丰台区河西水厂土钉墙基坑支护.docx

丰台区河西水厂土钉墙基坑支护设计

摘要

本工程拟建场地位于北京市丰台区长辛店街道。建筑范围在现状一期厂区内空余用地的基础上，向东北侧扩建；西至规划京石高速绿化隔离带东边界（规划京石高速东红线以东30米），东至蟒牛河绿化隔离带西边界（规划蟒牛河西蓝线以西30米）及现状已划拨国有土地西边界，南至现状再生水厂北侧红线。

拟建场地的筏板长约121m，宽约69.6m。北侧部分平整场地后标高46.60m，其他部分自然地面标高48.50m，基底标高40.60m，基坑开挖深度为7.90/6.00m。本工程基坑开挖深度不大，需要支护边坡的地层结构主要为粘性土，而且地下水位比较深，综合考量后，土钉墙最终被确定为本工程的支护方案。

本工程场地地形较为平坦，根据基坑深度、基坑周边环境、基坑安全等级，使用北京理正软件进行土钉墙基坑支护设计。最终确定包括两个剖面的土钉间距、桩长、所用钢筋规格等。

关键词：基坑支护工程；支护结构设计；土钉墙

土钉墙支护

土钉墙定义

土钉墙（SoilNailWall）是一种原位土体加筋技术。土钉是将钢筋放入钻好的孔中，然后沿全长注入混凝土制成，这样制成的土钉通过一定的排序方式插入基坑的边坡，使土壤牢固性增强。土钉墙步骤大致为将土钉插入土体后，再基坑的边坡表层再铺上一层钢筋网片，再喷射一定厚度的混凝土面层。

土钉墙原理为土钉的混凝土与土壤发生粘结作用，从而使牢固性增强。土钉墙是被动受力，即土壤要发生一定变形时，土钉才开始作用，阻止土壤继续变形，是一种土钉被动受力的技术。从而有力的阻止由土壤变形而产生的灾害。

图1-1土钉墙

土钉墙分类

按土钉墙的施工方式主要可以把土钉墙分为三类：

钻孔注浆型

首先使用钻机，洛阳铲等在土壤中钻一个孔，一般是将HRB335或HRB400级带肋钢筋放入孔中，然后沿孔的整个长度注入混凝土。钻孔的灌浆钉几乎适合各种土壤层，这种方法可以使土钉墙较高的抗拔力，相对可靠的质量和相对较低的成本。这种类型是目前最常用的土钉类型。

直接打入型

将钢管，角钢，钢筋，竹子，等直接打入土壤，不再需要注入混凝土。直接打入土钉的优点是不需要钻孔，与其他类型相比对钻孔前的土壤干扰较小，施工完成所需的时间较少，但缺点是很难与土壤产生作用，不好渗透，并且不适用于使用年限较多的工程，一般使用在服务不超过2年的的项目。目前国内很少使用。

打入注浆型

在钢管的中部和末端设置注浆孔，即在钢管的基础上打上许多小孔，以形成钢花管，将钢管直接打入土壤中，然后用水泥浆加压注浆，通过钢管上的小孔流出以形成土钉。钢花管灌浆土钉具有直接打钉的优点，并具有较高的抗拔强度。它们特别适用于软土层，如淤泥，粉质土壤，它们被广泛使用。但是缺点为其成本略高于钻孔灌浆土钉的成本，并且抗腐蚀性能差，不适用于永久项目。

因本工程土壤大多为杂填土、粉土、细砂等，并非软土层，通过质量和成本的比较因此采用钻孔注浆型。

1.3土钉墙设计

适用范围

土钉墙的适用范围较广，具有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土等，而且大多数是开挖标高高于地下水位或开挖标高与地下水位差不多高但可经过人工降水使开挖标高高于地下水位的情况。

土钉的材料和尺寸规格

土钉钢筋应该采用HRB335、HRB400级的钢筋，钢筋直径宜为16～32mm；土钉墙注浆材料应该采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M20；

土钉墙喷射混凝土面层应该配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为

150～300mm；

喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm。

方案设计

工程概况

拟建场地位于北京市丰台区长辛店街道。地貌单元位于北京西南部，地貌上属于永定河冲积扇中部。建筑体型呈长方形，长度约为121m，宽度约为69.6m。本工程场地地形较为平坦，北侧部分已平整地面标高46.60m，其他部分地面标高为48.50m，基底标高为40.60m。基坑开挖范围内有局部可见的1m左右的地下水，可采用集水明排的方式降低地下水位。根据建设单位提供的相关结构设计资料，基坑开挖深度为7.90/6.00m。基坑判定为Ⅲ级基坑，侧壁安全系数为0.9。基坑预留结构施工操作面（肥槽）宽度800mm。根据基坑支护深度、工程地质水文地质条件及周边环境条件共划分2个支护剖面。

1-1剖面，坑深7.90m，采用土钉墙支护形式，坡比1:0.4，设置5排土钉。

2-2剖面，坑深6.00m，采用土钉墙支护形式，坡比1:0.4，设置4排土钉。

工程地质概况

（1）按成因类型、沉积年代可划分为人工堆积层、第四纪沉积层两大类，并按岩性及工程特性进一步划分为5个大层及亚层。

人工填土层：杂填土①层：杂色，稍湿，稍密，主要由粉土及砖块、灰渣等建筑垃圾组成。

一般第四纪沉积层：黏质粉土—砂质粉