工程概况 本工程位于西安市三付湾，华清路与长缨路交口的西北角，基坑深度 11.20m 。 基坑边界条件：基坑东边线距华清路约 20m ； 南侧距长缨路 lOm ； 北侧距 2 层民房 3 ～ 8m ；距基坑西北角约 1 5 ～ 20m 处有一幢 8 层住宅楼： 基坑西侧边线距 3 层客运站 3 ～ 4m ， 本基坑的坡道准备留于基坑西侧。其平面位置见图 1/3 。 支护范围内土层情况：本场地地层情况详见《岩土工程勘察报告书》。 各层土的主要物理力学指标详见表 l 。 支护土层计算参数 表 1 指标 指标值 层号 厚度 (m) 深度 (m) Y(kN/  ) C （ kPa ） φ ( ° ) ① 人工填土 1.5 1.5 17.00 10.00 15.00 ② 黄工 2.8 4.3 16.80 25.00 21.00 ③ 黄工 7.5 11.8 18.30 21.00 12.00 ④ 古土层 3.0 14.8 18.50 35.00 18.00 陕西储备物资管理局职工培训中心基坑大致呈长方形为 71.6m×33.1m ，开挖深度约 11.2m ； 基坑支护采用放坡（ 1 ∶ 0.2 ）＋ 土钉墙支护。 基坑底总边长约为 209m 。支护范围内土层主要为黄土类土，地下水位埋深 5.50m ， 根据勘 察报告提供及地区经验，降水范围内土层的综合渗透系数 K 取 7m ／ d 。基坑尺寸及其与相 邻建筑的相对位置详见降水井平面位置图。 土钉墙设计与施工 2.1.1 现场踏勘资料； 2.1.2 《建筑基坑工程技术规范》 (YB9258-97) ； 2.1.3 《基坑土钉支护技术规程》 (CECS96 ： 97) ； 2.1 设计依据及所执行的技术标准 2.1.4 《建筑深基坑支护技术规程》 (JGJ120-99) 。 2.2 设计与计算 计算首先对未支护基坑的稳定性进行了验算， 其计算安全系数： 基坑南侧为 0.650 ， 基坑 北侧为 0.603 ， 均小于 1.00 ， 说明未支护基坑边坡根据现场具体条件及西安地区基坑支护 经验选择土钉墙方案比较经 2.3 施工方案的选择及技术措施 基坑支护总体上采用土钉墙支护方案， 即基坑分层开挖分层支护，其主要靠设置于坡体中 的土钉被动受力 ( 主要是受拉作用 ) ，提高土体的抗剪切强度，同时混凝土面层则起到限制 和约束基坑土体侧向变形的作土钉墙施工应与土方开挖交叉或平行施工。基坑开挖与支护 应分层 2.4 土钉及混凝土面层设计 2.4.1 土钉 土钉墙坡度 80° ，墙高北侧 6.20m ，南侧为 6.50m ，土钉按梅花形布置，间距 1.40m ，共布 9 排，各排距地表分别为 1.20m 、 2.4m 、 3.6m 、 4.8m 、 6.0m 、 7.2m 、 8.4m 、 9.6m 、 10.8m 。 土 钉 直 径 130mm ， 与 水 平 向 夹 角 15° ， 长 度 自 上 而 下 分 别 为 9.0m 、 9.0m 、 9.0m 、 9.0m 、 11.7m 、 11.7m 、 11.7m 、 11.7m 和 9.0m. 土 钉 钢 筋 分 别 为 1φ20 、 1φ20 、 1φ20 、 1φ20 、 1φ25 、 1φ25 、 1φ25 、 1φ25 和 1φ20 。每 2m 设一组船形定位支 架（扶正筋），按 120° 布置，焊接在主筋上锚孔内注 M15 水泥砂浆 。 南侧 加固后 边坡稳定验算 (Bishopit) 式 中 Fs — 土坡的稳定安全系数。 式 中 bi — 第 i 条土条的 宽 度； Ci — 第 i 条土条 滑裂 面上的土层 黏聚 力标准值 (kPa) ； Li — 第 i 条土条 滑裂 面处 弧 长 (m) ； Wi — 第 i 条土条自 重 (KN/m) ； θ i — 第 i 条土条 滑裂 面处中 点 切线与水平面夹角； Φ i — 第 i 条土条 滑裂 面处土层内 磨擦 角标准值。 