1工程概况
德阳市旌西苑商住楼，框架剪力墙结构，地上11层，地下1层，建筑面积9000m2。地处成都平原东北绵远河左岸一级阶地，场地地形平坦，基坑尺寸60×20m，深6.0m，坑底高程为486.3m，西边侧壁等级为三级，其余三面为二级。基坑北面有一人行道，地表荷载按均布荷载20kPa考虑，基坑南面地表荷载按均布荷载25kPa考虑，基坑东面地表荷载按均布荷载30kPa考虑，基坑西面地表荷载按均布荷载15kPa考虑。基础外边沿线位于边排基础轴线2m以外。基础周围无管线、电缆，邻近建筑物基础不影响施工。
2工程地质条件
2.1地层分布及岩土特征
场地覆盖层主要由第四系人工堆积物(Q4ml)、全新统冲积物和上更新统冰水流水冲积物组成，根据其岩性特征，可分为6个岩性层，各地基土结构及特征从上到下分别为：（1）杂填土：全场分布，色杂，松散，潮湿，主要成分为建筑垃圾，部分表层为混凝土，厚0.20～4.10m。（2）粉土：分布于场地东南部，黄灰色，稍密，潮湿，厚0.30～0.60m。（3）粗砂：呈透镜状分布，灰白色，稍密，潮湿，饱和，以中粒砂为主，局部相变为中细砂、砾砂，砂砾成分以长石、石英为主，厚0.40～2.90m。（4）圆砾：多呈层状分布，少数透镜体，灰白色，稍密，潮湿-饱和，卵石含量20~40%，砾石含量30~50%，充填物以中粗砂为主，少量粘粒，卵石直径2~5cm为主，次圆，成分以砂岩、灰岩、花岗石为主，厚0.40～2.90m。（5）卵石：多呈层状分布，少数透镜体，灰白色，潮湿-饱和，卵石含量50~70%，卵石粒径3~5cm为主，少数5~10cm，次圆，成分以砂岩、灰岩、花岗石为主，卵石间充填砾石及中粗砂，少量粘粒。根据其密实度可分为稍密卵石和中密卵石两个亚层。（6）半胶结卵石：层状分布，灰白色，卵石含量60~70%，粒径3~8cm，次圆，成分主要为砂岩、灰岩，充填物为砾石、粗砂为主，该卵石层为钙质半胶结状态，局部已胶结成岩石状。该层埋深17.80~18.00m，揭露厚度4.00~4.70m。
2.2地下水
场内地下水主要为赋存于第四系全新统砂卵石层中的孔隙性潜水。季节变化幅度为1~2m，勘察期间属于平水期，勘察孔中测得地下水静止水位埋深7.70~8.40m。根据场地附近地质资料分析，本场地地下水对混凝土无侵蚀性。
2.3土体计算参数
根据岩土工程详细勘察报告，经综合分析并结合德阳地区有关工程经验。
3支护方案的选择
本地区在类似基坑的支护主要采用排桩法、钢板桩法、锚杆法、桩锚法、土钉墙法等。根据本工程地下基坑的特点，通过比较，拟在土钉墙支护方案和锚拉桩支护方案中选择一种。通过对土钉墙支护方案和锚拉杆支护方案的对比，在本工程中，采用锚杆支护方案比采用土钉墙支护，施工机具复杂，操作不方便，施工难度大，而且工期长，工程造价高。因此本工程基坑支护方案采用土钉墙支护方案。
4土钉支护参数设计计算
4.1土钉支护参数的初步确定
本文对北面基坑和南面基坑进行设计计算。北面基坑挖深为6.0m，南面基坑挖深为5.6m。根据《建筑基坑支护技术规程》和工程经验，初拟北面、南面基坑支护尺寸及其它构造要求如图1所示：边壁与水平面间的夹角β=80°，采用5排土钉加固。土钉孔径为d0=70mm，各排土钉均采用HRB335直径d=20mm的热轧螺纹钢筋，各排土钉的倾角均为θ=10°。北面基坑土钉水平间距为Sh=1.0m，竖向间距为Sv=1.2m。
4.2土钉抗拉承载力验算
北面基坑土钉抗拉承载力验算根据计算结果可知，基坑所设计的每一根土钉的内力最大值都小于土钉受拉屈服力，都能满足抗拉承载力的要求，而且每一根土钉的长度也都能满足要求。
4.3土钉支护体系的内部稳定性分析
