土钉墙天然土体中置入土钉杆件，由钢筋网片与土钉就地加固后喷射混凝土并与喷射砼面板相结合，形成一个与类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持基坑土体开挖面的稳定，这个挡土墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、植筋、注浆来设置的，一般设计采用砂浆锚杆，也可以直接插入角钢、螺纹钢筋形成土钉。

 

　　 土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方等工程，边坡稳定安全性较高。

 

 

　　 土钉墙具有以下特点：

 

　　 （1）施工不单独占用场地，结构轻，柔性大，对现场狭小，放坡困难，相邻建筑物较近时具有优越性。

 

　　 （2）随基坑开挖逐层分段施工作业，不占或少占单独作业时间，施工效率提高，整体缩短施工周期。

 

　　（3）土与土钉共同工作的复合体，通过土钉的抗拉、抗剪、抗弯的特性显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。

 

　　（4）施工设备简单。

 

　　（5）减少土方开挖量，降低了放坡系数，明显的降低了施工成本。

 

　　（6）施工噪音、振动小，不影响环境。

 

　　 （7）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。

 

 

　　 土钉墙支护主要适用于：

 

　　 （1）有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡

 

　　 （2）适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况

 

　　 （3）对于标准贯入击数（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济

 

　　 （4）对于朔性指数Ip>20的土，必须注意仔细评价其蠕变特性后方可采用

 

　　 （5）对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层不适用土钉法

 

　　 （6）不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用。

 

　　 （7）土钉不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构

 

　　 （8）不宜适用于基坑深度超过18m，使用期限超过18个月

 

 

　　 土钉墙支护锚杆一般采用砂浆锚杆，也可使用Ф18～Ф32的螺纹钢筋或Ф50钢管制作，并采用高压注浆而形成。其抗拔力主要由锚杆与土体的磨擦力及一部分抗剪力组成。在被支护土体表面铺设钢筋网并喷射一定厚度的混凝土，调节各锚杆及土体应力分布，使其与土体共同作用，弥补土体自身强度的不足，并通过增强边坡土体自身稳定性，形成复合土体，不仅有效地提高了土体的整体刚度，又弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用，土体自身结构强度潜力得到充分发挥，有效地减弱了边坡变形和破坏性状，显著提高了整体稳定性。土钉墙支护施工一般工序为：（1）对局部开挖修整后的土壁进行一次喷射砼（2）布孔、成孔（对于击入型土钉需经过支护稳定性分析后方可采用）（3）置入锚杆进行压力注浆，在第1次喷层上安装绑扎钢筋网和固定锚头，然后喷砼到设计厚度。特殊情况下也可将上述程序进行调整变通使用，可以先装锚杆后喷砼，施工灵活性较大。

 

 

　　 1、土钉墙技术要点

 

　　 土钉墙支护施工技术要点主要包括：施工机具、原材料控制，土方分层开挖、布孔、成孔、钢筋制作安装、注浆、喷射混凝土面层、导流管安装及缺陷处理等工序要求。

 

　　 2、土钉墙施工准备

 

　　 （1）施工机具喷射机应符合下列规定：

 

　　 ①密封性能良好

 

　　 ②输料连续、均匀

 

　　 ③生产能力(干混合料)为3～5m/h

 

　　 ④允许输送的骨料最大粒径为25毫米

 

　　 ⑤输料距离水平不小于100米；垂直不小于30米

 

　　 ⑥空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求。压风进入喷射机前，必须进行油水分离。

 

　　 ⑦混合料的搅拌宜采用强制式搅拌机。

 

　　 ⑧输料管应能承受0.8兆帕以上的压力，并应有良好的耐磨性能。⑨供水设施应保证喷头处的水压为0.15～0.2兆帕。

 

　　 （2）原材料控制

 

　　 ①砂：宜选择中粗砂，细度模数大于2.5

 

　　 ②石：卵石或碎石均可，骨料最大粒径不宜大于15mm（减少回弹率和骨料在管道里的堵塞）

 

　　 ③土钉：长度宜为开挖深度0.5～1.2倍，强度、刚度满足规范及设计要求

 

　　 ④钢筋网：采用I级钢筋、Φ6～10

 

　　 ⑤水泥：优先选用普通硅酸盐水泥，当地下水含有腐蚀介质时根据具体腐蚀介质选用适用的水泥

 

　　 3、土钉墙施工技术

 

　　 （1）土方开挖

 

　　 土钉支护的土方应分层逐段开挖，墙面坡度不宜大于1：0.1，每层开挖深度一般为2m，每段长度可取18m，具体依据设计文件的分层深度和分段距离按作业顺序施工，协调好土方开挖和基坑支护的配合，上层面层到设计强度的80%后方可开挖下层土方。采用挖掘机进行土方作业时，需测量控制严禁边坡出现超挖，边坡应留100~150mm人工进行清坡，以保证边坡凭证并符合设计规定的坡度。

 

　　 （2）排水

 

　　 在面层背部一般应插入长度为400~600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，排水管间距可为1.5~2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。

 

　　 （3）初喷混凝土

 

　　 喷射混凝土前应对机械设备、管道等进行全面检查及试运转，清理作业面，设好控制厚度标志。分段分片依次进行，同一段内喷射顺序应自下而上，段片之间层与层之间做成45°角的斜面，以保证前后搭接牢固凝结成整体。喷头与作业面尽量垂直，并保持0.6~1.0m的距离，保证喷射表面平整，湿润光泽。

 

　　 （4）布孔、成孔

 

