1.1土钉墙支护工艺的概念

 

　　土钉墙施工工艺是一种在原位土体之上加设相应钢筋的施工技术，其作用是为了维护土地开挖过程中土体边坡的稳定性，具体是在天然的土体使用土钉进行就地加固，同时在边坡的表面喷射相应的面层混凝土，进而粘合形成一个类似墙体的结构，能够有效抵挡墙后的土压力，进而能够起到有效维护开挖面稳定的目的，因而这种结构被称为土钉墙。

 

　　1.2进行土钉墙支护的具体工作原理

     （１）土钉墙的工作原理

 

　　自然土体所能承受的抗剪强度以及抗拉强度都相对较低，但是土体有着自身结构的整体性，这样能够有效维持土体的保持一种直立的边坡状态，当直立状态超过一定的临界值时，土体会因此发生没有征兆的破坏现象。因此在建筑施工过程中通常要采取相应的保护措施，一般情况下采取的措施都是基于相应的被动机制，主要的作用为阻挡土体结构后面所承受的土压力，进而能够维持土体的整体稳定性。土钉墙护坡施工工艺技术在发生作用时，在土体内部设置相应长度以及一定密度的土钉，这些土钉与土体同时发生作用，能够有效弥补土体强度的不足，这种护坡机制能够有效增加土体结构自身稳定性的主动约束机制，在相互作用下，能够有效发挥土体结构的稳定性，同时能够充分发挥突击结构自身的强度潜力，能够有效提高土地的整体刚性，能够增强土体的抗拉、抗剪强度，对土体的塑性变形有很好的延迟作用，同时能够对边坡的变形以及破坏的性状起到良好的改良作用，能够有效避免出现突发性塌滑现象，能够有效增强土体的整体稳定性。

 

　　（２）土钉的工作机理

 

　　可以将土钉墙中土钉的工作机理进行概括为下面的几个方面

 

　　①、土钉能够对骨架起到箍束的作用。

 

　　由于土钉自身具有的特性以及土钉间的空间组合能够对整个土体的变形作用产生一定的约束，进而将整个复合土体约束成为一个有机的整体。

 

　　②土钉能够起到分担作用。

 

　　在土钉墙中，土钉会与土体进行结合共同承担相关的外荷载以及土体的自重应力，有其事当土体处于一种塑性状态时，土钉所能起到的分担作用将会更加明显和强烈。③土钉能够起着应力传递与扩散的作用。

 

　　④土钉墙能够对坡面变形起到良好的约束作用。

 

 

　　2.1土钉墙的施工优势，

 

　　土钉墙护坡工艺的施工优势体现在下面几个方面：

 

　　①有着良好的经济效益。依据一个源自欧洲工程专家的说法，对于开挖大约10m深的土坑，如果采用土钉可以相对于那些采用锚杆地下连续墙或者采用柏林墙的护坡工艺在工程投资方面大约能减少10到30%。而根据我国的施工经验，如果采用相应的土钉+锚杆护坡工艺比相应的挖孔+锚杆护坡工艺能够节省大约40%的工程投资。

 

　　②施工设备方面。在施工过程中会用到的土筋施工钻具以及混凝土喷枪具有更小的尺寸，更加轻便，而且噪音更低。这种优势有其体现在城市建筑施工过程中，施工设备的进场施工过程会产生很小的震动和噪音。

 

　　③施工方式较为灵活性。施工速度相对较快，在基坑开挖之后容易成型，具有很大的灵活性，同时在开挖过程中能够适应不同的土层条件以及施工条件。

 

　　④施工效果明显。施工的结果表明，使土筋发挥作用时会产生很小的位移，这种位移幅度相当于Peck（1969）分类中的良好支挡系统；而且土钉在基坑开挖之后及时进行施工，工序紧随相应的开挖面。这样能够减少对于土层的扰动作用，同时能够减少对于临近建筑的扰动作用。

 

　　2.2此外土钉墙还有一些局限性，具体而言有：

 

