复合土钉墙在软土地基中应用

[摘要]目前，单纯的土钉墙在土质较差的软土地基中不能单独使用，而土钉与其他支护结构共同工作，即复合土钉墙在软土地基中可以得到很好的应用。本文详细介绍了复合土钉墙的应用。
[关键词]土钉墙、软土地基、复合土钉墙
我国土钉支护技术的应用始于20世纪80年代初。由于该技术具有材料消耗少、施工速度快、安全可靠、经济等优点，在典典高层建筑深基坑反开挖中得到了越来越多的应用，甚至很多用于常规支护基坑失稳时的应急加固或坍塌处理。但土钉支护由于其局限性，在松散砂土、软土、流塑粘性土和地下水源丰富的地区不能单独使用，必须与其他土体加固支护方式结合使用。事实上，随着土钉支护技术在我国的逐渐普及，其在东南沿海地区的应用已经成为现实，并出现了很多成功的例子。这种技术主要是通过土钉与其他支护结合使用，也就是我们所说的“复合土钉墙”。
介绍几种常用的复合土钉墙在软土工程中的应用:
1。土钉支护+土锚
这里以广州安信大厦软土基坑边坡为例，该技术主要由锚杆、土钉、钢筋网喷射混凝土等组成。它们相互作用，形成类似重力式挡土墙的复合土墙，从安信大厦所在的地质来看是分层的。整个基坑土层自上而下大部分处于软塑-可塑状态，属于典型的软土地基。经过反复论证，采用预应力复合土钉墙技术，其断面如图1所示。基坑内有8排土钉和6排土钉加锚杆，其中在局部中间加固段设置2排4.5m长的延伸锚杆，采用钢筋网喷混凝土面层。每排土钉墙的头部用钢筋连接，形成暗梁。
以上初步设计，经过土钉长度和截面的初步验算、边坡内部整体稳定性验算、外部整体稳定性验算、抗滑验算、抗倾覆验算、基坑底稳定性验算)等一系列验算和变形检测，均符合规范要求。如果本工程采用挖孔桩+锚杆，单位造价为3000元，而采用复合土钉墙支护时，单位造价仅为1800元，大大缩短了工期。
2。土钉+搅拌桩
这种复合土钉墙已在上海华民小区、南京审计局办公楼等工程中得到应用。主要是利用搅拌桩与土钉墙的相互作用产生良好的抗渗性和一定的强度，解决基坑开挖后临时无支护条件下的自立和稳定问题。
3。土钉+超前微型桩
这种复合土钉墙应用于广州安信大厦。超前微型桩位于支护喷射混凝土层后方，间距500-1000mm，由直径108-150mm的注浆钢管制成。微型桩插入基坑底部以下2-4m。微型桩的作用是减少分层开挖时土体的侧向变形。
4。土钉墙与地下室结合的逆向方法
所谓结合，就是将土钉墙与地下室钢筋混凝土外墙或砖墙结合，同时施工。
以石家庄火车站广场地下商业街建设为例，本工程采用逆作法施工，即地下主体结构自上而下支撑。本工程负二层开挖后，开挖面采用土钉和喷射混凝土支护，取得了良好的支护效果。开挖后应尽快喷射混凝土封闭开挖面，防止脱水，喷射混凝土层不仅封闭土层表面，而且与一定深度的土层形成硬壳。施工时，周边墙体采用间隔跳步式开挖，即采用正台阶法在桩两侧对称开挖台阶，随开挖打入土钉，喷网喷混凝土，然后现浇边桩基础和两侧墙体混凝土。
本工程选用直径为22的土钉钢筋，人工打入土钉。为减少其对边墙土层的扰动，在土方开挖面预留300毫米厚的土层。土钉打入规定深度后，开挖预留土层，然后按以下顺序进行施工:挂外层细钢筋网，喷含粘剂的水泥砂浆，挂内层粗钢筋网，焊接，喷混凝土。
5。土钉墙+级配+外加剂(粘剂和密实剂)
这种土钉墙称为复合级配土钉墙。一般土钉墙都是直坡或者微斜。边坡土钉墙根据卡尔曼公式分层计算，确定各土层的开挖密度和坡角。基坑开挖至设计深度后，借助挖土浇筑坡脚一段矮墙。这种矮墙既可以保护边坡的稳定，又可以作为浇筑基础底板的外模，方便后期土建施工。放坡有利于开挖和边坡稳定。以提高其安全性，保证坡体。
土钉与周围土体的界面摩擦力为:f = kerztgφ+其中Ke = 0.5；z是埋深；r严重；φ是土的摩擦角，C是土的粘聚力。
这种支护方式的代表工程是:常州喜乐广场，采用两级护坡土钉墙支护体系和多级环形降水的整体设计方案。
在某些工程中，复合土钉墙是上述方法的组合。在土钉墙施工中，不仅要有支护方案，还要采取一定的防渗、防水、降水措施，并进行连续的变形观测。开挖后立即筑墙，打土钉。对于特别软弱的地基，应采取超前加固措施。