结合实例谈土钉墙和悬臂护坡桩在深基坑支护中的应用

摘要：地处北京西二环内的深基坑工程，紧邻周边重要建筑，且周边环境复杂，针对不同的周边环境特征，采取土钉墙和悬臂护坡桩支护进行深基坑施工，确保了基坑和周边环境的安全。土钉墙和悬臂护坡桩结合施工，具有减少基坑变形、节省费用、缩短工期等优点。

关键词：深基坑工程；土钉墙；悬臂护坡桩；支护；变形监测

Abstract: Is located in the northwest of bicyclic in deep foundation pit engineering, close to the surrounding important buildings, and the surrounding environment complex, in view of the different characteristics of the surrounding environment, and take the soil nailed wall and cantilever revetment pile supporting in deep foundation pit construction, to ensure that the excavation and surrounding environment security. The soil nailed wall and cantilever revetment pile combined with construction, have to reduce the deformation, save cost, shorten the construction period etc.

Keywords: Deep foundation pit engineering; The soil nailed wall; Cantilever revetment pile; Support; Deformation monitoring

  中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

工程及环境概况

1.1 建筑概况

北京西二环内改建建筑工程，是在原址上的拆除改建工程，为一栋综合楼，建筑物总长97.60m，总宽64.80m，东侧距离围墙最近处为5.50m，北侧距离现有建筑为10.30m，最近处为7m。结构形式为钢筋混凝土框架结构，总建筑面积12129.08 m2, 其中地上建筑面积7285.66m2,地下建筑面积4843.42 m2，基础底板埋深-7.30m。

1.2 环境概况

本工程北面临现有砖混式2-4层旧式建筑物，最近处为7m，东侧距离大院围墙5.5m，东侧和南侧为大院混凝土综合管沟，管沟内布满电力、热力、通讯、给水的等管线，综合管沟埋深为-2m,不能有任何扰动。在基坑南侧东段紧邻基坑上侧有一条Ø100mm燃气管线，需要较高的安全保护。且由于新近改移的

管线回填虚土较厚，在该管线南侧的土坡有大量的植被，在植被浇水时会有大量的水渗透到回填管线虚土中，进而会影响到南侧土的粘聚力等，会对边坡支护造成较大的安全隐患，需要严加防护。

1.3 工程地质及水文条件

根据岩土工程勘察报告，拟建场地勘探深度范围内的土层分：①层为厚0.7-2.9m不等的人工填土层及房渣土、碎石填土，土层均匀性差，压缩性不均，全场分布；② 层砂质粉土、粘质粉土，灰色，高压缩性，局部为粉质粘土；②1层粉砂、细砂；②2 层及粘质粉土、粉质粘土；③层粉砂、细砂；④层粉质粘土、重粉质粘土；④1层粘质粉土；⑤细砂、中砂；⑥粗砂；⑦圆砾。

根据勘察设计研究院提供的抗浮设计水位为45.00m，地下水对混凝土不具腐蚀性。本次勘察期间在钻探深度范围内揭露一层地下水：第一层为上层滞水，其静止水位标高为44.33m，埋深约6.5m。

施工难点

2.1 基坑支护难度大

根据基础图纸，基坑自现地面往下最深7.5m，而基础作业又适逢雨季，因此必须保证施工过程中基坑的稳定。根据设计方案，本工程按区段采用土钉墙和悬臂护坡桩支护方案，护坡桩成孔深度为12m。

2.2 周边环境复杂

场地东侧、南侧存在污水管线，且污水管线与拟建建筑物场地之间存在一条综合管沟，内有电力、热力、通讯、给水等管线，埋深约为-2m，不能有任何扰动，需加以保护。基坑南侧东段紧邻基坑上侧有一条Ø100mm燃气管线，需要较高的安全保护。且由于新近改移的管线回填虚土较厚，在该管线南侧的土坡有大量的植被，在植被浇水时会有大量的水渗透到回填管线虚土中，进而会影响到南侧土的粘聚力等，会对边坡支护造成较大的安全隐患，需要严加防护。

场地北侧距离现有建筑平均距离为10.3m，最近位置为7m。西侧为院内河，河里水位较高，河岸距离结构距离最近为10m左右，由于本基坑开挖深度7.5m，比河水水位底，河水极有可能沿着③层粉砂层土渗流入基坑内。

