剪和抗弯作用进行力矩极限平衡总体稳定性分析。
（3）Juran提出的机动法(或称运动法)以及R..J.Bridle提出的Bridle方法均假设破裂面为通过坡脚的对数螺旋线。机动法同时考虑了土钉的抗拉、抗剪和抗弯作用，而且还能够对土钉最大内力部位进行局部稳定性验算。
（4）沈智刚(Shen C.K.)等提出的Davis方法和后来经Juran等人修改的改进Davis方法认为破裂面是以坡脚为顶点的抛物线，并仅考虑土钉的抗拉作用。
经验表明通过极限平衡方法进行稳定性验算且安全系数满足规定的支护结构，一般都不会发生失稳破坏，但并不能证明极限平衡的稳定性分析方法一定能够反映土钉支护结构的实际工作情况和客观规律。极限平衡法也不能反映施工过程对结构的影响。例如：土钉墙是从上至下分层开挖修筑的，而加筋挡土墙则是从下到上分层填土修筑的，二者的轴力分布、变性特征以及工作机理都有这明显的不同，但用极限平衡法分析稳定性时它们之间却没有任何区别。另外稳定性分析方法也不能计算结构的变形。
2.2有限元分析方法
有限单元法自出现至今，特别是近些年来，随着计算机应用技术的发展与普及，已经成为解决复杂岩土力学问题的有力工具。有限元法能够比较容易处理各种复杂的几何形状和各种类型的边界条件，解决难以用解析法求解的力学问题。利用有限单元法可以模拟分步开挖和支护过程中的应力场和应变场的变化规律及土体变形破坏的发展过程，还能够反映出不同施工阶段土钉内力的变化。各国学者对土钉支护的有限元数值模拟做了大量的研究和探索，在计算模型、本构关系、施工模拟上做了许多不同的尝试。例如:
(1)沈智刚(Shen C.K.)等利用加州大学Davis分校土钉墙试验研究项目取得的研究成果，采用平面有限元法模拟基坑开挖的过程，分析了土钉支护中的一些参数对其工作性能的影响。
(2) Unterreiner等对法国Clouterre研究项目中的一个试验土钉支护结构进行了平面有限元分析。土体服从Mohr-coulomb屈服准则和非相关联的流动准则，土钉和面层均视为线弹性材料，计算与测试结果较为吻合。
(3)宋二祥等采用平面有限元程序分析了土钉支护的工作性能。计算结果表明，面层主要是防止坑壁土的松动和局部塌落，由十土钉的分布较密，面层的力学作用并不重要，加长顶层土钉的长度对减小变形比较有效。
(4)张明聚等也考虑了土钉的局部二维作用，模拟了基坑开挖和土钉支护的施工过程，分析了开挖引起的支护结构位移、土钉轴力、土中应力的分布和变化规律。
有限元方法也有其不足之处，它的原理比较复杂、计算量大，难以被一般的工程设计人员所掌握。另外，模型参数选取对模拟结果的准确性有直接的影响，如何准确的选取与实际情况一致或接近的参数是有限元法的关键。
参考文献：
[1] 郭院成, 秦会来, 李峰. 土钉支护中土钉力的计算方法[J]. 岩土工程学报 , 2006,(S1)
[2] 杨光华. 土钉支护技术的应用与研究进展[J]. 岩土工程学报 , 2010,(S1)
关键词：商住楼；深基坑；支护方案；施工技术
近年来，随着大批的高层建筑的建设，开发商为提高建筑用地率，加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求，多层、超高层建筑的地下建筑空间甚至有三四层，最深的达数十米，于是，地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。本文结合某商住大厦工程实例，对深基坑支护技术进行论述。
1 工程概况
