一、土钉墙支护与喷锚支护的工作原理

 

　　1、土钉墙支护与喷锚支护概念的对比

 

　　（1）土钉墙指的是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射混凝土面板相结合，进而形成的与重力挡墙类似的挡墙，这种挡墙就是土钉墙，它可以非常有效地对来自墙后的土压力进行抵抗，进而起到了稳定开挖面的作用。在土钉墙的设计中我们一般是通过对钻孔、插筋、注浆的设置来实现的，而土钉普遍由砂浆锚杆、角钢以及粗钢筋所构成，其整体的做法和在矿山加固坑道时所使用的喷锚网加固岩体的方法非常相似，所以土钉墙加固有时也会被称为喷锚网加固。

 

　　（2）而喷锚支护是通过高压将水泥混凝土喷射到事先打入岩层中的金属锚杆上，然后通过他们的联合作用对岩层进行加固，当然，有些情况下我们亦可以单独加固而不需要其联合作用。这种支护方式可以分为两种：临时性支护以及永久性支护。其中，喷混凝土不仅能够当做洞室围岩的初期支护，还能够当做永久性支护。在喷锚支护中，一般通过锚杆、混凝土喷层以及围岩所共同构成的体系来对岩体进行加固，以起到遏制岩体松动、分离的效果。针对岩体较为破碎的情况，我们还能够使用丝网对这些小岩块进行拉挡，最终起到增强混凝土喷层的作用。

 

　　2、土钉墙支护与锚喷支护作用机理不同

 

　　（1）土钉墙的作用机理。土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝十面层和必要的防排水系统构成的挡土结构，简单地说土钉墙应具备‘土’，‘钉’，‘墙’三个基本特征。土钉作为加固（锚固）现场原位土体的细长杆件，通常采用土中钻孔、放入钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力，在土体发生变形的条件下被动受力，并主要承受拉力作用。结构中土钉是主要受力构件，但不是必须的唯一构件；面层尽管是次要受力构件，但不可或缺，且在软土中的作用很大；被加固土不能认为是构件，却也是复合结构的组成部分。其加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样，它是在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的。被支护的土体在置入土钉后稳定性得到改善，土钉对土体变形有约束作用。

 

　　（2）锚喷的作用原理。锚杆喷射混凝士，简称锚喷，最早在地下围岩工程中应用，其基本构件即锚杆和喷射混凝上。其中喷射混凝土为主要受力构件，锚杆的作用是固定危石或改善围岩的应力状态。作用机理以喷射混凝土面层为研究对象，面层后的土体和伸入岩层中的锚杆作为荷载，当土的侧压力与锚杆的水平拉力保持水平方向的相等时，面层即达到平衡状态。

 

　　3、土钉墙支护与喷锚支护施工范围不同

 

　　（1）对于土钉墙支护而言，施工中的基坑深度普遍要小18m，而且使用的期限要不大于18个月。适用于地下水位以上以及经过人工降水的粘性土以及粉土等地基中，对于淤泥杂土以及没有经过降水处理的地下水位以下的土层地基则不能够使用这种支护方式。

 

　　（2）喷锚支护适用于钢筋混凝土排桩墙以及地下连续墙，其在使用中对于地基所产生的锚固力要求较高，否则不能够产生效果，一般在需要地基土能提供锚杆较大的锚固力，在砂土地基以及粘土地基中使用较多，而在软粘土中我们一般不使用。

 

　　1、工程概况

 

　　某商业大厦地下1层，地上住宅层数为29层，地上商场为3层。建筑结构形式为框架一剪力墙结构，建筑结构类别为一类，防火设计的建筑分类为一类，耐火等级为地上一级，地下一级，地下室抗渗等级为S6，六度抗震，基坑开挖深度约4.7-6.5m。从地质情况看出，基坑边坡土较为松散，挖土深度范围内有淤泥层，各土层厚度不均匀，边坡属不稳定边坡，基坑边坡只有采取可靠的支护措施，才能确保基础施工的安全。根据实际现场土质情况，并结合经济、工期等因素，本工程基坑护壁采用土钉墙+喷锚复合支护施工。

 

　　2、土钉墙+喷锚复合支护施工

 

　　（1）放坡、修坡

 

　　基坑分三层开挖，故基坑壁按二次放坡，第一次放坡坡度l：1，第二次放坡坡度1：1，若遇阴雨天气，边坡放坡适当放大；对开挖后的边坡段，用铲锹进行切削清坡；施工人员跟班与挖土机配合作业。

 

　　（2）锚钉制作。①锚钉：采用X18钢筋制成，入土长度4.5m（用于施工区域间的临时性壁坡）；采用。加钢管制成，入土长度9m（外围相对永久性的壁坡）。②用风镐管汽锤振锤入土层，随时观察并校正锚钉杆，使之平直锚入壁坡。③锚钉设置间距；上下两排错开梅花状布置@1500mma④钢管锚钉注浆；水泥浆按M10标准拌制，注浆完毕立即用水泥袋将锚钉端部进行封堵。

 

　　（3）钢筋网片安装。①在喷射混凝十前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度要求，一般≥25mm。②钢筋采用（Q235）Φ6.5@250250；加强筋（2根II级钢筋直径18mm）。③钢筋网片可用焊接或绑扎而成，钢筋网铺设时每边的搭接长度不应小于一个网格边长或250mm，上下坡钢筋的绑扎≥300mm）。

 

　　（4）锚钉端部焊接。锚管端部应与加强筋、钢筋网片及垫块等相互焊接。由里向外依次为：钢筋网片、水平加强筋、端头井字垫块。

 

　　（5）喷射细石混凝土面层。①喷射混凝土的强度等级为C20，厚度为80mm，其配合比为水泥：砂：细石：水==1：2：2：0.45；水泥为普通硅酸盐42.5级，碎石最大粒径不超过15mm，砂为中粗黄砂。②喷射顺序是由上而下，喷头与受喷面距离控制在lm左右，喷射方向垂直于受喷面。在钢筋部位，应先喷填钢筋和锚钉后方，然后再喷射其前方，以免其后出空隙。③喷射面宜二次喷射，第一次喷射厚度在50mm左右，在第一次混凝土层初凝前进行二次喷射。④在继续下层喷射作业时，清除施工缝接合面上浮浆层和松散碎石，并喷水使之湿润。

 

　　3、施工监测

 

　　为确保施工安全和基坑开挖的顺序进行，从围护工程开始施工至地下室底板完工，应进行全过程的施工监测，以便及时掌握施工全过程围护结构、周围土体的受力与变形情况，及时掌握基坑开挖对周围环境、尤其对建筑物、道路的影响程度，以便在监测信息指导下，及时采取有效措施、调整施工方案，避免基坑开挖的重大事故发生，减少事故带来的经济损失和社会影响。

 

　　4、实施效果

 

　　由于施工前对支护方案进行了充分论证，对一些关键技术做到有效控制，同时在施工中组织严密，方法得当，措施到位，并严格按施工工艺和顺序进行操作，取得了较好效果。

 

　　（1）节省了施工工期，比计划提前了lOd。

 

　　（2）经连续监测，坑壁土体的水平位移、坡顶沉降量、周边道路地面垂直位移以及坑壁顶部硬壳层和土钉极限抗拔力等，均满足了规范和设计要求。

 

　　（3）采用土钉+喷锚复合支护技术，确保了基坑土体的整体稳定，避免了基坑开挖对周边环境的不利影响，达到了预期的目的。

 

 

　　综上所述，在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙+喷锚复合支护以其经济实用安全可靠的特点优势正逐渐得到越来越广泛的运用。