土钉墙内 部整 体稳定性分 析 将 各数据 代入求得 Fs=1.6 ＞ 1.4 安全 土钉抗 拔 力验算 可 采用下 式 计算： 式 中 Kdi －第 i 个 土钉抗 拔 强度安全系数； Tti －第 i 个 土钉设计 极 限抗 拔 力（ kN ）； Ean －第 i 个 土钉处主动土 压 力（ kN/m2 ）； Sx ， Sy － 土钉的水平， 垂 直间距（ m ）。 外部整 体稳定性验算 抗 滑移 安全系数 抗拉倾覆 验算 式 中 G — 自 重 ; ! x — 重 心与墙 趾 的水平距 离 ； ! α — 基底 倾 角； α — 墙 背倾 角； δ — 磨擦 角； b — 水平 投影宽 度。 2.4.2 墙面 墙面 配单 层 φ6@200 钢筋 网片 ，与土钉钢筋 连 接处焊接井 字 形钢筋架，井 字 形钢筋架 由 2φ18 通 长 加 强筋及 2φ18 长 100mm 钢筋组 成 。上下 网片搭 接长度 200mm ，墙面面层 喷 C20 细石 混凝土，厚 100mm ，钢筋 保 护层厚 50mm 。 2.5 土钉施工 2.5.1 土钉施工主要工 序 平 整 坡面 → 孔位放线 →成 孔 → 土钉 加 工与安放 →灌 注水泥 砂浆→补浆 。 2.5.2 主要技术要 点 及 质量 指标 （ 1 ）平 整 坡面 采用人工 铲 平， 达 到基本平 整 ， 符 合尺寸要 求 。 （ 2 ）放线 按 照 图 纸 要 求 采用钢尺 确 定孔位 以木桩 或钢 钎做 为标 记 ，孔位 误差 小于 5cm 。 （ 3 ） 成 孔 成孔采用人工 洛阳铲成 孔为主， 机械成 孔为 辅 ，根据地层 成 孔性， 随 时 调整成 孔 机 具。 严 格控 制 成 孔的位置和角度 偏差 ， 成 孔 倾 角为 15° ， 偏差 小于 ±3° 。 (4) 土钉 加 工与安放 为 使 锚钉 居 中，每 隔 2.O ｍ 设置一 个 钢筋船形中心定位架。 成 孔 后将 锚 杆 下 入 孔内，锚钉 下 入前 应清 除 孔内 虚 土。 (5) 灌 注水泥 砂浆 采用 M15 强度水泥 砂浆 ，水 灰 比 0.40 ～ 0.45 。用 砂浆搅拌机搅拌 均 匀后将 注 浆 管 插入 距孔 底 不 小于 40mm ， 通过砂浆泵加压 ， 灌入 孔底 后 ， 缓慢拔出 注 浆 管，直 至砂浆饱满 ， 稍后 需补浆 1 ～ 2 次 。 (6) 施工技术要 求 1 ） 严格 按 照 《建筑基坑支护技术规程》（ JGJ 120-99 ）有 关 要 求 施工。 2 ）基坑开挖与支护应分层进行，上层支护 完毕后 ，支护 结构达 到一定强度（大于 70% ） 后 ， 方 可 进 入 下一层的开挖。分层开挖深度 不 大于 2.0m. 3 ）土钉墙施工 顺序 : 基坑开挖 →修 坡 →成 孔 → 安放锚筋（ 杆 ） 并 注 浆→ 制 做 钢筋 网片并 安 装 （ 挂网 ） →喷 混凝土。 4 ）土钉 成 孔施工 允许偏差 ： 孔深 允许偏差 ±50mm ；孔径 允许偏差 ±5mm ；孔距 允许偏差 ±100mm ； 成 孔 倾 角 允许偏差 ±5% 。 5 ）墙面施工 允许偏差 ： 坡面平 整 度 允许偏差 ±20mm ；钢筋 保持 层厚度 不 小于 20mm 。 2.6 钢筋混凝土面层施工 2.6.1 面层施工主要工 序 绑扎固 定钢筋 网→ 设置面层厚度 控 制标 志并检查 面层钢筋 保 护层厚度 →喷射细石 混凝土面 层 → 定 期 进行 养 护。 2.6.2 主要技术要 点 及 质量 指标 土钉施工 后 ，在 修整后 的坑 壁 上 将编织好 的钢筋 网固 定在锚钉和 挂网 钢筋上， 检查 锚 头 与 面层钢筋 网片 的 连 接是 否牢 靠， 检查 钢筋 保 护层厚度是 否不 小于 30mm ， 然后喷射 C20 细 石 混凝土。 细石粒 径在 5 ～ 1 Omm 之 间， 喷射 采用混凝土 喷射机干喷法 作 业 。 2.7 设置排水系 统 及混凝土 养 护 混凝土面层施工的同时，在坡 顶 及坡 脚 采取 必 要的 敞 、排水措施。 