本工程位于是集地下车库、商业、住宅等功能于一体的商住高层大楼。由于工程项目又紧邻城市内景观湖泊，因而土质情况复杂。工程采用独立基础加筏板形式，基坑大面设计开挖深度-5.8m，基坑西北、西南角局部开挖深度达到-8.2m，基坑内四个电梯井部位最大开挖深度达到-9.9m，开挖土方量超过30000m3。
2 工程地质条件
根据地质报告，场地不良土质的素填土带厚度为-0.5 ～ -5.3m，分布范围广泛。素填土带下大量分布全风化泥岩、全风化泥质粉砂岩，厚度为-0.6 ～ -3.0m，该土层虽土质稍好，但泡水易软、易崩解；地质报告还显示，地下水位较高，平均水位-2.3m，对土层稳定性威胁很大，必须进行支护。
3 支护方案的选择
本工程设计采用土钉墙支护结构，它是通过对原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力来到支护作用，因而能大幅降低支护造价，一般比桩墙式支护结构节约费用30% ～ 60%，而且施工工期短，支护方式具有稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好的优点，具有显著的经济效益，适合现场实际情况。
由于该支护的特点是边开挖边支护，分层开挖，分层支护，所以要求土方开挖必须和支护施工密切配合，严格做到开挖一层、支护一层，严禁超挖，土方按护坡挖土技术交底开挖并修坡，应保证坡面平整。为保证护壁跟边坡的整体稳定性，整个基坑边坡从上到下全部采用土钉墙锚杆护壁。
4 施工工艺
4.1 施工工艺流程
土方开挖基坑边坡修整放点成孔（钻孔）放人锚筋及注浆管注浆设置泄水孔墙面布筋喷射混凝土养护。
4.2 钻机定位成孔
成孔设备采用两套地质矿产部重庆探矿机械厂生产的MGJ-50型回转式钻孔机，为了满足土钉施工倾角的需要，进行了钻机的改造配套工作。基坑采用分层开挖的方式，挖完第一层后设备立即进场进行土钉施工，避免土坡暴露时间过长。
4.3 土钉锚钉的安装与孔内注浆
大部分土钉为1Φ22钢筋，长度L=7000 ～ 9000mm。孔内注浆采用水泥浆灌注，胶结材料选用425号普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45 ～ 0.5：1，用气压式注浆方式，将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆，待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出，以保证孔中气体能全部逸出，直至全孔灌注浆注满浆液为止：
4.4 锚固端处理与喷射混凝土板墙
布置完面层钢筋网后，先在距锚钉端头200mm处采用穿孔塞焊一块150mm×150mm×8mm的钢板，然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊上三根Φ12、长度为150mm的通长加强钢筋互相焊接，使所有土钉相互连接成一个整体。喷射混凝土配合比为水泥∶瓜米石∶中砂=1 ∶ 2 ∶ 2，内掺速凝剂及早强剂，要求混凝土强度达C20以上。
喷射前，先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志，以保证施工时得喷射混凝土厚度达到规定值。100mm厚的板墙分两次喷射，每次厚道控制在50 ～ 60mm；120mm厚的板墙分3次喷射，每次厚度控制在40 ～ 50mm。在继续下步喷射混凝土工作时，要求工人仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，待混凝土终凝后2小时，立即开始连续喷水养护5 ～ 7天。
