土钉墙是近些年来发展起来用于加固和增强边坡或开挖土体稳定的一种支挡技术，它是由在原位土中“自上而下”设置细长、较为密集的金属杆件(土钉)与土坡表面构成的钢筋网喷射混凝土面层及被加固土体共同作用，形成一个能自稳的和能支挡墙后土体的支挡结构。该工艺一般适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土的基坑支护。与已有的其他支挡技术相比，土钉墙支护技术具有施工容易、设备简单、需要场地小、开挖与支护可以并行、支护成本低，并具有无污染、噪声小、稳定可靠、社会效益与经济效益明显等特点，因而在国内外的边坡加固与基坑支护工程中得到了广泛迅速的应用。

 

　　1.1工程简介

 

　　该基坑工程位于某市主干道旁，拟建建筑物为一栋31层高层，地下2层，框架结构，基坑深度6.0-7.8m，基坑北临城市主干电车道，其它三侧也分别与道路相临，并隔道路有多层住宅楼。经综合考虑该场地的工程条件和技术经济因素，拟采用土钉墙支护体系。

 

　　1.2工程地质与水文地质

 

　　根据岩土工程勘察报告，该场地地层自上而下依次为①杂填土(Q4ml)，杂色，黄褐色，顶部1-2米主要由碎砖块、建筑垃圾等杂物组成，下部主要为回填的风化板岩碎块石、碎屑，碎石粒径30-100mm居多，含量50%左右，稍湿-饱和，松散-稍密。层厚0.5-3.5m，该填土层场地普遍分布。②粉质粘土(Q3dl+pl)，黄褐色，含少量板岩角砾、碎屑，粘土切面较光滑，韧性较好，稍湿，可塑状态。层厚0.40-2.20米。③全风化板岩(Zwhc)，土黄色，散体结构，岩石风化剧烈，遇水易软化，岩芯呈土状及小碎片状，岩体极破碎，岩体基本质量等级Ⅴ级，层厚0.4米。④强风化板岩(Zwhc)，灰黄色-灰褐色，碎裂结构，岩石风化裂隙发育，岩芯呈碎块状、碎片状，揭露层厚0.40-10.30米，。⑤中风化板岩(Zwhc)，灰色，层状结构，岩石风化节理裂隙发育，岩芯呈饼状、柱状，岩体较完整，局部较破碎，岩体基本质量等级Ⅳ级，揭露层顶埋深6.70-17.6米。

 

 

　　2.1土钉墙设计依据

 

　　为了使设计方案做到技术先进、安全可靠、经济合理，土钉墙设计必须以下列资料作为依据：

 

　　1)场地的工程地质勘察资料；

 

　　2)拟建建筑物的基础平面图及对基坑或对边坡的要求；

 

　　3)场地周围已有建筑物和地下管线的情况；

 

　　4)所要求的土钉墙的工作期限；

 

　　5)土钉墙设计施工有关的规范、规程或标准等；

 

　　6)当地的设计施工经验。

 

　　2.2土钉墙设计内容

 

　　土钉墙设计应包括以下内容：

 

　　1)确定土钉墙的平面、剖面及分段施工的长度与高度。

 

　　2)确定土钉的布置方式及孔径与钢筋(管)直径等。

 

　　3)确定施工顺序进行整体稳定性演算。

 

　　4)确定面层及土钉注浆参数。

 

　　5)施工图设计(包括质量控制要求、降排水措施要求、质量检验与施工监测要求等内容)。

 

　　本工程设计具体内容包括土钉的长度、土钉钢筋直径、钻孔孔径、钻孔间距、注浆的强度及压力、支护面层的配筋、钢筋网格的大小、面层的强度及厚度、坡面排水措施等。

 

　　3)采用高压注浆，注浆压力不小于3Mpa，浆液为M30纯水泥浆，浆液中需加膨胀剂，注浆水泥采用32.5Mpa普通硅酸盐水泥。

 

　　4)表面喷砼C20，钢筋网为Φ6.5@200×200mm，厚度δ=100mm。

 

