土钉墙是在挡土墙的基础上发展起来的，它与挡土墙相比，它可以使施工工艺简化，而且其适用的范围较广。因此，我们可以对土钉墙技术下一个详实的定义，即它是在土体内设置一定长度和分布密度的土钉体，通过土与土钉体共同发生作用，有效提高土墙整体的刚度、弥补土体抗拉、抗剪强度不足的缺点，增强边坡土体自身的稳定性，从而对土体的有效支护。

 

　　2.土钉墙技术的应用实例

 

　　2.1工程概况

 

　　拟建地上长约100km、宽约15m的某高速公路，地上3层，地下2层，开挖深度为llm左右，该基坑为深大基坑，安全等级为一级。工程的东南西北侧均为山地，其中有一侧为钢筋混凝土灌注桩，剩下的三侧则为土钉墙支护。

 

　　2.2土钉墙施工参数设计以及基坑支护方案的选取

 

　　2.2.1施工参数设计

 

　　(1)土钉层数：6层，并用洛阳铲或机械成孔。(2)土钉之间的水平间距：1.2m，并呈倒三角形布置。(3)土钉孔径为100mm，锚筋直径为22mm，长度为6m或者9m不等。(4)倾斜角度：150。(5)孔内注浆用水泥净浆，并保证水泥的硬度在等级为32.5的强度，水灰比为50％。(6)面层喷射混凝土配合比为砂：水泥：石子为2：l：2。

 

　　2.2.2基坑支护方案的选择

 

　　通过对土质、边坡受力、变形、基坑挖深等的分析，本工程基坑支护的设计方案为土钉墙支护。土钉墙支护的一大优点就是它能够满足稳定性的要求、工期短、投资少。整个工程支护如果选用土钉墙支护，仅需85万元。最后经过研究决定，本工程基坑支护采用土钉墙加预应力锚杆的支护方式进行。那么综合了二者之间的优点，可以使整个施工的总体安全系数有一个较为明显的提高、稳定性方面也较良好、造价低，总的费用为120万元即可。相对于护坡桩支护方式要节约了很多资金。

 

 

　　土钉墙主要是由原位岩(土)体、土钉和喷射混凝土板组成。①原位岩(土)体：即开挖刷坡后未经扰动的原状岩体。②土钉：由钢筋和高强度水泥浆共同组成，土钉间距1.2m，梅花形布置，用Q2J-100B型潜孔钻机钻成φ100mm的圆孔，高压风吹净孔内碎屑、浮尘。插入圆钢筋并使其居中，然后压入M30水泥砂浆。③墙板：土钉墙的墙板采用喷射混凝土，厚度20cm，分2层喷射，2层中间设20cm×20cm孔眼φ8的钢筋网，钢筋网与土钉焊接在一起，保证墙板与土体连成整体，采用喷射混凝土可以使墙板完全密贴在凹凸不平的坡面上，并可均匀地填充周围岩体中的空隙和节理，作用主要是防止土钉之间的岩体发生表面脱落。

 

 

　　4.1主要施工工艺流程

 

　　为保证在施工过程中边坡的稳定，采用“分段、逐级、自上而下”的施工方法。其工艺流程为：首层土石方开挖一人工修坡一喷5cm混凝土一土钉放样一钻机就位一钻孔成孔清孔一土钉安装一注浆一挂钢筋网一喷射第2层9cm混凝土一喷射1cm水泥砂浆一下一层土钉施工。

 

　　4.2土钉墙施工方法

 

　　4.2.1路堑挖方施工

 

　　根据施工地段的地质、水文和施工季节的实际情况，施工机具、施工周期及现场施工流程的相互衔接，确定适宜的开挖深度和长度。本段施工土钉的作业高度确定为每层挖深2.5m，纵向分段开挖长度40～60m。

 

　　4.2.2刷坡

 

　　边坡预留的0.2～0.5m的保护层采用人工刷坡，机械配合清运。刷坡到位并经检验合格后及时进行下道工序。

 