4.5 排水系统的设置
在基坑上边构筑排水沟，流至西南面的沉沙井后排入市政管网。并将施工场地做硬化处理。然后于土钉注浆完成后，在基坑侧面插入长度为500mm，直径为60mm的UPVC排水管，使其外端伸出支护混凝土板墙外50 ～ 60mm，管内填碎石做滤水层以利混凝土板墙后的积水排出。
5 质量控制
认真讨论支护技术方案，做好向施工人员技术交底工作，使其明确施工工艺、技术要领和质量标准。对锚杆的安装、注浆、喷砼、焊结等关键工序实行工程技术人员跟班作业，确保质量符合设计要求。实行全面质量管理，对每一道工序严把质量关，符合以下质量标准：
（1）基坑必须分层分段开挖，考虑可能的连续雨天，每层开挖深度限制在锚杆排距加30cm，逐层开挖逐层支护，开挖深度要根据图纸设计要求进行复核。
（2）凿孔 钻孔前采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行土钉放线确定钻孔位置，土钉布孔距允许偏差为±50mm，成孔采用锚杆钻机，成孔中严格按操作规程钻进，孔径允许误差±10mm，钻孔偏斜度不大于30％，孔深允许偏差为±50mm。终孔后，应及时安设土钉，以防止塌孔。
（3）挂钢筋网 网格允许误差±20mm，经、纬筋搭接点用扎丝扎牢。
（4）土钉制作 严格按设计选准材径、长度下料，误差允许值为±20mm，稳中架每个间距1.5m，焊牢，整个过程必须严格依照图纸施工。
（5）土钉安装 安装之前进行锚杆长度复核、验收，安放时，应避免杆体扭压、弯曲，注浆管与土钉锚杆杆一起放入孔内，注浆管应插至距孔底250 ～ 500mm，为保证注浆饱满，在孔口部位设置浆塞及排气管，D48钢花管土钉直接注浆。
（6）搅拌浆液 严格按设计要求0.45 ～ 0.55的水灰比配料，搅拌均匀。
（7）注浆作业 按照设计要求，注浆采水灰比为0.45 ～ 0.55的纯水泥浆，水泥采用425普通硅酸盐水泥。压浆控制在0.3 ～ 0.8MPa之间，并根据试验锚杆由设计单位确定注浆技术质量要求。注浆前，将孔内残留及松动的废土清理干净，注浆开始或中途停止不能超过30分钟，达到孔口稍有溢流现象时，即行堵口封死。
（8）喷砼 严格按设计要求比例配料搅拌均匀，喷砼时喷浆手要垂直层面喷，喷射作业应按分段分片依次进行，同一分段喷射顺序应自下而上，注意观察料的水量（不得有干料现象）和回弹情况，及时调整喷浆水量和距离，抽取砼试块。严格掌握喷层厚度，表面平整度要求±30mm。喷砼前，埋设好喷射砼厚度的标志，由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求，下达喷砼指令后才能开始喷砼。
6 结论
本工程经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测，各项质量符合设计要求，工程被评为优良。深基坑支护工程是城市高层建筑发展而发展的一门新的建筑施工技术，深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否，直接影响到工程本身的质量与进度，并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用，因此该工程的设计与施工工作必须精益求精。
参考文献
[1] 王广超.复合支护结构在基坑支护中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010.
关键词：深基坑支护；设计；问题；技术
中图分类号：S611文献标识码： A
