一、土钉墙壁支护技术的特点及适用范围

 

　　土钉墙主要由钻孔注浆式土钉、原位土体和喷射混凝土面层组成，也可由打入式土钉或打入注浆式土钉和不同的面层组成，分为加强型土钉墙，截水型土钉墙，截水加强型土钉墙三大类。施工工艺要求土体具有临时自稳能力，以便给出一定的时间施作土钉墙，因此对土钉墙适用的地质条件加以限制。作为单独的土体支护结构，深度一般在10米以内，所以对基坑深度加以限制，当与结构联合适用时可根据具体情况选用。我国有不少工程专家和学者对该项技术进行了深入的研究和应用，证实它是一种技术可行、安全可靠、经济效益可观的技术，并已将其成功地应用于非软土场地基坑支护，基坑深度已突破20m。土钉墙支护的应用范围非常广泛，主要有：

       1.土体开挖时的临时支护；

 

　　2.永久挡土结构；

 

　　3.现有挡土结构和支护的修理、改建下抢险加固；

 

　　4.边坡稳定。

 

 

　　钻孔注浆土钉为最常用的土钉，一般采用φ6~φ32mm的HRB335、HRB400钢筋，置于φ70~φ120mm钻孔中，采用强度等级不低于M10的水泥将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材料打入土中形成。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。面层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。

 

　　三.增加土钉抗拔力的措施为增大土钉的抗拔力，除了调整土钉的水平和垂直距离外，还可考虑采用以下几方面措施：

 

　　1.加大土钉的直径。根据工程实践，当土钉直径加大至120mm时，在砂性土中抗拔力可提高至16N/m，在填土中可提高至13kN/m；

 

　　2.提高注浆压力；

 

　　3.进行二次注浆。

 

　　四.施工原则和要求作为一种挡土结构应满足规定的强度、稳定性、变形和耐久性等要求。

       当土钉墙支护用于城市建筑物密集地区的深基坑开挖时，控制与限制支护的变形就变得更为重要。深基坑开挖土钉墙支护的施工具有下列特点：

 

　　1.施工过程中必须自始至终与现场的测试监控相结合；2.要充分考虑地表径流和地下水的影响。如施工时渗水严重，就不能喷射面层混凝土。当地下水的流量较大，施工时应采取专门措施降低地下水位。竣工后的支护在地下水位的作用下，其面层压力和土钉内力均会有明显增加，尤其是粘土的抗剪能力及粘土中的土钉抗拔粘结能力与含水量有很大关系。五.应用实例1.工程概况山东某商住楼工程，地上12层，地下二层结构，基坑深度10m。该工程场地三边有建筑物，一面邻街。边坡自上而下地质情况如下：（1）人工堆积层，厚度约2.4m，包括粉质填土、建筑废渣土，密实度为中下；（2）砂质粘性土，厚约4m，中密；（3）砾质粘性土，厚约5m，中密；（4）全风化花岗岩、强风化花岗岩。场地地下水位为5m左右，土质渗透系数较小。根据该工程所在场地的工程、水文地质情况及周边环境，并综合考虑造价、工期和技术可行性等因素，决定采用土钉墙结构护坡。

 

　　2.支护设计(1)设计参数：土钉墙坡度为75°；土钉采用梅花形布置，土钉的竖向和水平间距均为1.2m，ф225HRB335级钢筋，钻孔直径110mm，注浆压力不小于0.5MPa，注射器浆为水泥砂浆，强度不低于20MPa；面层结构采用ф8○a200×200mm的钢筋网片及100mm厚C20喷射混凝土组成，面层分两次喷射，每2.4m设一泄水孔。(2)设计计算抗拔承载力验算：第一排土钉Tk=19.6kN，Tu=28.5kN≥1.25Tk=24.5kN（其余各排土钉验算略）整体稳定性验算：取最危险滑动面计算，采用圆弧滑动简单条分法，安全系数K=1.38>1.30。

 

　　3.施工主要技术施工工艺：施工准备→第一层开挖→喷射第一层混凝土→成孔→安放土钉→注浆→作泄水孔钢筋网焊锚头→喷射第二层混凝土→清理。在基坑周边设计了坡顶沉降观察点、位移监测点、土体测斜孔、水位观察孔，在土体中设置有土体压力监测点，要求在施工过程中对围护结构的变形情况进行严密地监测。基坑采用井点降水，距坑边2m设一截排水沟。在施工过程中要使地下水位保持在开挖面以下，创造无水开挖的条件，对土钉墙的受力稳定也是至关重要的。严格按设计要求分层、分段开挖基抗，逐层施工土钉。分层高度在1.5m以内，分段长度在20m以内，开挖后及时封闭土体、施工土钉。采用反铲挖空心思掘机开挖、汽车运土，预留300mm的土体人工修坡，边坡修整好后及时喷射第一层约50mm厚的混凝土，以防雨水冲刷及崩塌，施工中应做好钢筋标记，用以控制第二次喷射混凝土的厚度。混凝土的强度达到2.5MPa时，进行土钉的定位放线，开始架设钻孔机进行钻孔。钻孔至设计深度后，用高压风清孔，测量孔深。施工时如遇局部松散土质不能成孔或遇有障碍物难以继续成孔时，可用锚管土钉代替钢筋土钉。土钉安放完成后及时注浆，注浆采用注浆机完成。为保证土钉与周围土体的紧密结合，在孔口处设止浆塞，注浆管插入至距孔底500mm左右，边注浆边拔管，直至注满为止。第一次注浆后1h左右进行第二次注浆，注浆浆液采用水泥砂浆，掺入少量的膨胀剂，以保证与土体的密实性。土钉施工完成后需做一定数量的泄水孔。钢筋网固定过错成后进行第二次喷射混凝土，在喷射中应保证厚度，喷射口与坡面垂直，并从下往上一环压一环，在坡顶做好地面硬化和排水设施，以防雨水侵入土体。面层完成后，进行场地清理，并从喷射混凝土初凝后进行养护，养护期为7d。土钉墙使用期间，坡顶面5m范围内应控制超载。

 

　　4.试验及监测在施工前进行了土钉抗拔力试验，施工中又对土钉抗拔力进行了检测，结果表明，土钉实际抗拔力值均大于土钉抗拔力设计值，而土钉的位移很小，土钉的外观无明显变化，所以本工程土钉的施工是满足设计要求的。土钉墙施工后经受了台风及雨季的考验，坡顶沉降、位移、测斜、水位等监测结果均未超过设计允许值，边坡完整，坡体稳定。

 

　　5.土钉墙管理措施

       (1)制定安全生产责任制；

       (2)“安全第一，预防为主”；

     （3）建立施工现场安全生产保证体系；

 

　　(4)制定基坑专项施工方案；

       (5)加强施工过程中的检查；

 

　  （6）严把材料质量关。结束语该技术以其施工速度快、造价低、对场地的要求低、安全可靠等特点，逐渐得到工程技术界的认同，具有广阔的发展前景。但土钉需占用基坑周边地下空间，当基坑周边地下管线及构筑物较多时，使用受限制。