　　①在土钉的施工过程中首先开挖大约为1～2m深的基坑，土层要维持无支护作用的状态约为几个小时，直到喷射相应的喷射混凝土以及安装相应的土钉。这要求土层具有一定程度的“凝聚力”或者说胶结力。否则，就会增加相应的施工难度以及造价水平。

 

　　②土钉施工过程中对坡面要求较高，不能有水渗出，如果存在地下水渗出现象，则容易造成局部塌滑现象。

 

　　③在软土中不适合采用土钉。软土土质有着较小的摩擦力，因此为了能够增强土体的稳定性，必然会增加土筋的长度，同时增加相应的土筋密度，这无疑会增加相应的工程成本。

 

 

　　3、1工作面的开挖

 

　　土钉墙的施工要伴随着工作面的开挖分层进行施工，在砂性土中每次可以开挖的深度为0.5－2.0m，开挖高度在粘性土中会稍微大一些。一般情况下，相应的开挖高度会等同于相应的土钉竖向间距，这样有利于土钉的施工。而对于每层开挖的纵向长度，则受到土体维持不变形最长时间以及相应的施工流程的影响，一般情况下为10米。开挖过程中使用的机具有着较小的扰动破坏能力，这样才能得到一个较为光滑而规则的坡面。

 

　　3、2布置钢筋网后喷射相应的混凝土面层

 

　　为了防止出现土体松弛和崩解的现象，要尽快进行第一层面层的敷设，厚度大约为50－150mm，而对于那些对永久性支护可以做到两层或三层，厚度一般为100－300mm。其中混凝土的等级不小于C15，混凝土中水泥含量大于等于300Kg/m3，而混凝土的最大骨料尺寸要小于15mm。应间隔一定的时间进行第二次的混凝土喷射作业，为方便施工搭接，通常在每层下部300mm进行保留暂时不进行喷射，同时做成角度为45°的斜面。为了能够使土钉同面层很好的连接在一起，可以在面层与土钉交接的中间加上一块承压板，同时增加相应的加强钢筋。在喷射混凝土过程中，要在面层敷设相应的钢筋网，间距大约为200－300mm，钢筋直径为φ6－φ10，通常配置1－2层。

 

　　3、3安设土钉

 

　　对注浆式土钉而言，钻孔直径约为70－150mm，相应的保护层厚度为25mm。土钉的钻孔误差相对于锚杆较为宽松，在注浆过程中可以不加压力。

 

　　3、4钉及其防腐

 

　　可以选用各种聚合材料作为相应的钉杆材料，但是在具体实践过程中还是较多的使用钢筋，多用50×50×5mm或者60×60×6mm角钢以及粗螺纹钢筋。可以涂抹水泥砂浆防止钢筋生锈。对相应的永久工程，尤其要做好相应的防腐工作。

 

　　3、5边坡表面处理

 

　　对于临时工程，只要相应的喷射混凝土与边坡很好的结合既能达到相应的质量要求。而对相应的永久工程，在边坡表面处理过程中要使工程达到美观的要求，有必要的情况可以采用相应的预制面板。同时面板的背面还可以采取相应的排水措施。

 

　　3、6量测和检测

 

　　工程施工之后要对土钉墙进行相应的变形监测工作，可以在面板后的土体中进行钻孔，安放设置相应的测斜仪对地下地体的变形情况进行观测。同时还要在施工中和施工后过程中，对整个边坡进行整体变形的观测工作。

 

 

　　随着我国市场经济的不断发展，城市化进程也在不断推进，同时各种城市建筑群也逐渐建设起来，城市空间由此显得尤为宝贵，深基坑的开挖与支护成为了一种常见的施工技术，土钉墙支护工期较短，工程造价低，工程效果理想，因而在我国深基坑开挖过程中得到了广泛的应用，本文对其工作机理，施工工艺进行了详细的论述，期望能够为相关的工程实践提供一定的参考作用。