微型桩复合土钉墙在深路堑边坡支护中的设计及应用

易领兵;王茜;陈小龙

【摘 要】A rapid passage project K0+466~+485 line left side is near to viaduct. Combined with the general situation of the engineering geological and this section’s excavation depth,design of micro pile composite soil nailing wall on nearby viaduct bridge the deep cutting slope reinforcement was carried out. Subsequent use result showed that the mini pile composite soil nailing wall can guarantee the normal use for deep cut slope stability and adjacent viaduct.%某快速通道改建工程K0+466~+485段线路左侧机动车道内侧近邻高架桥，结合沿线工程地质概况及本段线路开挖深度决定对近邻高架桥桥桩深路堑边坡进行微型桩复合土钉墙加固设计。后期使用表明，采用微型桩复合土钉墙支护能够保证深路堑边坡的稳定和近邻高架桥的正常使用。 【期刊名称】《河南科学》 【年(卷),期】2014(000)010 【总页数】4页(P2059-2062)

【关键词】微型桩复合土钉墙;近邻高架桥;支护加固;深路堑边坡 【作 者】易领兵;王茜;陈小龙

【作者单位】河南工业大学土木建筑学院，郑州 450001;煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，郑州 450000;开封市同力基础工程有限公司，河南开封 475000 【正文语种】中 文

【中图分类】TU473.1+2

微型桩复合土钉墙是指微型桩和土钉墙一起工作保证土体的稳定性、地下水影响以及面层与加固土体的粘结问题.微型桩复合土钉墙支护结构具有造价低、施工工期短且安全的特点，近年来被广泛应用于工程中.本文以某快速通道改建工程为例，结合沿线工程地质概况及本段线路开挖深度介绍近邻高架桥［1-4］深路堑边坡采用微型桩复合土钉墙支护的设计施工以及使用效果. 1.1 工程地质概况

某快速通道改建工程位于河南省郑州市，深路堑近邻高架桥.K0+466～+485段线路左侧深路堑开挖最深达到7.0 m，开挖边界距离最近桥桩为8 m.考虑到本段线路开挖较深，破坏原有土体的稳定状态，故需对其进行加固处理，使其重新达到稳定，如图1所示. 1.2 土层特性

本场地地势较平坦，最大落差为3.9 m.本段地层土为第四系沉积物主要以粉土、粉质黏土为主，各土层信息如下.

①层杂填土（Q4al）：黄褐色，稍湿，稍密，含砖渣块.层厚2.1～2.8 m，平均厚度1.8 m，σ0=80 kPa.

②层粉沙（Q4al）：褐黄色，湿，稍密，加夹粉土，层厚1.4～1.6 m，平均厚度4.1 m，σ0=130 kPa.

③层粉土（Q4al）：褐黄色，湿，稍密-中密，局部夹粉砂层，偶见姜石蜗牛碎片.层厚4.3～8.0 m，平均厚度5.4 m，σ0=150 kPa. 土层物理力学指标见表1. 1.3 目前工程实际概况

经论证，考虑到沿线工程地质概况（土体自立性差）、本段线路开挖深度（挖深达到7 m）及周边环境（深路堑开挖边界距离最近桥桩仅8 m），施工前土体保持

稳定，施工后土体失去稳定.为了保证施工过程中高架桥的正常安全使用，并考虑到经济节约的要求，决定采用微型桩复合土钉墙支护［5-7］对其进行支护加固处理.

2.1 设计参数

土钉采用HRB335钢筋制作，正方形布置，自上而下4排间距1.5 m施工，长度依次为6.00 m，6.00 m，9.00 m，6.00 m直径为18 mm.面层喷射砼强度为C20，厚度80 mm，水泥采用P.C.32.5复合硅酸盐水泥.钢筋网片采用HPB300级钢筋（6.5@250×250）制作，搭接长度不小于300 mm.微型桩采用直径150 mm混凝土桩内插DN40钢管制作，长度6.0 m，间距1.5 m布置. 2.2 设计验算

经论证，K0+466～+485段最不利断面在K0+485处，故选此断面进行设计验算. 按《建筑基坑支护技术规程》［8］（JGJ 120—2012）的要求，并结合本工程的实际情况，决定运用理正深基坑软件对本微型桩复合土钉墙支护体系进行局部抗拉验算.

1）土钉承载力验算.单根土钉的轴向拉力计算式为

其中：Kk,j为第j层土钉的计算拉力，kN；αj为第j层土钉的倾角；ζ为墙面倾斜时的主动土压力折减系数；ηj为第j层土钉拉力调整系数；pak,j为第j层土钉的主动土压力值，kPa；sx,j、sz,j分别为土钉的水平间距、垂直间距，m.经验算，Kk,j,max=85.2 kN.

