董 锐，冯枭楠

(1．重庆市江北区市政设施管理所，重庆400017;2．成都市排水设施管理处城东管理所，四川成都610000)

复合土钉墙支护技术是在传统土钉墙技术上发展而来，作为建筑基坑支护的一项新技术，它具有轻型、复合、机动灵活、针对性强、适用范围广、支护能力强等优点，可作超前支护，并兼备支护、截水等功能。在工程规模上，深度达16m以内的深基坑均可根据具体条件，灵活、合理使用。并且复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥质土、粘性土、砂土、粉土泥(页)岩等土层，施工时可不降水。重庆靠四川遂宁一带多数区县，表层粘土、砂土及泥(页)岩分布较广，甚至厚达15～25m，笔者统计显示这一带深基坑采用复合土钉墙支护技术较常规技术经济、适用。

1 技术介绍

土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆系统是一个有机整体，这些要素的复合，使得这一技术具有多重性特点。土钉墙主要对土体起加固、封闭和局部稳定作用;止水帷幕除了止水作用，还兼作支挡结构并形成垂直开挖面;微型桩主要发挥超前支护和局部稳定作用;预应力锚杆将土、水、外荷载产生的拉力传递到深部稳定的土层中，以达到稳定的目的，并通过预加应力达到主动加固的效果。这套技术使得截水与支护作用相结合;浅部土体加固与深部锚拉作用相结合;挖后支挡与超前支护相结合;局部稳定与整体稳定相结合。其结构形式如图1。

图1 土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆

其中止水帷幕的厚度除满足基坑防渗要求，其渗透系数宜小于1.0×10－6cm/s。并且止水帷幕应插入下卧不透水层1.5～2.0m，插入深度还应满足下式:

式中:hw为作用水头;b为帷幕厚度。

整体稳定性应满足以下条件:

式中:Ks为整体稳定系数;[k］为整体稳定允许安全系数;Ks1～Ks4分别是土体、土钉、微型桩、预应力锚杆分项系数。

土钉抗拔力应满足以下条件:

式中:KBj为第j个土钉抗拔力安全系数;[KB］为抗拔力允许安全系数;Txj为第j个土钉破裂面外土体提供的极限抗拔力，kN;eaj为主动土压力，kPa;ξ为荷载折减系数;Sx、Sy分别为土钉水平间距、垂直间距，m;αj为土钉与水平面之间的夹角。

2 案例分析

重庆万州区北山大道某经济适用房工程项目，建设用地面积约5.1hm2，总建筑面积约25×104m2，地上建筑面积17.87×104m2，地下建筑面积7.13×104m2。其中包括13栋26层塔楼和3栋3层商业楼。本次基坑开挖为13栋26层塔楼部分，基坑开挖深度为13.7m。场地地质情况及各层土的土性指标如表1。

表1 场地地质情况及各层土的土性指标

续表1

根据岩土工程勘察报告，夹有2m左右的淤泥质及粉质黏土的抗剪应力53.8kPa;粉质黏土夹有细粉砂抗剪应力62kPa;夹有卵石细粉砂抗剪应力180kPa。第4层承压水，标高－12.28～－13.53m，含水层主要为黏质粉土，作用水头10.42m。每一土层重度约20kN/m3。经计算，并结合工程经验，暂取土钉的水平间距和垂直间距均为1.5m，土钉直径22mm，土钉与水平面夹角为15°，土钉锚固体直径0.1m。本工程选用三重管高压旋喷帷幕截水墙形式，经开挖检验，止水帷幕平均厚度为22cm，由式(1)计算得插入下卧层深度1.974m，取2m。

将上述相关参数输入软件，并建立模型，计算后统计各土钉相关数据如表2。

表2 各土钉相关数据

从上表可知各个土钉抗拔力安全系数均大于1.6，满足式(3)条件。取墙宽6m，墙底部土内摩擦角42°。计算得抗滑力Ft=2382kN，抗倾覆力矩MW=7938kN·m，土压力引起的水平推力为各道土钉(锚杆)拉力、微型桩及帷幕阻力之和，即∑N=831.4kN，倾覆力矩M0=5010.1kN·m。所以抗滑稳定系数:KS=Ft/∑N=2.87＞1.4，KS=Mw/MO=1.58＞1.4，设计验算均满足式(2)条件。此复合土钉墙剖面如图2。

图2 复合土钉墙剖面

本基坑支护工程从2010年4月底开始施工，至7月底支护基本完成，到2010年9月为止，根据对基坑的监测结果显示，坡顶位移最大为24mm，最大位移与基坑深度比值不到0.18%，表明此复合土钉墙在本基坑运用非常成功。

3 结束语

土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆系统这种形式的复合土钉墙在该工程的成功应用，解决了传统土钉墙位移过大、安全度低的问题，并有效控制变形和基坑稳定，避免基坑底的隆起和管涌，满足周边环境保护的要求。以回填土、淤泥质土、粘性土、砂土、粉土、泥岩等土层为主的地区，大力推广和应用此技术，必将带来巨大社会效益和经济效益。

[1]孙邦宾，唐彤芝．复合土钉墙支护技术的研究现状与思考[J］．水利与建筑工程学报，2008，6(1):67－69

[2]张晓亮，孙建，李小辉．搅拌桩复合土钉墙支护技术在基坑工程中的应用[J］．西部探矿工程，2010(3):198－200