随着我国建筑行业的大发展，深基坑工程越来越多，其发展也得到广泛重视。深基坑支护在于确保坑壁的稳定和施工安全，同时确保邻近建筑物、构筑物及地下管线的安全，有利于地下室开挖建造及保证支护施工方便和经济合理。所以基坑支护设计是否安全、经济和方便关系着工程的整体水平。
一、基坑工程的新型支护结构和设计探讨
基坑事故大多是岩土类型的破坏形式。整体滑动稳定性、抗隆起稳定性等在软土中应得到重视。目前常用的基坑支护结构主要有土体加固类和支挡、拉错式。土体加固类主要有放坡、土钉墙、重力式水泥土墙等。支挡、拉锚式包括有围护墙（排桩、地下连续墙）和支锚体系（拉锚式，内支撑）。随着建筑工程技术的不断发展，一些新的深基坑支护结构不断出现。
1、复合土钉墙
土钉支护结构施工方便、设备简单、经济效益显著。但其适用有一定限制，仅适用于非软土场地。复合土钉墙是采用水泥土搅拌桩、预应力锚杆、微型桩等结构与土钉墙复合而成的支护结构。在非软土地区主要通过微型桩、预应力锚杆等限制土体的位移。预应力锚杆复合土钉墙，加大预应力可使位移减少40%~50%。使其适应的基坑开挖深度有所增加。复合土钉墙使开挖深度有所增加，一般达到12~15m。在软土地区主要以水泥土搅拌桩、微型桩等“超前支护”，来解决隔水性和土体的自立性问题。如加大自立高度和持续时间、提高稳定性）。
复合土钉墙结构设计中应注意：
（1）可计入复合体的共同作用，但复合体的作用不可过高估计；
（2）原位土层、土钉对结构稳定性的贡献应占有主要的份额。
2、双排桩结构
双排桩结构是由前、后两排支护桩和梁连接成的刚架及冠梁组成的支挡式结构。其结构具有较大的侧向刚度，无需支撑或拉锚。施工适应性广、工艺简单、与土方开挖无交叉作业、施工工期短。
双排桩的设计应注意：
（1）嵌固稳定性验算：
以结构前后排桩与桩间土的整体分析，嵌固段被动土的抗力作用在总抵抗力矩中占主要部分。
（2）刚架结构受力分析：
要通过桩与桩顶梁的连接形成刚架结构。要注意前排受压，后排受拉，并引起前、后排桩竖向位移和桩身弯矩。前、后排桩之间土体要考虑其反力与变形关系，桩间土看作水平向单向压缩体，按压缩模量确定刚度系数。考虑开挖后应力释放引起的初始压力，按桩间土自重占滑动体自重的比值确定。
3、型钢水泥土搅拌墙
型钢水泥土搅拌墙是由水泥土墙和内插的型钢组成的复合支护结构。具有支护性能好、造价低、环保（型钢可回收）等优点。我国2010年颁布了《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199，标志着该技术的应用已较为成熟。型钢水泥土搅拌墙中，型钢主要作为挡土结构，而水泥土作为截水帷幕。在墙体变位较小时，水泥土对提高墙体的刚度有重要作用。墙体的抗弯承载力验算不应考虑水泥土的作用；型钢间水泥土的受剪，包括型钢间水泥土的错动受剪和最弱截面处的局部受剪。
型钢水泥土搅拌墙的桩身强度是目前工程中矛盾比较集中的问题。设计要求一般强度要达到1.0MPa左右，甚至更高，实际情况往往难以达到设计要求。取芯检测，28d强度值一般在0.4MPa左右。工程实际鲜有因强度较低而造成破坏的事例。理论分析要求水泥土28d抗压强度为0.5MPa左右。规范建议采用不小于0.5MPa较为适宜。
二、软土地基复合土钉墙深基坑支护结构设计实例分析
1、工程及地质概况