按圆弧破坏面采用普通条分法对支护作整体稳定性分析。基坑内部整体稳定性验算剖面如图3所示。由内部整体稳定系数计算公式[1]，可求得北面基坑内部整体稳定性系数为2.16>1.2，南面基坑内部稳定性系数为2.27>1.2，均满足设计要求。
4.4外部稳定验算
参照重力式挡墙的方法分析计算简化土墙的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和墙底部土的承载能力。计算时纵向取一个单元，取土钉的水平间距进行计算[2]。北面基坑抗滑安全系数为1.95>1.3，按倾覆安全系数为5.38>1.5，完全满足要求；南面基坑抗滑安全系数为1.67>1.3，按倾覆安全系数为6.16>1.5，完全满足要求。
5土钉支护面层配筋设计
喷射混凝土面层按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)设计，喷射混凝土面层可按以土钉为支承的连续板进行强度验算，作用于面层的侧向压力在同一间距内可按均布荷载考虑，其反力作为土钉的端部拉力。设计采用钢筋网φ6.5@200×200mm，面层厚度为100mm。
6施工方案
本工程施工流程：基坑开挖→修整壁面→初喷混凝土→测定土钉位置→钻孔、送土钉至设计深度→铺设钢筋网→焊接钉端→喷射混凝土面层（挖至下一层土钉施工深度）重复以上工作直至设计基坑深度。
7基坑监测
位移监测是控制基坑变形极其重要的环节，本工程通过控制基坑开控过程中基坑周边深层土体的水平位移和土钉墙顶上土体的沉降来达到控制基坑变形的目的，为此专门拟定了监测计划并进行实时监测，根据监测数据来指导施工。
7.1基坑工程监测内容
（1）基坑开挖过程中基坑周边深层土体的水平位移监测，在东南西北每边各设置4个监测孔，共设置16个监测孔；（2）土钉墙顶土体的沉降观测，在土钉墙顶的东南西北四面每边分别设置4个监测点，共设置16个观测点；（3）基坑渗、漏水和地下水位监测，共设置6个观测点。
7.2监测计划
水平位移和沉降观测计划：基坑开挖期间，每天观测1次。土方停挖后的初期每隔2两天观测1次，如果各项指标趋于稳定，则每周监测1次。土方施工完毕，基础及地下室施工期间，每10天监测1次，直到基坑回填结束。基坑渗、漏水和地下水位监测计划：从基坑开挖开始到基坑回填，每天随时观察基坑渗水和漏水情况，并根据渗漏情况调整护壁结构的泄水孔的布置密度。
7.3监测数据
观测时间从2014年9月6日基坑开挖开始至2014年12月20日基坑回填完成结束。
7.4监测结果分析
根据监测资料，基坑基坑周边深层土体的最大水平位移为13mm，土体墙顶土体的最大沉降为3mm，均为正常变形值。基坑降水在各个阶段都比较平稳，没有出现突然变化的情况。基坑支护完成后，经几次大雨袭击，整个基坑处于稳定状态，基坑周围地表没有发生可见裂缝，地面建筑和地下各种管线道安全无恙。
8结论
（1）通过工程实例发现，土钉墙支护技术与其他支护类型相比，具有许多独特的优点：材料用量少，施工速度快；施工设备轻便，操作方法简单；对场地土层适应性强，施工所需场地小，能紧贴已有建筑物进行基坑开挖；结构轻巧，柔性大，有很好的延性；安全、可靠、经济。（2）土钉支护施工采用边开挖边支护，安全程度较高。由于土钉数量众多并作为群体起作用，即使个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。（3）土钉技术随时可以根据现场开挖发现的土质情况和现场监测的土体变形数据，修改土钉的间距和长度，当出现不利情况时能及时采取措施加固，避免出现大的事故。土钉墙支护将土钉与混凝土面层融合为一体，具有经济、快捷、安全、灵活、没有污染、没有噪音等其他支护方式无法比拟的优点，适合城市建筑工程施工，具有较强的竞争力和广阔的发展前景。
作者：赵朝前 单位：四川建筑职业技术学院