　　4.2.3喷射第一层混凝土

 

　　第一层喷射厚度为5cm。混凝土喷射机采用HW-5P转子式喷射机干喷法施工，混凝土拌料采用350L搅拌机拌和。干喷法施工的关键是控制水灰比和回弹量。水莰比由实验确定，该段最佳水灰比为0.42；回弹量主要通过施工工艺来控制，采用S形循环法或圈形循环法喷射，喷头尽量垂直受喷面，保持0.8～1.5m的距离。

 

　　4.2.4施工土钉

 

　　待第一层混凝土强度达到设计的70％后，采用潜孔钻机完成钻孔，成孔后用高压风吹孔，然后插入杆体，为防止杆体偏移中心，杆上每2m设固定的支架.保证土钉保护层厚度。然后压人M30水泥砂浆。砂浆注浆压力0.2MPa，注浆须连续灌注，注浆时，注浆管插至距孔底250～500mm处，孔口部位设置止浆塞和排气管。中途停止30min以上时，注浆泵及管路应及时润滑。土钉砂浆强度达到设计70％以上后挂钢筋网，土钉安装钢垫板。

 

　　4.2.5喷射第2层混凝土及养生

 

　　注浆完毕，经检验合格后，开始坡面清孔，喷射第2层混凝土。施工工艺同第一层。喷射混凝土前期强度上升较快，应在初凝后及时养护，时间l0～14d。土钉墙每隔15～20m设置一道伸缩缝，面层设置泄水孔，呈梅花形布置，间距2.5m，泄水孔进口设置无砂混凝土反滤层。

 

 

　　为了解土钉墙的稳定情况和受力特征，取最大墙高处为测试断面，在不同高度的土钉上分别埋设GJL-2型钢弦式钢筋计，其布置为分别在第2、6、10、ll、14、17排，距面板1m、3m、5m、7m、9m处。

 

　　5.1土钉的应力分布

 

　　土钉拉力沿土钉长度呈曲线分布。离面板愈近，钢筋受力愈小，随着埋入长度的增加，钢筋受力逐渐增大，但钢筋受力达到某一数值后，受力又减小了，而且实际受力比设计小的多。同时，土钉墙的上部和下部土钉拉力沿长废呈双峰值分布，而在其中部为单峰值，这说明在同一条土钉上，土钉和土的摩擦力存在峰值点，而且峰值点两边摩擦力的方向是相反的。因此，土钉墙的上部和下部土钉上，土钉与土的摩擦力不止一次改变方向，进一步说明土钉拉力沿长度分布是复杂的。

 

　　5.2土钉的最大拉力和潜在的破裂面

 

　　土钉最大拉力出现在墙的中部，上部和下部的受力均较小。该墙的水平位移很小，最大发生在墙顶。由此可见，土钉的受力状态并不取决于水平位移的大小，而是与潜在的破裂面有关。土钉墙潜在的破裂面位置可用各排土钉最大拉力的连线近似表示。通过比较可以看出：在墙体的上下部分破裂面位置较为接近，而在墙高中部实测破裂面较理论破裂面接近墙面。

 

 

　　土钉墙竣工后，经过半年以上的观测，墙面水平变形很小，墙体稳定，保证了工程质量。因此，可以断定本地段的土钉墙从安全性和作用原理上是合理可靠的。通过上述对土钉墙在深基坑支护中的应用的介绍，可以知道得出如下两个方面的结论：（1）施工效果上的良好性。工期短，锚喷的工作面广泛，竣工之后，每天有专业的技术人员对边坡进行观察和测量。基坑的边坡位移甚小，而且在倾斜角度方面也变化的极小，没有任何的破坏痕迹。这就表明，土钉墙技术取得了较大地成功和较为顺利的进展。（2）利用土钉墙技术，可以大大地节省资金的投入，取得可观的经济效益。