　　 土钉成孔前，应按照设计要求定出成孔位置并做出标记和编号。土钉成孔采用锚杆工程钻机或洛阳铲钻孔，钻进过程中严禁使用水钻，以防周边土质松化，开孔时对准孔位徐徐钻进，待达到一定深度且土层较稳定时方可加速钻进。成孔过程中应做好成孔记录，按编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量等。应将取出的土体与初步设计时所认定的加以对比，有偏差及时反馈设计单位。钻孔不得扰动周围地层，钻孔后清孔采用高压风吹2~3min，把孔内渣土吹干净，对孔内出现的局部渗水塌孔立即处理。成孔后应及时安设土钉钢筋并注浆。

 

　　 （5）安装土钉、注浆

 

　　 土钉置入孔中需保证土钉处于钻孔中心部位。土钉置入孔中后，可采用压力注浆，压力注浆采用二次注浆法：一次注浆导管应先插至距孔底250~500mm处，并在孔口设置止浆塞和排气孔，以低压0.4~0.6MPa注浆，同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部冒出，导管离孔口0.5~1m时改为高压1~2MPa注满，并保持高压3~5min；二次注浆管采用Φ20钢管，应先固定在土钉上与土钉同时置入孔中，待一次注浆完间歇24h后进行二次注浆，压力控制在0.5~2.0MPa。

 

　　 采用钢管代替钢筋杆体时，应使用高压1~2MPa注浆，从钢管端头开始压力注浆，注满后及时封堵，让压力缓慢扩散。

 

　　 向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1。每次向孔内注浆时，应预先计算所需浆体体积并根据注浆泵的冲程数计算应向孔内注入的浆体体积，以确认实际注浆量超过成孔的容积。

 

　　 （6）编制钢筋网、安装连接件

 

　　 钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不小于20mm，钢筋网应延伸至地表面，并伸出边坡线0.5m。钢筋网片用焊接或绑扎而成，网格允许偏差为±10mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或300mm，如为单面搭接焊则搭接长度不小于钢筋直径的10倍。

 

　　 土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网连接时，相互之间应可靠焊接。

 

　　 当采用钢管杆体时，钢管通过锁定筋与加强筋焊接。

 

　　 （7）复喷混凝土面层

 

　　 复喷混凝土面层应在经验收确认钢筋网敷设、连接均符合要求后进行，喷射混凝土面层至设计厚度，其工艺要求与喷射第一层混凝土要求相同，待终凝后加以养护。

 

　　 （8）地表排水、基坑排水

 

　　 基坑四周支护范围内德底边应加以修整，构筑排水沟和硬化地面，防止地表降水渗透。靠近基坑坡顶宽2~4m的地面应适当垫高，并里高外低，便于水流远离边坡。为排除基坑内渗水和雨水，应在基坑的四周设置排水沟及集水坑，以便产生的渗水和雨水及时排除。

 

　　 （9）监测

 

　　 对于土钉墙基坑支护工程，监测工程是非常必要的。最为直观和最为重要的监测是土钉墙顶面的水平位移和垂直位移。对土体内部变形的监测，可在坡面后不同距离的位置布置测斜管，用测斜仪进行观测。做好施工期间的监测，可以达到信息化施工的目的，对保证工程质量和安全具有重要意义。

 

 

　　 1、安全技术

 

　　 施工前，应认真检查和处理锚喷支护作业区的危石，施工机具应布置在安全地带。

 

　　 锚喷支护施工时，应遵守下列规定

 

　　 ①锚喷支护必须紧跟开挖工作面

 

　　 ②喷射作业中，应有专人随时观察边坡变化情况

 

　　 ③锚杆施工宜在喷射混凝土终凝3小时后进行。

 

　　 施工中，应定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。喷射机、水箱、风包、注浆罐等应进行密封性能和耐压试验，合格后方可使用。处理机械故障时，必须使设备断电、停风。非操作人员不得进入正进行施工的作业区。

 

　　 2、环境保护职业健康保护

 

　　 锚喷支护施工中，在保证顺利喷射的条件下，增加骨料含水量，加强作业区的局部通风，降低粉尘浓度。

 

　　 喷射混凝土作业人员工作时，宜采用防尘口罩、防尘帽、压风呼吸器等防护用具。

 

　　 原材料与混合料的检查应遵守下列规定：

 

　　 ①每批材料到达工地后，应进行质量检查，合格后方可使用

 

　　 ②喷射混凝土的混合料和锚杆用的水泥砂浆的配合比以及拌和的均匀性，每工作班检查次数不得少于两次；条件变化时，应及时检查

 

　　 喷射混凝土抗压强度的检查应遵守下列规定：

 

　　 ①喷射混凝土必须做抗压强度试验；当设计有其他要求时，可增做相应的性能试验

 

　　 ②检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在工程施工中抽样制取。试块数量，每喷射50～100立方米混合料或小于50立方米混合料的独立工程，不得少于一组，每组试块不得少于三个；材料或配合比变更时，应另作一组

 

 

　　 综合土钉墙支护技术，在达到支护边坡稳定安全的同时，它还具有以下优点：

 

　　 1、相对于连续墙加内支撑、排桩等基坑支护形式降低工程成本

 

　　 2、随基坑土方开挖，即可施工支护，施工效率提高，整体缩短施工周期

 

　　 3、施工噪声和振动小，无污染，施工文明

 

　　 4、工艺简单，设备小，可以最大限度地利用施工场地

 

　　 5、不占用空间，给挖土、结构施工带来很大方便

 

　　 实践证明土钉墙围护方案在基坑施工中的应用十分成功，不仅效果好，而且造价省，有针对性，收到了明显的经济与时间效益。