某大厦综合楼设计建筑面积2.5万㎡，该栋建筑为地下一层，地上7层，建筑总高度为34.5m，结构形式为框架剪力墙，抗震设防烈度为7度。±0.00为8.70m，室外设计标高为-0.3，地下室层高5.0m，地基基础为预应力管桩，地下室底板顶高为-5.1，因局部设计为降板形式，局部为-5.8m、-6.9m。承台高为1.2m。基坑开挖深度较深。工程所处地区地形平坦，现场场地平均高程为7.6m。地层结构为①-1人工杂填土层，①-2素填土层，②-1粉质粘土~粘土层，②-2为淤泥质粉质粘土层~粉质粘土层，②-3为粉砂~细砂层，②-4为粉砂~细砂中密层，②-5为细砂层。填土层厚为0.8~1.2m，粉质粘土~粘土层厚为1~1.8m，淤泥质粉质粘土层~粉质粘土厚平均为6.0，粉砂~细砂层厚平均为6.0~7.7m.。
2、基坑支护结构设计分析
结合工程及地质情况可知，该工程所处地质情况较差，且场地狭小，周边市政管网较多，不能采用放坡大开挖，诸多不利因素给施工带来了极大的难度。通过综合考虑论证后，本着安全可靠、技术可行、经济节约的原则最终选定采用双轴深层搅拌桩全封闭止水，土钉墙支护挡土结构。坑内采用疏干井降水。同时对基坑进行二级监测。本工程选用的是土钉墙与深层搅拌桩结合的复合土钉墙。深层搅拌桩主要是起止水帷幕作用，土钉墙是利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。
土钉墙通过下述几个方面的综合作用使边坡周边土体形成加固区。
（1）锚固作用。密布的锚杆与砂浆柱体相结合对周围土体产生有效的锚固作用，限制了砂浆柱体周围的土体变形。①土钉不需要施加预应力，而是在土体发生变形后使其承受拉力工作；②土钉支护在边坡中比较密集，起到了加筋的作用，提高了土的强度，为被动受力机制。由于土钉在全长范围内与土体接触，其荷载传递沿整个土体进行。
（1）土钉浆孔对土体的挤密作用。由于土钉锚杆的密度比较大，挤密作用的影响也较大，使加固区的土体比非加固区土体密度大。密集的土钉与土钉之间土形成复合土体，其结构类似重力式挡土墙，个别土钉的破坏不会使整个结构的功能完全丧失。
3、基坑降排水方案
（1）根据地勘资料，基坑降水主要采取分布设置12口管井疏干降水，设计井深14m，坑内控制水位为-7.4m。设置时结合图纸，避开管桩、承台、后浇带、电梯井等。管井采用φ360/300砼预制管，其中光管长4m，滤管长10m，管井孔壁四周采用滤料填充，上部3m范围用土封闭。管井抽排水要通过沉砂池后再排入市政管网。
（2）基坑四周排水主要是在坑顶四周，距坑顶1m处设置300*300㎜截排水沟。对于坑内的雨水排水，主要是随着开挖工作面采用人工挖排水浅沟汇至集水井，水泵抽水。
4、支护设计
支护形式为土钉墙支护。根据设计计算，各施工段土钉排数、形式略有不同。其中西侧靠近已建办公楼（有地下室及基坑支护）段，设计为7排管钉结合坑内外基底压密注浆的支护形式，管钉长为6m，当施工管钉遇有地下室及基坑支护深搅桩时则停止该排施工。其余各段均为土钉结合管钉的支护形式。土钉采用二次注浆，第一次注浆水灰比为0.5~0.8，注浆压力为0.3~0.7~Mpa；第二次注浆水灰比为0.8~1.2，注浆压力为0.8~1.2~Mpa。两次注浆时间间隔不少于45分钟。基坑坡面为φ6.5@200*200钢筋挂网喷浆，浆为C20细石混凝土。三、结论与总结
近年来，为了适应建筑业的迅速发展，我国基坑支护的设计与施工已经建立了一套较为完善的设计技术理论，并总结出了不少实践经验。但是，适时进行革新与完善，以适应不同的实际工作需要，仍是相关从业人员必修的课程。设计人员和施工人员都要加强对经验的积累并不断吸取国内外先进的设计理论与知识，把理论知识与实践经验相结合，通过现场实际状况及监督，对成果不断地比较、论证、调整，并逐步具备更高的技术水平与能力，从而促进我国建筑业的稳定与发展。
参考文献：
[1]莫焕求.土钉墙支护结构技术分析与应用[J].中国科技博览,2011,(31).
