土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。该技术应用较为广泛，但其理论研究却落后于工程实践，特别是对于土钉支护软弱岩质边坡工程的研究则更少，因此，本文对土钉墙支护相关技术进行探讨。

 

 

　　土钉墙支护技术是一种原位土体加固技术，由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成。该项技术形成于20世纪70年代，发展于20世纪80年代，20世纪90年代以来，该项技术在我国已成功应用于非软土场地基坑支护，基坑深度已突破20m，利用水泥土桩组合式土钉墙支护技术，使该项技术能够应用在不降水的高水位地层。

 

　　土钉墙支护技术是通过原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力，因而能大幅度降低支护造价，一般比桩墙式支护结构节约费用30％～60％，而且施工期短，具有显著的经济效益。土钉墙一般适应于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和微粘性砂土(N≥5的砂质土和N≥3的粘性土)，不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土。

 

　　钻孔注浆土钉为最常用的土钉，一般采用16～32mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋，置于Φ70～Φ120mm钻孔中，采用强度等级不低于M10的水泥浆或水泥砂浆注入孔中形成。水泥浆水灰比一般为0.5左右，水泥砂浆配合比一般1：1～1：2，水灰比为0.38～0.45。注浆土钉设定位支架以使钢筋居中，孔口宜设置止浆塞及排气管。

 

　　打入式土钉一般采用钢管等材料打入土中形成。打入式土钉一般钉长较短，施工简单快速，但不易用于密实胶结土中。当打入钢管为周围带孔的闭口钢管时，可在打入后管内注浆，增强土钉与土的粘结力，提高土钉的抗拔能力。注浆方式有低压注浆与高压喷射注浆等方式。土钉长度一般为开挖深度的0.5～1.2倍，间距为1～2m，与水平夹角一般为5°～20°，适用的土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1。

 

　　面墙为土钉墙的重要组成部分。一般由Φ6～Φ10mm、间距150～300mm的钢筋网，强度等级不低于C20的喷射混凝土组成，面层厚度一般为80～150mm。为保证土钉与面墙的有效连接，可采用加强钢筋与土钉和分布钢筋连接，也可采用承压垫板方法连接。

 

 

　　2.1土钉墙的工作机理

 

　　土钉墙的工作机理实质就是土钉、面墙与原状土三者共同作用机理。通过土钉、面墙与原状土体的共同作用，形成以主动制约机制为基础的复合体，具有明显提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减小土体侧向变形，增强整体稳定性的特点。因此其性状主要由土钉的的设置密度、长度、土钉抗拉和抗弯(剪)强度、土钉与土体的粘结强度、面墙刚度、土钉与面墙接合程度、原状土体性状、坡顶荷载、开挖深度等因素综合确定。

 

　　据对土钉墙工作机理的研究表明，土钉在土钉、面层和原状土复合土体中所起的作用主要有以下几点：

 

　　(1)土钉对复合土体起着箍束骨架作用，这是由土钉自身刚度与强度以及它在土体内的空间分布作用所决定的，它具有制约土体变形、增强复合土体整体性与稳定性的作用。

 

　　(2)土钉分担荷载作用，这是由于土钉具有很高的抗拉、抗剪强度和刚度，所以在土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移。特别当土体开裂时，土钉的分担作用更为突出，从而延缓复合土体塑性区的开展及渐近开裂面的出现。

 

　　(3)土钉的应力传递与扩散作用，依靠土钉与土体的相互作用，土钉将所承受荷载通过土钉向土体深层传递及周围扩散，从而降低复合土体的应力水平，改善变形性能。

 

　　(4)土钉对面层的约束作用，土钉使面层与土体紧密接触，从而使面层能够约束与限制土体的侧向鼓胀变形量与开裂面的开展程度。

 

　　土钉墙的破坏特征主要由土钉设置密度、长度、土钉直径、土钉与土体的粘结强度、面层刚度及面层与土钉接合程度等决定。由于土钉、面层的制约作用，导致复合土体整体稳定性能增强，因而土钉墙复合体破坏一般不发生连续破坏滑动面，但会出现不连续的竖向开裂，并发生较大的水平位移。2.2土钉的抗拔及弯、剪作用

 

　　土钉在土钉墙复合体中所起的作用实际是土钉拉、剪、弯共同作用的结果。根据研究表明，土钉的抗拔能力占据主要因素，伴随着土钉抗拔承载力的发挥，土钉的抗弯、剪作用随之发挥出来，但作用有限，并且此时一般土钉已接近或达到抗拔破坏状态。因此，工程应用中为简化计算，一般不考虑土钉的弯、剪作用或作为安全储备。土钉的弯、剪作用对于限制或约束土体开裂面的连续开展及变形剧增、土坡突然失稳的作用是不可低估的，应进一步开展对其作用机理的研究，使土钉墙设计方法更加合理。

 

　　2.3面层刚度与土钉连接要求

 

　　根据研究表明，对于不设置面层的土钉复合体，其浅层滑移机理与不设置土钉的相似。设置具有一定刚度的面层，能有效地限制土坡侧向变形。因此土钉墙设计中，不能忽视面层的作用，并要求面层具有一定刚度，能与土钉紧密连接。当土钉施加一定的预紧力，则土钉墙对土坡稳定的制约作用愈明显。

 

　　2.4土钉墙技术在软土及高水位地层中的作用

 

　　由于在软土地层应用土钉墙技术往往使得土钉设置密又长，造成支护方案不经济，并且由于软土地层徐变与流变的影响，软土地层一般不宜采用土钉墙支护技术。随着软土加固技术的发展，采用多向土钉支护及土钉墙与土体加固组合技术已使土钉墙技术成功应用于软土地层，目前国内在软土地层土钉墙支护深度已达12m。采用止水与土钉墙结合技术，使土钉墙技术在不降水的高水位地层得到成功应用，从而拓宽了土钉墙技术的应用范围。今后若能对土钉墙机理作更深入的研究，势必能促进土钉墙支护技术乃至深基坑支护技术水平的提高与发展。

 

　　土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。此外，由于土钉墙能充分利用土体的自承能力的特点，与喷锚支护相比，其造价低，施工方便。因此在条件允许的情况下，采用土钉墙支护，可以大大节省投资。