单根土钉的抗拔承载力计算式为

其中：Rk,j为第j层土钉的抗拔承载力，kN；dj为第j层土钉的锚固体直径，m；qsk,i为第j层土钉与第i层土层的极限粘结强度值，kPa；li为第j层土钉滑动面以外的部分在第i土层中的长度，m.Rk,j,min=147.1 kN.抗拔安全系数，满足规范要求.

2）微型桩复合土钉墙整体稳定性验算.采用圆弧滑动条分法计算公式如下： 其中：KS为圆弧滑动稳定安全系数，规范规定KS≥1.3；KS,i为第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值；cj、φj分别为第j土条滑动面处土的黏聚力与倾角；bj为第j土条的宽度；θj为第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角；lj为第j土条的滑弧长度，m；qj为第j土条上的附加分布荷载值，kPa；ΔGj为第j土条的自重，kN；R′K,k为第k层土钉或锚杆在滑动面以外的锚固段的抗拔承载力与杆体受拉承载力的较小值，kN；αk为第k层土钉或锚杆的倾角；θk为滑弧面在第k层土钉或锚杆处的法线与垂直面的夹角；sx,k为第k层土钉或锚杆的水平间距，m；φv为计算系数.

微型桩复合土钉墙支护内部整体稳定性按各工况进行验算，其结果见表2.由表2所得结果，满足规范要求.

微型桩复合土钉墙支护体系坑底隆起稳定性验算：深度7.000 m处，支护底部KS=2.687≥1.600；深度12.400 m处，KS=3.149≥1.600；深度21.400 m处，KS=4.980≥1.600；深度42.400 m处，KS=5.959≥1.600.均满足规范要求. 3.1 土钉墙施工

1）工艺流程：土方开挖→修边坡→土钉成孔→安放土钉→注浆→绑扎钢筋网注浆→土钉同加强筋焊接→加垫块→设喷射砼厚度控制标志→喷射混凝土面层→养护. 2）技术要求：土钉成孔采用人工洛阳铲，注浆采用素水泥浆，水泥采用P.C.42.5级，水灰比为0.5.水泥用量为每延米不小于20 kg.土钉成孔施工要求：孔深允许偏差±50 mm，孔距允许偏差±100 mm，孔径允许偏差±5 mm，成孔倾角允许偏差±5%.土钉成孔直径100 mm，土钉每隔2000 mm焊接一组对中支架.面层：喷射砼强度为C20，厚度80 mm.钢筋网片采用HPB300级钢筋（6.5@250×250）.分层开挖支护时各层钢筋网片要可靠连接.加强筋采用HRB335级钢筋1根直径14 mm，土钉端头焊接锚头同土钉，长度不小于70

mm.当土钉在杂填土或是水位较深土层中成孔困难时，可用注浆花管代替. 3.2 微型桩施工

1）工艺流程：平整场地→注浆钢管制作焊接→测量放线→孔距定位→机械开挖循环集水坑、水沟和水坑→钻孔机就位钻孔（每2 m接钻杆一次）→清洗钻孔→注浆机安装→安装下放钢管→细石填充→安装注浆管→拌制水泥浆→注水泥浆→二次加压注浆→三次加压注浆直至上口翻浆.

2）技术要求：待孔清洗后及时在孔内安装预先制作好的钢管，钢管露出地面200 mm.注浆压力为0.5 MPa，水泥采用P.C.42.5级，水灰比控制在0.45～0.5之间，注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压数分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止，需要多次间隙注浆，一般为3～5次，只至细石填充中翻浆为止.第一次注浆压力0.4～1.0 MPa，并保持3 min，以保证压力压破胶带，使浆液压出管外注满桩体.第二次注浆压力不小于1.5 MPa，两次注浆间隔时间不小于1.5～4 h之间.桩位偏差不得大于50 mm，桩径偏差不得大于4%，垂直度不超过1%.

本工程完工后，本段深路堑边坡保持稳定状态，近邻高架桥正常安全运营，后期加固效果得到各方一致好评.

1）本段深路堑采用微型桩复合土钉墙支护加固，经济成本低，控制了造价；施工速度快，节约了工期；施工过程中严格控制作业噪音，对周围没有产生影响. 2）后期工程监测数据与前期理论目标相一致，不仅说明了本工程理论设计的正确性，也说明了本工程在施工过程中及后期使用过程中达到了当初设计目标，达到了预期的收益目标.

【相关文献】

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［2］刘建勇.地铁施工对邻近桥桩的影响及优化措施［J］.中国高新技术企业，2008，23：252-255.

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［8］中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.