浆囊袋土钉：深基坑围护设计与实例解析

时间：2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：场地土体可分为8个工程地质层，细分为26个亚层，基坑开挖影响范围以内的土层分布描述略。括号内数值为设计计算所采用的指标。基坑开挖深度一般。2）围护结构造价低，经济性好。5）在基坑开挖过程中，可根据现场情况和测试结果，随时调整土钉间距和长度或采取加固措施，保证基坑顺利开挖。因基坑周边距离用地红线较近，如采用土钉墙，则土钉打设范围需超出用地红线，形成地下障碍物。

浆囊袋土钉：深基坑围护设计与实例解析

第一部分基坑围护设计说明

1.工程概况

1.1 地下室及基坑概况

该工程±0.000相当于绝对标高5.600m，基坑周边自然地坪相对标高为-1.400m（以下标高除注明外均为相对标高）

该项目共设有一层地下室。设计基坑底标高为-5.900m，设计基坑开挖深度为4.50m。

1.2 基坑周边环境条件

该场地位于杭州市余杭区良渚镇金家渡区块。

基坑东侧：紧邻用地红线，用地红线以东为现状河道，水面标高约为-2.600m，河底标高约为-5.400m，河道距基坑最近处约为12.4m（为到基坑上坎线距离，下同）。

基坑南侧：紧贴用地红线，用地红线以南为待建的金渡北路，现为空地，基坑边到路边线的距离约为7.0m，道路以南为铭雅苑小区建筑物，均为混合结构，2～5层，桩基础，距基坑最近处约为40m。

基坑西侧：基坑边与用地红线间的距离为1.10～7.00m，用地红线以西为待建的古墩路，现为空地，路边到基坑边最近处约为12.70m。

基坑北侧：距用地红线约为1.0m，用地红线以北，西侧为浙江交通职业技术学院建筑物，分别为3～4层框架结构，桩基础，无地下室，到基坑边的距离分别为23.1～23.5m；东侧为浙江交通职业技术学院的待建场地，现为林地，林地与基坑之间为现状河道，河水面标高约为-2.600m，河道底标高约为-5.400m，到地下室外边线的距离约为2.00m。

综上所述，基坑周围环境条件一般，基坑四边距用地红线距离较近，除基坑北侧外，其余各边距已有建筑物均有一定距离。

1.3 工程地质概况

（1）地形、地貌。拟建场地现主要为菜地和荒地，局部有堆土，场地地形略有起伏。

（2）地层结构、特征。场地土体可分为8个工程地质层，细分为26个亚层，基坑开挖影响范围以内的土层分布描述略。

（3）场地地下水。根据拟建场地地下水赋存条件，浅层地下水属孔隙性潜水，赋存于填土、2-1层粉质黏土、2-2层黏质粉土、3层淤泥质粉质黏土及4-1、4-2层粉质黏土中，勘探期间测得钻孔内地下水位埋深在0.00～1.60m之间，主要接受大气降水和地表水渗入补给，变化幅度0.50～1.00m。该场地地下水对混凝土结构微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性。

（4）各土层主要物理力学性质指标。基坑开挖深度影响范围内，各土层主要物理力学性质指标见表9-5所示。括号内数值为设计计算所采用的指标。

表9-5 各土层主要物理力学性质指标

2.围护体系方案选择

2.1 该基坑工程特点

综合场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，认为该基坑具有如下特点：

（1）基坑平面尺寸超大，东西向长度约520m，南北向宽度约为115m，整个基坑周长约1250m。

（2）基坑开挖深度一般。

（3）场地地基土层厚度变化较大，局部开挖深度范围内为淤泥质土，物理力学指标较差，大部分基坑底部位于粉质黏土层或黏质粉土层。

（4）该基坑周围环境条件一般：基坑东侧距现状河道约12m；基坑南侧、西侧均为待建道路，现为空地；基坑北侧东部为现状河道，且紧贴地下室外墙，河道底标高约-5.400m，与底板高差较小，可考虑设置围堰后排干河水，直接放坡开挖；基坑北侧西部为已建的浙江交通职业技术学院建筑物，距基坑边距离约24m。但基坑四边距用地红线距离较近，局部紧贴用地红线。

2.2 该基坑围护体系选择

根据该基坑工程的开挖深度、环境条件和地质条件，可以考虑的围护方案包括：①放坡开挖；②水泥搅拌桩重力式挡墙围护结构；③复合土钉墙围护结构；④支锚式围护结构；⑤重力—门架式围护结构。

（1）放坡开挖。放坡开挖是最为经济的围护形式，具有施工速度快、土方开挖方便等优点，在条件许可的情况下应优先采用。但在软土地区采用放坡开挖，边坡稳定性较差，尤其雨期时在渗流力作用下易产生整体失稳，且为了保证边坡的稳定性，需采用较大的放坡坡度并设置较宽的放坡平台，该基坑距周边用地红线距离较近，施工场地紧张，绝大部分不具备放坡开挖的条件。但基坑北侧西部河道底标高距此部位坑底标高高差仅为400mm，因此可设置围堰排干河水后直接进行放坡开挖。

