某高层建筑基础工程呈南北走向，建筑结构南北长约104.9米，东西宽约41米。本工程内基坑坑口总长114.9m，宽51m，深约12.45m，支护工程安全等级为一级。本工程预计开挖深度为12.45米左右，坑壁土层主要为黄土层，土质基本均匀，采用土钉墙支护。根据工程实际，支护利用机械成孔，采用HRB335热轧带肋钢筋作土钉；孔内注浆体强度等级M15；用￠6.5网片钢筋；面层采用C20混凝土喷射；喷射混凝土厚度80mm。

 

 

　　土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙的加固机理，就是土钉、面墙与原状土三者共同作用。通过土钉、面墙与原状土的共同作用，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，减少土体侧向变形，增强整体稳定的特点。因此其性状主要由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，其中土钉的工作性状起决定性的作用。

 

　　1、土钉的作用

 

　　而土钉的作用有以下主要特点：

 

　　（1）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，他具有制约土体变形、增强复合土体整体性与稳定性性的作用。

 

　　（2）土体分担荷载作用，这是由于土钉自身具有很高的抗拉、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，土钉将承担全部下滑土体重量，约束土体滑动，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，土钉将所承受的荷载通过土体全长向土体深层传递及周围扩散，从而销弱复合土体的水平应力，改善复合土体的变形性能。

 

　　（4）土钉对面墙的约束作用，土钉使面墙与土体紧密贴合，从而使面墙能够约束并限制土体的侧向膨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的设置密度、长度、土钉的直径、土钉与土体的粘结强度、面墙的刚度、及面墙与土钉接合强度等因素决定。由于土钉和面墙的相互制约作用，导致复合土体整体稳定性能增强，因此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，并在坡上端出现较大的水平位移。

 

　　2、土钉在土钉墙中的作用

 

　　土钉在土钉墙复合体中所起的作用实际是土钉的拉、剪、弯拉共同作用的结果。土钉的抗拔能力是最主要因素，起着主导性作用，伴随着土钉抗拔承载力的发挥，荷栽向土钉的集中、剪切变形的增加，土钉的抗弯、抗剪作用随之持续发挥出来，但作用有限，并且此时一般土钉已接近或达到抗拔破坏临界状态。因此，工程应用中为了简化计算，一般不再考虑土钉的抗弯和抗剪作用，这是偏于安全的。尽管如此，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，应进一步开展对其定性、定量方面的研究，使土钉墙的设计方法更加合理。

 

 

　　1、工艺流程工序

 

　　施工准备→开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设土钉钢筋（钢管）→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→开挖下一步。

 

　　2、准备工作

 

　　（1）认真学习规范，熟悉设计图纸，以书面形式让甲方出据地下障碍物、管线位置图，了解工程的质量要求以及施工中的监控内容，编写施工方案。

 

　　（2）施工前应确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。

 

　　（3）组织项目管理部及专业施工队伍，对施工人员进行班前技术、安全交底，并完成上报审批程序。

 

　　（4）按照施工方案选择施工机具与工艺，井检查设备运转情况，安排现场水、电、照明及施工工作面，材料进场后做好原材料的检验与混凝土、水泥浆的试配。

 

　　3、开挖

 

　　（1）土钉墙支护应按施工方案规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷射混凝土以前，不得进行下一层深度的开挖。

 

　　（2）当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。

 

　　（3）支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护。应尽量缩短边壁土体的裸露时间，对于自稳能力差的土体如高含水量的粘性土和无天然粘结力的砂土必须立即进行支护。

 

　　（4）为防止基坑边坡的裸露土体发生塌陷，对于易坍塌的土体因地制宜采用相应措施。

 

　　（5）开挖过程中如遇到土质与原设计有异常情况时应及时进行反馈设计。

 

　　4、土钉墙支护施工

 

　　（1）清理边坡。基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。

 

　　（2）孔位布点。土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记编号。孔位的允许偏差不大于150mm。

 

　　（3）成孔。根据经验及现场试验，采用人工洛阳铲成孔，孔径、孔深、孔距、倾角必须满足设计标准，其误差符合《基坑土钉支护技术规程》CECS96∶97的要求。如出现边坡土体含水量较大，杂填土较厚，松散砂层等情况不宜进行人工成孔时，可采用钢管代替钢筋，利用机械打入土层，钢管上可每隔300mm钻直径8-10mm的出浆孔，梅花形布置，并以∠30角钢呈倒刺状焊于孔边，以防打管时散落土粒堵塞出浆孔，同时增加其抗拔力，钢管前端宜作成锥形，以减少打入时的摩擦阻力。成孔过程中如遇障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。

 

　　（4）置钉及注浆。

 

　　①置钉：在直径20mm的Ⅱ级或Ⅲ级钢筋上设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为2～3m左右，支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动。

 

　　②注浆：成孔后应及时将土钉钢筋置入孔中，可采用重力、低压（0.4-0.6MPa）或高压（1-2MPa）方法按配比将水泥浆或砂浆注入孔内。重力注浆以满孔为止，但需1～2次补浆；压力注浆采用二次注浆法（1-2MPa）或高压注浆法按配比将水泥浆或砂浆注入孔内。重力注、浆以满孔为止，但需1～2次补浆；压力注浆采用二次注浆法，并在钻孔口设置止浆塞和排气孔；注浆导管应先插入孔底，以低压注浆，同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。导管离孔口0.5～lm时高压注满，并保持高压3-5min；采用钢管时应使用高压注浆，注满后及时封堵，让压力缓慢扩散；注浆时需加入早强剂和膨胀剂以提高注浆体早期强度和增大其与孔壁土体的摩擦力。

 

　　（5）铺设钢筋网片。钢筋网片用直径6.5mm盘条钢筋焊接或绑扎而成，网格尺寸250mm。在喷射混凝土之前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插人土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。

 

　　（6）喷射混凝土面层。

 

　　①喷射混凝土时喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8-1.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射混凝土前应先向边壁土层喷水润湿；喷射时应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度，防止混凝土塌落。

 

　　②为保证喷射混凝土的厚度，可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。每次喷射厚度宜为40-50mm。继续进行下步喷射混凝土作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，为使施工缝搭接方便，每层下部300mm可喷成45°的斜面形状。

 

　　③喷射混凝土终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水养护5-7d。

 

　　④土钉墙支护最下一步的喷混凝土面层宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑顶部设置宽度为1.5m的喷混凝土护顶。

 

　　（7）排水系统。

 

　　①土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。

 

　　②基坑顶部四周可做散水和排水沟，坑内应设置排水沟和集水坑，并与边壁保留1.5m的距离，集水坑内积水应及时抽出。

 

　　四、结束语

 

　　深基坑支护工程虽属临时性工程，但其技术复杂性，有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，还会殃及临近的构筑物和各种地下设施，造成巨大损失。而且深基坑开挖的区域是将来地下结构施工的区域，因此，基坑支护工程是保障深基础顺利施工的关键。必须保证深基坑支护工程的质量，才能给地下结构和上部结构的施工创造一个良好的条件，进而保障整幢建筑物的工程质量。