关键词：基坑；土钉；布置形式
中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：
前言
土钉支护广泛应用于建筑基坑中，此种支护形式不仅方便快捷，而且造价低，有很大的理论研究意义和工程实践应用价值。关于研究土钉长度布置方式对基坑整体稳定性影响的文献不是很多，从目前对于土钉长度的布置形式各不相同，有采用上长下短的，也有采用下长上短的，还有采用中间长、上下短的。为了研究土钉长度的布置方式这一个因素对基坑整体稳定性的影响，此文以某建筑基坑为例，通过采用各种土钉布置形式作对比，最终得出预期的结论。
模型的建立及参数的选取
基坑开挖深度H=6.5m，坡比为1:0.2，选取单一土层，土层参数为：粘聚力c=20 kPa，内摩察角φ=25°（见图1）。
图1 模型图
理论分析
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）得到土钉支护整体稳定性验算表达式如下：
由上式可知对于土钉对基坑整体稳定影响的表达式为：
对于下层土钉，角度比上面的土钉要小，则下层土钉的系数要比上面的土钉要大，所以下层土钉对基坑的稳定性的影响更显著，所以理论上来说土钉按上短下长布置时，稳定性系数是最大的。
各种布置形式实际计算
土钉长度布置形式设为4种情况，如下表1所示
土钉长度布置形式表 表1
由上表可知，土钉长度的布置方式为上短下长时，稳定性系数最大。与理论分析相符合。
结论
本文通过结合实际工程，通过理论分析计算，并运用各种不同布置形式对基坑稳定性系数影响作对比，该方法是可行的。在实际生产生活中，有着更进一步的研究意义。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程—JGJ120-99[J].中华人民共和国建设部，1999
[2]尉希成，周美玲.支挡结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004
[3]陈肇元，崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2000
关键词：土钉支护；路堑边坡；含水量；变形分析；数值模拟
中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A
在山区高等级公路建设中，常遇到大量路堑边坡的开挖。由于坡高，开挖面大，工程地质和水文地质条件复杂，多数边坡位于残坡积层和强－中风化岩带中，软岩、软硬相间的层状岩体及煤系地层，古风化壳等不良地质体也十分常见。由于坡脚开挖、刷坡及雨水的渗入等原因，自然边坡的植被和应力平衡状态遭到破坏，从而常导致坍塌、岩崩、滑坡，特别是大量中、小型浅层滑坡的发生，以及一些古滑坡的复活。在众多的边坡稳定和整治手段中，土钉支护[1]因其技术先进，安全可靠，对场地适应性强，结构轻巧，施工速度快，对施工条件要求低，具有较强的经济可比性，而日益受到人们的重视和青睐。我国从20世纪90年代中期开始将土钉支护技术应用于公路工程路堑边坡的支护上。近年来进一步推广，与此相关的许多研究成果也相继涌现，但有关路堑边坡土钉支护变形及水的影响方面的研究成果迄今尚很少。
1 土钉支护工作机理
土钉支护技术最早起源于新奥法（NATM法）和加筋土技术，但作为一种原位加筋体，它既不同于挡土墙复合体和挡土结构，也不同于一般土质边坡。土钉支护技术将边坡土体看成具有承载能力的结构体，是荷载与结构、被支护体与支护结构体相统一的复合体。它通过插入土钉起骨架约束作用，并具有一定的锚固作用，从而发挥土体本身的自承自稳和挡土性能。土钉支护作用机理可用似粘聚力理论[2]和拱效应原理[3]来解释。似粘聚力理论认为：土钉加入后，土体的内摩擦角没有改变，但土体的粘聚力增加了，由于粘聚力的增加提高了土体的抗剪强度。拱效应原理认为：土钉之间存在着一定的间距，当土坡产生位移时，边坡土会在相邻土钉间产生挤出的趋势，同时由于土钉与边坡之间存在摩擦作用，将在土钉与其周围边坡土之间产生土拱效应，随着土的抗剪强度的发挥，会在沿着滑动面方向形成大主应力拱，将土钉间边坡土的侧压力传递到两侧的土钉上，即相邻两土钉提供了大主应力拱的拱脚，保证了土钉间边坡土的稳定。上述无论哪种理论，土体的抗剪强度以及其与土钉的摩擦力都是支护能否成功的关键。