　　5)、沿坡面设置泻水孔，采用Φ100mmPVC管，水平、垂直间距均为2.0m，坡度5%，孔后做反滤层。(见反滤层剖面图)

 

 

　　土钉墙的施工流程 

 

　　本工程主要施工工艺要点如下：

 

　　1)开挖。土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取决于该土体可以自稳而不破坏的能力。在本工程中每次开挖为2.0m，采用人工修坡，使放坡角度满足设计要求。

 

　　2)成孔。土钉成孔前按设计要求定出孔位并做好编号，根据现场的实际情况采用不同的成孔方式，孔距、孔深、倾角必须满足设计标准及规范要求。本工程采用XZ30型潜孔钻机成孔，使用风压1.5-1.7Mpa，孔径Φ90mm，深度4.0m，倾角15度。

 

　　3)安放土钉及注浆。在土钉上安放对中支架，以确保土钉在钻孔中居中，支架沿土钉长度每1.5-2.0m安放一个，支架的构造不能防碍浆液的流动，安放完毕后，采用压力或重力方法将水泥浆注入孔内，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆管应插至距孔底250-500mm处，孔口设置止浆塞和排气管。本工程采用强度等级32.5普通硅酸盐水泥，以3Mpa压力将M30纯水泥浆注入孔内，并掺加一定量的膨胀剂，直到孔口溢浆为止。因本工程回填土缝隙较大，故采用压力注浆使基坑坡面部分位置出现了冒浆现象，针对此现象我们采取了跳跃注浆、分段注浆的方法，即先注1#、3#等奇数号码孔，再注2#、4#等偶数号码孔，并同时采用注2.0m等待20-30分钟再注2.0m的办法，经现场实际操作得到了预期的良好效果。

 

　　4)铺设钢筋网。钢筋网可以采用直径6.5mm-8.0mm的直条或盘圆钢筋焊接或绑扎而成，网格尺寸200×200mm或250×250mm，搭接长度不小于300mm。本工程采用直径6.5mm直条钢筋，200×200mm编制钢筋网，与土钉相接位置牢固连接。

 

　　5)喷射混凝土。喷射前采用高风压清理坡面，并清除挂在网上的碎石，喷枪出口应与坡面保持垂直并保持一定的距离，一般0.6-1.0m，采用螺旋形轨迹喷射混凝土，并及时调整枪头与受喷面的距离及角度，以确保坡面混凝土密实平整及保持较小的回弹率，喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，一般为3-7h。当面层厚度超过100mm时，应分二次喷射，每次喷射厚度在50-70mm为宜。本工程采用喷射C20混凝土，水泥：砂：石为1：2：2(重量比)，弹性模量为2.1×104Mpa，轴心抗压10Mpa，弯曲抗压11Mpa，抗拉1.0Mpa。

 

　　6)安放泻水孔。沿基坑坡面自上而下安放泻水孔，孔径、长度及水平竖直间距视水量大小而定。本工程采用Φ100mmPVC管，长度300mm，水平、竖直间距均2.0m。

 

 

　　施工监测为土钉墙施工过程的一个重要内容。通过采取适当的监测手段，能够随时掌握土钉墙施工过程中周边环境的变化及支挡土体的稳定状态、安全程度和支挡效果，及时为设计和施工反馈信息、修改完善设计与施工方案，及时提出加固措施、预防突发事故的发生。同时，监测资料还可以作为检验和评价支挡结构稳定性及设计施工质量的依据。本工程监测的内容包括水平和竖向的位移，经过施工期间现场检测数据显示基坑边坡水平位移小于17mm，竖向位移小于12mm。根据监测结果，基坑边坡总体变形情况较好，整个支护体系上安全有效的，达到了预期的良好效果。

 

 

　　由于本工程基坑深度较小，采用土钉墙技术能够满足设计和周围环境的限制要求，并且该支护体系拥有操作方便，施工速度快，造价低，对场地要求低，安全可靠等特点，相对于其它的支护体系能够产生良好的经济效益，这些特点已经被国内外的界内人士认可，并具有良好的发展前景。