一、土钉墙支护的特点

 

　　土钉墙支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层之间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统；喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、前层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地介体，其内固段深固于滑移面之外土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边缘不稳定的倾向转移的内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效的调整喷层与土钉内应力分布。

 

 

　　土钉墙支护体系由被加固土体、放置在土中的土钉和钢筋混凝土面层组成。 

 

　　根据施工方法，可将土钉分为三种类型：射入型土钉、打入型土钉和钻孔注浆型土钉。

 

　　1.射入型土钉：这种方法在一些小型边坡支护中使用，施工速度快，经济。工作时利用空压机产生高压空气，用高压空气驱动射钉机将光圆直钢杆射入土中。

 

　　2.打入型土钉：用于临时性支挡工程，这种方法长期耐腐蚀性能难以保证。施工时通过气动打入机械，如气动土钉机，将土钉直接打入土中。这里的土钉指等边角钢，尺寸为L50mm×50mm×5mm～L60mm×60mm×5mm，土钉长度一般不超过6m。

 

　　3.钻孔注浆型土钉：这是目前在基坑支护中最常应用的一种土钉，可用于永久性或临时性的支挡工程。施工时先钻直径为100～200mm和一定深度的孔，然后插入钢筋、钢杆或钢绞线等小直径拉筋，然后进行注浆，形成与周围土体紧密粘合的土钉锚固体，最后在坡面上设置与土钉端部相联结的构件，一般为钢筋网片，并喷射混凝土组成土钉墙面，与土体构成一个具有自撑能力和支挡能力的挡土墙。

 

　　四、土钉支护体系的适用土层

 

　　根据我和许多同行多年的工程经验，有以下几点认识：钻孔注浆型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于：

 

　　（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。砂卵石层土钉法是不行的。

 

　　（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。

 

 

　　1.工程概况

 

　　丽水某工程项目地下2层地上由3层群楼及2栋塔楼组成，该工程24层，建筑高度92.60m；公寓31层，总高度99.05m。地下建筑面积为16500m，地上建筑面积为63995m。该工程的外形为不规则形状，上部采用框架剪力墙结构，基础采用桩基础，同时配合独立柱基础。根据工程设计，基础开挖至地面以下8.Om。该工程以强风化板岩为持力层场地土类型为中软场地土。建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设计类别为丙类。

 

　　2.方案设计

 

　　基坑支护方案比选的原则为首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同，详细地对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。经优选，本工程支护结构拟采用土钉墙复合体的支护体系。

 

　　基坑支护有效深度4.55m，支护型式为一种支护断面分三层支护，坡度1：0.1。第一层20L=6000mm@1200mm、第二层20L=5000mm@1200mm、第三层20L=4000mm@1200mm。混凝土面层按设计要求采用HRB235钢筋网片，问距200mm，喷射混凝土面层为lOOmm厚C20细石混凝土。

 

　　3.土钉墙施工工艺

 

　　（1）土钉墙施工工艺流程为：土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→安钻杆→校正孔位→调整角度→钻孔→钻至设计深度→清孔→插入土钉→压力灌浆→养护。

 

　　（2）喷射混凝土面层施工工艺流程为：立面平整→绑扎钢筋网片→千配混凝土料→打开电、风、水开关→喷射混凝土作业→混凝土面层养护。

 

　　4.施工主要过程

 

　　（1）测量放样

 

　　按图纸尺寸把基坑上口线和下口线在实地做好测量记号及木桩标志，用滑石粉在实地划线。

 

　　（2）基坑开挖

 

　　土方挖运和喷混凝土护壁是一条流水线的不同工序，必须紧密结合，在不运土的情况下，安排挖机进行修边坡，配合好支护工作。

 

　　大面积基坑开挖时，地表层的滞水和深层的渗水及降雨会造成基坑大量积水，这些水如不及时排出势必影响施工，所以需在坑的四周、坑内每隔30m挖一条积水沟和相应的积水坑。每一层开挖基本上做到积水沟与积水坑连成网络，以便及时将积水抽出坑外

 

　　（3）打土钉孔

 

　　土钉孔径lOOmm，用水平钻机成孔。

 

　　（4）土钉的制作、安装

 

　　土钉使用前须除锈，除油、焊牢（搭接焊长不少于lO倍的钢筋直径）。为保证土钉插入孔后居孔中央位置，以便在注浆后增大钢筋与砂浆的握紧力，土钉应焊托架，托架为对中支架，相邻两托架间距2m。注浆管同土钉插入锚孔时，对注浆管下端口应采取保护措施，以免堵塞：注浆管必须随土钉下至孔底，若中途注浆管脱落，必须重新安装土钉；注浆的水泥浆液按设计配比进行，水灰比O.45～0.55，速凝剂用量为水泥用量的3%，控制压力O.2～0.4MPa；注浆时，要边注浆边往外拉动注浆管，不可拉动太快；注浆开始或中途停止超过30min时，需用水清洗注浆机及注浆管；砂浆严格按配合比计量并搅拌均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完，并严防杂物混入；注浆过程中观察孔口返浆情况，确保浆液的密实。

 

　　（5）挂网、泄水管孔布设

 

　　注浆4h后挂Φ6.5@200mm（双向）钢筋网，网距壁面30mm。与井字型钢筋架焊接在一起或用22#铁丝扎牢。采用螺纹钢与同层土钉贯穿作为联系肋筋，Φ14mm肋筋与网面钢筋绑扎或焊接牢靠。支护面沿水平和竖直向预埋长500～lO00mm、直径50mm外罩滤网的PVC管作为泄水管，管口部四周用水泥浆封固

 

　　钢筋网编制与连接筋焊接完成后.应及时喷射混凝土面层。本基坑采用9m空压机喷射装置，喷射混凝土配合比严格按配制单执行.同时掺入水泥量3%的速凝剂，喷射混凝土强度等级≥C20。

 

　　（6）土钉与混凝土面层连接

 

　　土钉弯头四周用一根长度为300mm的Φ14mm钢筋与联系筋焊接。

 

　　（7）挂网喷混凝土的支护

 

　　基坑先按1：0.75放坡挖土.人工修面，按设计要求人工打入钢筋土钉，挂06.5Φ200mm（双向）钢筋网，保护层20mm，混凝土厚60mm。

 

　　六、结语

 

　　综上所述，实践证明土钉支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，经济、可靠且施工快速简便，已在我国得迅速推广和应用。在基坑开挖中，土钉支护已成为桩、墙、撑、锚支护之后又一项较成熟的支护技术。