2 水对土钉支护变形的影响
2.1 水的作用
土钉支护工程中，水的作用可分为水－土作用和水－钉作用[4]。水是土体的三相成分之一，在土钉支护中，水对土体的作用包括静水压力、渗透力及软化作用。静水压力作用主要是减少边坡土体在潜在破坏面的正应力，同时产生侧向静压力，使岩土体有效重度减少。渗透是由于地下水的水头差而产生的渗流力作用，渗流力是地下水渗流受到土体颗粒或孔隙壁阻碍而施加于土体上的作用力，其与渗透方向一致，对变形体产生强推力。软化作用是由于水的存在而造成土体抗剪强度降低的作用，从微观上，由于水分增加，一方面水在较大颗粒表面产生一定作用，降低粒间摩阻力；同时使细小粘粒间结合水膜变厚，降低了土的内聚力。
水对土钉体的作用主要表现在水的存在造成钉土间粘摩阻力的降低甚至完全丧失。混凝土或砂浆凝固后是一种多孔性材料，其内部具有许多毛细孔与微裂隙。这些孔洞对水有较强的毛细吸附作用，在其孔隙及周围土体中形成富水区，而且土体孔隙中的水同样具有吸附作用。在含水量高的土体中，地下水将在土钉体表面形成一层结合或结构水膜，水膜类似壳体结构紧紧包裹在土钉体表面，形成一种隔离体将土钉体外表面与土体界面分离开，钉土界面的无接触使二者接触粘聚力迅速降低甚至完全丧失；同时水膜具有很强的作用，这就使钉土间摩擦力也大为减小。钉土界面接触粘摩阻力的降低或丧失使钉体的锚固约束作用及骨架联结作用减弱，土体的抗剪能力及自稳能力也随之下降，整个支护结构的整体性与支护作用被破坏。
2.2路堑边坡土钉支护中水对变形的影响
路堑边坡土钉支护一般指缓坡形式的土钉支护，边坡坡度小于70o（一般小于45o）。对于开挖边坡坡脚小于45o的边坡，一般可不设喷射混凝土面层，而采用钢筋混凝土网格梁将各土钉钉头连成一个整体或采用独立的混凝土块保护钉头，并用植被覆盖表土。这类边坡在开挖结束时仍处于稳定状态，直到有外界因素的影响（雨水、地震等影响因素作用）使边坡发生变形，进而使土钉沿钉土界面发挥出抗拔力，以抵抗边坡的变形，从而对边坡土体起到加固的作用。
路堑边坡中最危险滑动面上土体的应力路径与强度变化关系见图1[5,6]。边坡土体大多数是非饱和具有吸力的土体，当土体实际发挥的抗剪强度小于有效临界抗剪强度时，土坡稳定且最危险滑动面上任意一点都处于平衡状态（A点），随着雨水的浸入，土体饱和度增加，土体孔隙水压力增大、有效强度降低，直到B点土体的抗剪强度不再能够维持平衡，土体开始承受不排水条件下剪切，B点是边坡变形时应力状态的起点，也是土钉发挥作用的起点，直到土体抗剪强度达到临界状态，也就是Mohr-Coulumb强度包络线上的C点，边坡最危险滑动面上土体处于极限平衡状态。
以上分析可用图2来说明路堑边坡土钉支护的加固原理，只有当（RN+RS）/F大于
a应力路径
b抗剪强度与剪切位移
图 1最危险滑动面上土体的应力路径
与强度变化
规范规定的安全系数时该设计才是安全的。可以看出土体由非饱和抗剪强度减小是边坡变形、破坏的最直接原因，同时也是土钉发挥作用的条件。
图 2路堑边坡土钉支护的加固原理图
边坡土体受雨水的渗透作用，导致边坡地下水位的变化和土体饱和，对于所研究的边坡，由于尚未形成统一的滑面，地下水影响边坡变形的主要方式是动水压力和增重效应。它们对边坡变形的影响程度直接受控于边坡地下水，水位越高，影响程度越大。地下水位在短时间内的大幅度上升是大多数边坡变形、破坏的直接诱因。因雨水渗入导致边坡土体饱和，致使土体抗剪强度降低的情况，对于砂性土坡（全风化花岗岩土坡，全风化火山灰土坡）易导致土体液化，对黏性土坡土体的抗剪强度则急剧下降。