基坑支护开挖方案

3.1 基坑支护设计

本工程基坑支护设计是按基坑开挖深度为7.5m进行基坑支护的计算与设

计。对于本工程而言，拟建建筑物北侧结构外墙距离现有建筑物最近处约7m，西侧、南侧西段距离工地围墙较远，有较大的施工工作面，采用土钉墙支护方式，为提高支护边坡的安全稳定性，土钉墙坡度全部为1：0.2。

东侧及南侧东段由于现场条件限制，采用悬臂桩支护方案。施工工作面在地下室基础外侧预留800mm。地面超载：护坡桩15kPa，土钉墙15 kPa，主要考虑临时堆放小型手持工具等。

图1基坑支护设计平面布置

采用北京理正深基坑计算软件（5.3版）进行支护设计，各剖面设计如下：

1-1剖面：土钉墙支护设计

（1）土钉设计参数如下表：

表1土钉墙设计参数

（2）土钉设计长度如下：

表2土钉设计长度

（3）土钉墙支护设计图

图21-1剖面土钉墙支护设计图

2-2剖面悬臂桩支护设计

（1）设计参数：

坡顶超载：q =15KPa，作用宽度：2.0m，距离坑边2m。

基坑侧壁重要系数：γ=1.0 ；基坑深7.50m。

钢筋混凝土悬臂桩的直径800mm，桩间距1.6m，施工桩长12.0m，（含保护桩长0.5m）桩身混凝土强度等级C25，钢筋12Ф18，桩顶标高-2.0m。

桩顶连梁尺寸：800mm(宽)×600mm(高)

桩间锚喷采用钢板网，挂喷射混凝土，厚度60mm。上翻边不小于0.5m，进行硬化并在上面砌档水墙。

（2）悬臂桩支护设计图

图32-2剖面悬臂护坡桩支护设计图

3.2 基坑开挖方案

由于本基坑占地面积约5000m2，为原有建筑拆除后施工项目，基坑开挖时会遇到原建筑物的基础，因此土方施工要求先围绕基坑周边整体开挖1.5m深，为土钉墙和护坡桩创造工作面，尤其是东侧护坡桩要求先期施工，因此开挖的重点在于东侧护坡桩工作面的开挖。

总体开挖方式为先进行东侧护坡桩工作面开挖到1.5m深度，然后进行土钉墙的工作面开挖，土钉墙工作面宽度6m，采用人工成孔护坡桩施工时工作面预留6m宽度，机械成孔施工护坡桩，工作面宽度不少于20m。然后进行基坑中心

土方开挖，基坑周边土钉墙位置分五步开挖到基础槽底，中心土方两步挖到基础槽底（即盆式开挖）。在护坡桩施工完毕后一次挖到基础槽底。

土方施工应与土钉墙施工及排水密切配合，采用多机组、分班次、立体交叉连续作业，做到充分利用空间和时间。土方开挖必须分步分段完成，每步开挖至土钉位置深度下约0.5m位置处,分段开挖长度不超过50m，之后应立即进行土钉施工，不得超挖，以控制土体变形，保证边坡的稳定。若遇水土体无法稳定，应停止该段土方施工，并采取其它有效措施进行支护。土钉施工完毕后方可进行下一步基槽的开挖。开挖边坡应尽可能与设计边坡接近，然后采用人工削坡修整，现场设专人负责挖方与土钉施工的协调。

基坑支护观测方案设计

本工程在基坑土方开挖和基础施工期间，对支护结构和邻近道路及设施进行必要的位移和沉降观测，以及时了解支护结构的工作情况及邻近建筑物和道路的使用情况。

4.1 观测点的布置

根据现场情况在基坑的四角10米左右，布置4个基准点，同时布置四个基准观测点。

支护结构的位移观测：在基坑坡顶线以外，沿基坑四周每20m设置一个位移观测点，定期对其进行位移观测；

临近道路沉降观测：在临近的道路上设置沉降观测点，每30m设置一个沉降观测点，定期对其进行沉降观测。

4.2 位移和沉降观测的技术要求

位移观测按一级位移变形观测的要求观测，沉降监测基准网按二级水准的要求观测，沉降观测点按三级水准的要求观测。位移变形控制值为开挖高度的0.3%～0.5%，差异沉降控制值为建筑物宽度的0.2%。

4.3 观测方法和观测间隔

位移观测采用采用直读偏距变化的方法，每次位移观测的精度按规范中的一级变形的要求观测。

基坑开挖时，位移观测每开挖一步土观测一次，至基坑设计标高后，基础施工时每二周测试一次，期间如出现异常，位移观测根据情况随时进行。

沉降观测采用三等附合水准网测量的方法。