即坡 顶做散 水面，坡 脚 挖排水 沟 。对 已 施工的混凝土 做防冻养 护。 2.8 土钉墙施工要 点 2.8.1 土钉支护按设计规定的分层开挖深度按作 业顺序 施工，在 完成 上层作 业 面的土钉与 喷 混凝土 以前 ， 不 进行下一层深度的开挖。 2.8.2 当 用 机械 进行土方作 业 时， 严禁 边 壁出 现 超 挖或 造成 边 壁 土体 松 动。基坑边 壁 采用小 型机 具或 铲锹 进行 削 坡， 保证 边坡平 整并符 合设计规定的坡度。 2.8.3 为 防止 基坑边坡的 裸露 土体 发生坍陷 ，对于 易塌 的土体 可 采取 以 下措施： (1) 对 修整后 的边 壁立 即 喷 上一层 薄 的 砂浆 或混凝土， 待 凝 结后再 进行 钻 孔； (2) 在作 业 面上先 构 筑钢筋 网喷射 混凝土面层，而 后 进行 钻 孔 并 设置土钉； (3) 在水平方向上分小 段 间 隔 开挖： (4) 先 将 作 业 深度上的边 壁做成斜 坡， 待钻 孔 并 设置土钉 后再 清坡； (5) 在开挖 前 ， 沿 开挖面 垂 直 击入 钢筋或钢管，或注 浆加固 土体。 2.8.4 土钉支护是在排 除 地下水的条件下进行施工，采取 恰当 的排水措施 包括 地表排水，支 护内 部 排水， 以 及基坑排水， 避免 土体处于 饱 和 状态并减轻 作用于面层上的 静 水 压 力。 2.8.5 基坑 四周 支护范围内的地表进行 修整 ， 构 筑排水 沟 和水泥 砂浆 或混凝土面层， 防止 地 表降水向地下渗透。 2.8.6 土 钉成 孔 前 ， 按 设 计 要 求 定 出 孔 位 并 作 出 标 记 和 编 号 。 孔 位 的 允 许 偏 差 不 大 于 l50mm ， 钻 孔 的 倾 角 误 差 不 大 于 3° ， 孔 径 允 许 偏 差 5 ～ 20mm ， 孔 深 允 许 偏 差 为 － 50 ～ 200mm 。 2.8.7 成 孔 过 程中 做好成 孔 记录 ，按土钉 编 号 逐 一 记录 取 出 的土体 特征 、 成 孔 质量 、 事故 处 理 等 ， 以便 及时 修改 土钉的设计参数。 2.8.7 钻 孔 后 进行清孔 检查 ，对孔中 出 现的局 部 渗水 塌 孔或 掉落松 土 立 即处理， 成 孔 后 及时 安设土钉钢筋 并 注 浆 。 2.8.8 土钉钢筋置 入前 ，设置定位支架， 保证 钢筋处于 钻 孔的中心 部 位，支架 沿 钉长的间距 为 2m 。 2.8.8 土钉钢筋置 入后 ，采用 重 力方 法 注 浆 填孔。 重 力注 浆以满 孔为 止 ，在 初 凝 前补浆 1 ～ 2 次 。 2.8.9 向孔内注 入浆 体的 充盈 系数大于 1.O 。 2.8.10 注 浆 用水泥 砂浆 的水 灰 比 不超过 0.4 ～ 0.45 ， 浆 体 搅拌 均 匀并立 即 使 用。 2.8.11 砂浆 强度用 70mm×70mm×70mm 立 方 试 件经标准 养 护 后测 定，每 批至少 留 3 组 ( 每组 3 块 ) 试 件： 给出 3 天 和 28 天 强度。 2.8.14 土钉 端部通过 其 他 形 式 的焊接件与面层相 连 ， 事 先对焊接强度作 出检 验。 2.8.15 在 喷射 混凝土 前 ，面层内的钢筋 网片牢固固 定在边 壁 上 并符 合规定的 保 护层厚度要 求 。 2.8.16 钢筋 网片绑扎 而 成 ， 网格允许偏差．－ 10 ～ +10mm ，钢筋 网铺 设时每边的 搭 接长度 应 不 小于一 个网格 边长。 2.8.17 喷射 混凝土 配 合比 通过试 验 确 定， 粗骨 料 最 大 粒 径 不 大于 12mm ，水 灰 比 不宜 大于 0 ． 45 。 2.8.18 喷射 混凝土的 喷射顺序 为自下而上， 喷头 与受 喷 面距 离宜控 制在 0.80 ～ 1.50m 范围内 ， 射流 方向 垂 直指向 喷射 面， 防止 在钢筋 背 面 出 现 空隙 。 