对于路堑边坡土钉支护，边坡土体抗剪强度除了因浸水，风化等外力地质作用而降低外，土钉与土体之间的粘聚力也会因这些环境因素而急剧下降。因此，对于路堑边坡土钉支护，土坡较缓并且土体强度未降低时，边坡一般处于稳定状态，土钉处于非工作状态，而土钉的作用也就是弥补土体可能遭遇的强度损失，因此路堑边坡土钉支护中土钉与土体的粘结强度应该是最不利情况下的值，正常天气下得到的粘结强度应考虑一定的安全系数。
3 路堑边坡土钉支护变形的数值模拟
3.1 土体抗剪强度与含水量的关系
以某公路边坡非饱和土体为例，研究土体抗剪强度与含水量的关系。研究时把基质吸力对强度的贡献包含到粘聚力中，即采用缪林昌[7]提出的方法，τf=ctotal+σtanφtotal,不过ctotal、φtotal不再是常数。它们包括了基质吸力对强度的贡献，且随土含水量的变化而变化。该边坡为红粘土，土体厚度较大，边坡高为一至三级，即10～30米，长达100余米，其下伏基岩为石灰岩。由于边坡开挖，原边坡的应力平衡受到破坏，开挖后的坡面及其内侧一定厚度范围内的岩土体因开挖扰动而出现松弛带。这一松弛带的岩土已不是原状土，而是属于扰动土，其抗剪强度教原状土有较大幅度的降低，这也是开挖边坡经常出现小型浅层滑坡或崩塌、溜坡的本质原因。因此我们可取该边坡的粘性土扰动样，作常规三轴剪切试验，以求取开挖边坡不稳定的松弛带的抗剪强度指标。试验仪器采用南京土壤仪器厂生产的TSZ30-2.0型台式三轴仪，试样直径均为3.91cm、高8.0cm，试样制备控制干密度为原位土的天然干密度1.40g/cm3,试样含水量分别为18％、22％、25％、29％、31％、33％、35％，对应的土样的饱和度分别为51.9％、63.4％、72.1％、83.6％、89.4％、95.2%、100％。共进行了七组共21个土样的三轴剪切试验，试验在剪切速率0.8mm/min的条件下进行，含水量与粘聚力及内摩擦角关系的试验结果见图3、图4。
图3含水量与粘聚力的关系图
图4含水量与内摩擦角的关系图
从图3、图4可以看出含水量的变化对该边坡土体抗剪强度的影响很大，含水量从18％变化到35％（即土样接近饱和）时，粘聚力从113.4kPa下降到15.7kPa，内摩擦角从23.7o下降到10.5o，达到饱和时的强度极低，因此这种土质边坡在有地下水渗流出来时，土体含水量过大，极易发生软化，导致边坡变形过大而失稳。
4 结语
土钉支护路堑边坡工程作为一个系统，不断地与外界存在着物质、能量和信息的交换。雨水、地表水的流入，地下水位的上升，表现为物质的输入，而随之引起的强度降低和变形的增大，表现为能量和信息的输出。本文通过对水在路堑边坡土钉支护变形中的影响的理论分析、试验和数值模拟，可以得出以下结论：
（1）在土钉支护工程中，水通过水-土作用和水-钉作用降低边坡土体的摩阻力和内聚力，产生了不利于边坡稳定的水平推力，削弱了钉土界面的接触粘摩阻力，使边坡趋于不稳定。
（2）边坡土体含水量对粘土抗剪强度（c, φ）有很大的影响，随着试样饱和度的增加，粘土的强度大大降低，但粘聚力和内摩擦角与土的饱和度并不呈线性关系。
参考文献(References)：
[1] 陈肇元、崔京浩，土钉支护在基坑工程中的应用[M]。北京：中国建筑工业出版社，2000
[2] 梁仕华，应宏伟，谢康和等，土钉支护结构似粘聚力分析[J]。浙江大学学报，2003，37(3):320-324
[3] 屠毓敏，金志玉，基于土拱效应的土钉支护结构稳定性分析[J]。岩土工程学报，2005，27（7）：792-795
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[5] Ove Arup and Partners, (1996).The use of soils to upgrade loose fill slopes. Ove Arup and Partners,London.
[6] HKIE(2002).Soil nails in Loos Fill-A
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