（2）水泥搅拌桩重力式挡墙围护结构。水泥土重力式挡墙也具有施工速度较快，土方开挖方便等优点。但在软土中应用时围护结构位移偏大。由于围护结构的宽度较大（一般为开挖深度的0.6～0.8倍），需占用一定场地，同时围护结构造价并不低，因此也不建议使用。

（3）复合土钉墙围护结构。土钉墙围护结构具有经济性好、施工方便、施工工期短等优点，目前在软土地基中开挖深度在5.0m以下的基坑工程中得到了广泛的应用。该围护结构型式具有如下特点：

1）基坑开挖作业面宽敞，施工速度快，施工工期短。由于基坑内无支撑等障碍物，基坑开挖时能全面铺开作业，大型施工挖土机具及运输车辆均能直接下坑作业。土钉墙施工与基坑挖土同时进行，交叉作业，边开挖边支护。

2）围护结构造价低，经济性好。土钉墙是除放坡开挖以外最为经济的一种围护结构型式。

3）土钉墙施工设备轻便，方法简单，对场地适应性强，无需大型、复杂设备。施工所占场地小，对周围环境干扰少，施工噪声小，无振动，施工文明。

4）土钉墙围护结构有较好柔性，自重轻，能承受较大变形，并具有良好的抗动荷载能力。

5）在基坑开挖过程中，可根据现场情况和测试结果，随时调整土钉间距和长度或采取加固措施，保证基坑顺利开挖。

在软土地基中采用土钉墙围护结构，当坑底处于软弱土层中时，为防止在基坑开挖过程中出现隆起破坏和整体滑移，可在坡脚打入水泥搅拌桩或钻孔灌注桩以形成复合土钉墙，有利于提高坡脚土体的承载力和基坑的整体稳定性，并减小围护结构的位移。

因基坑周边距离用地红线较近，如采用土钉墙，则土钉打设范围需超出用地红线，形成地下障碍物。

（4）支锚（内撑或拉锚）式围护结构。支锚（内撑或拉锚）式围护结构可通过支撑或锚杆对围护结构提供支点，具有围护结构受力合理、变形易控制、可靠度高、对周围环境影响小等优点。

该基坑面积较大，除基坑北侧西部距已有建筑物较近外，其余各边对控制变形的要求可适当放松，如采用内撑式围护结构，需要对称布置排桩墙以便设置支撑杆件，工期较长，造价也比较高，因此不建议全部采用内撑式围护结构，可仅在基坑西北角局部容易布置支撑的区域设置内撑式围护结构。

基坑南侧距用地红线距离较近，如采用土钉墙围护结构，则土钉长度必然超出红线范围。因此考虑采用拉锚式排桩墙围护结构。为避免锚杆打设范围超出用地红线，采用可拆卸式预应力浆囊袋注浆锚杆。在基坑土方回填后，可将锚杆主筋回收，不会对周围环境形成地下障碍。

可拆卸式浆囊袋注浆锚杆作为一种新型的锚杆施工方法，采用加浆囊袋及扩孔注浆施工工艺对常规锚杆的施工方法进行改进。由于采用加浆囊袋工艺，实现了注浆的可控性，从而保证了锚杆的质量。通过扩孔注浆增大了锚杆锚固段的直径，一般直径可在25cm以上，从而提高了锚杆的抗拔力。浆囊袋注浆锚杆具有施工工艺简便、锚杆抗拔力大、施工质量易控制、经济性好等优点，特别适合于在软土地基基坑工程中使用。

普通的注浆工艺很难控制地基中浆液的扩散，而采用浆囊袋后，水泥浆注入浆囊袋内，浆液的扩散受浆囊袋制约，从而保证浆液在可控范围（浆囊袋）内扩散。由于软土强度低，浆囊袋可以在土体中以预定的形状进行扩大，通常可以做成圆柱状锚杆体或数个间隔一定间距的圆柱状锚杆体，其直径可以扩大至成孔直径的一倍以上。同时锚杆直径有保证（即为浆囊袋直径），锚杆抗拔力可以达到常规锚杆的2倍以上。另外由于注入浆体均位于浆囊袋中，通过控制注浆体的用量即可比较准确地判断锚杆的直径是否达到要求，因此施工质量比较容易控制。

同时通过在锚杆末端设置可拆卸式承载头，可以在基坑施工结束，土方回填后拆出锚杆主筋，进行回收，避免在用地红线以外形成地下障碍物。

该工程施工现场开挖出的浆囊袋锚杆照片如图9-8～图9-10所示。