2.8.19 为 保证 施工时的 喷射 混凝土厚度 达至 规定值， 可 在边 壁 面上 垂 直 打入短 的钢筋 段 作 为标 志 。在 继续 进行下 步喷射 混凝土作 业 时， 仔细 清 除预 留施工 缝 接合面上的 浮浆 层和 松 敞碎屑 ， 并喷 水 使之潮湿 。 2.8.20 喷射 混凝土强度采用边长 100mm 立 方 试块 进行 测 定，每 批至少 留取 3 组 ( 每组 3 块 ) 试 件。 2.9 土钉墙设计 图 1 计算参数及简 图 图 2 计算参数及 简 图 2 ． 9 ． 1 土钉墙计算 结果 技术参数表 2 土坡高度 11.7 坡角（ ° ） 80 土钉 倾 角（ ° ） 15 地表 荷载 P ｑ (kPa) O 由 支护土体自 重引 起的侧 压 力 最 大值 Pm(kPa) 11.60 土钉 垂 直间距 S ｖ ( ｍ ) 1.2 土钉水平间距 Sh(m) 1.4 平均 黏聚 力 (kPa) 20.6 平均内 磨擦 角（ ° ） 14.5 土钉墙稳定安全系数（ 1.2 ～ 1.4 ） 1.25 土钉钢筋的直径 (mm) 22 钢筋抗拉强度标准值（ MPa ） 310 土钉的孔径 ( ｍ ) O ． 13 土钉与土体之 间的界面 粘结 强度 34.7 土的平均 重 度 r(kN/m3) 17.8 无外荷 时土钉所受的 最 大拉力 N （ kN ） 72.36 土钉 之 抗拉强度算 满足 要 求 2 ． 9 ． 2 计算土钉长度及 配 筋 计算土钉长度及 配 筋表 3 第 一 排 第 二 排 第 三 排 第 四 排 第五 排 第六 排 第七 排 第八 排 第 九 排 第 ｉ 层 土钉距 10.5 9.3 8.1 6.9 5.7 4.5 3.3 2.1 0.9 坑 底 的 距 离 （ ｍ ） 第 ｉ 层 土 钉 处 土 压 力 系数 0.41 0.82 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 土 钉 所 受 拉 力 （ ｋ N ） 29.68 59.37 72.36 72.36 105.91 105.91 105.91 105.91 105.91 第 ｉ 层 土 钉 长 度 不 小 于 7.75 9.78 10.31 9.75 10.12 11.53 10.91 10.36 9.77 I ｉ /H 0.66 0.84 0.88 0.83 1.04 0.99 0.94 0.89 0.84 根数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 土 钉 钢 筋 的 直 径 20 20 20 20 25 25 25 25 25 土 钉 之 抗拉强 度验算 满 足 要 求 满 足 要 求 满 足 要 求 满 足 要 求 满足 要 求 满足 要 求 满足 要 求 满足 要 求 满足 要 求 外荷 信息 表 4 外荷 (kPa) 外荷距坑边（ m ） 作用深度 - （ m ） 外荷引 起的侧 压 力 (kPa) 40.00 2 ． OO 1.00 33.55 地层岩性表 5 层号 厚度 重 度 黏 聚 力 内 摩 擦 角 粘 结 强 度 l 1.5 17 25.5 lO 15 15 22.5 30 2 2.8 16.8 47.04 25 70 2l 58.8 50 3 7.5 18.3 137.25 2l 157.5 12 90 30 0 0 O 总深度 11.8 平均 f^( 按厚度 加 权 ) 17.8 20.6 14.5 34.7 稳定性验算表 6 Ka = O.5991475 规 范 第 8.2.4 条上 钉 墙 平 均 重 度 r 17.8 Ea 1439.56 士 钉 墙 厚 度 B(m) 10 Ft Eax KH 抗 滑 动 稳 定 性验算 1041.77 729.09 1.43 1.87 Mw M0 KQ 抗 倾覆 验算 12546.28 2843.43 4.41 2.12 图 3 土钉墙正立 面图 图 4 I — I 剖面图