对土钉墙的应用及施工技术

　　土钉墙施工方便，效率高效，经济效益显著，目前该技术已在建筑基坑中得到广泛应用。本文作者对土钉墙的应用和施工进行了分析。

　　《建筑机械化》(月刊)创刊于1980年，由中华人民共和国建设部主管，中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院主办，是中国质量协会工程机械分会、中国工程机械行业协会用户工作委员会会刊，国内外公开发行，是介绍工程机械、建设机械、机械化施工及行业信息的综合性科技期刊，是国内同类刊物中创刊时间早、发行范围广、实用性强、影响力大的权威性杂志。

　　一、土钉墙的应用

　　由于城市建设用地的限制，建筑发展模式由平面型向地下或空间发展成为一大趋势。 土钉墙是20世纪90年代研究开发成功的一项深基坑支护新技术，基坑的开挖深度也越来越深， 同时周边环境越来越复杂，深基坑开挖的环境效益问题也日益突出，给深基坑支护技术提出了技术先进、经济合理、安全适用和保护环境等更高的要求。土钉墙是由在土体内放置一定长度和密度的土钉体构成的，土钉与土的相互作用改变了土坡的变形与破坏形态，显著提高了土坡的整体稳定性，形成了能大大提高原状土强度和刚度的复合土体，土钉的作用是基于这种主动加固的机制。土钉墙在受荷载过程中推迟了土质边坡塑性变形发展的阶段，而且明显地呈现出渐进变形与开裂破坏并存且逐步扩展的现象，直至丧失承受更大荷载的能力， 仍不会发生整体性塌滑，且土钉墙在受荷载过程中不会发生素土边坡那样突发性的塌滑。

　　土钉墙由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成。由土钉和面层两部分构成，土钉主要包括打入式土钉和钻孔注浆土钉两种形式。土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件，通常做法是先在土中钻孔、置入变形钢筋，然后沿孔全长注浆，注浆方式有低压注浆与高压喷射注浆等方式。打入式土钉一般采用钢管材料打入土中形成。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。

　　二、土钉墙的施工

　　普通土钉墙用做基坑开挖的支护结构时，其墙体从上到下分层构筑，典型的施工步骤为： 根据施工图和工程地质勘探情况设计布置土钉墙。基坑开挖一定深度，在这一深度的作业面上设置一排土钉并灌浆，喷射混凝土面层，继续向下开挖并重复上述步骤直至设计的基坑开挖深度。复合土钉墙是由普通土钉墙与一种或几种单项轻型支护技术，如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等，或截水护壁技术，又如水泥土深层搅拌桩、旋喷桩等，有机组合成的支护截水体系，分为加强型土钉墙、截水型土钉墙和截水加强型土钉墙三大类，复合土钉墙施工程序是先做支护后做土钉，具有支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等功能，是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的深基坑支护技术。土钉墙的施工流程为：挖土、整理坡面、初喷、打孔眼、插杆、灌注、挂网、复喷等。

　　2.1 开挖整理坡面。首先是测量放线，根据基坑支护方案测量放出开挖线，用白石灰撒在现场，然后开挖工作面，修整边坡。基坑边坡应分段分层开挖，采用反铲挖土机，预留20cm~30cm 人工修坡，开挖深度在土钉孔位下50cm，边开挖边人工修坡。坡面要平整光滑， 坡角未达到设计要求的则要进行专门修整。土钉墙随着工作面开挖分层施工，挖高度以土体可以自稳而不破坏为宜，以便于土钉施工。第 l层挖深 2.5m，布置两层土钉;第2层挖探2m，布置1层土钉;第3层挖至槽底，布置最后1层土钉。每层开挖的纵向长度考虑土体维持不变形的最长时间和施工流程的相互衔接，确定为15m。在开挖阶段配备技术人员和测量人员。边开挖边修坡。防止欠挖和超挖。

　　2.2 土钉安设和注浆。边坡修好之后，应该对土钉进行布点设置，采用直径为113cm的洛阳铲进行人工成孔。在这个过程中。专业技术人员要对成孔的倾斜角度以及深度作一个有效、科学的控制，以确保成孔过程中的偏斜率误差小于 2%。然后.经由监理工程师进行验收和审查，通过后方能进行土钉的布设与安装并进行注浆。注浆时用BWB250/50的注浆泵进行注浆。注浆管插值孔底0.5m 处，并压入水灰比为0.5 的水泥浆，该水、泥浆的压力约为0.15MPa。浆液初凝前再进行 2~3 次的补浆。直至反出清水泥浆为止，注意控制好补浆的时间(一般为2 个小时)。且注浆后应该时地封住孔口，这样是为了防止其他杂质的进入，导致水泥浆凝固的强度不够强。同时，在注浆时还要注意进行面板的设计，面板混凝土所采用的水泥为普通的425型硅酸盐水泥，中砂为l0mm以内的石子，强度为C20。布筋网的直径为20cm，边坡面板厚度为l0cm。

　　2.3 土钉墙面施工。上道工序完工后， 再绑扎闭合加强筋，将直径φ6mm的钢筋，按 30cm×30cm 的网距进行焊接， 固定于坡面之上，同时，在危险坡上的土钉之间用金属件连接在一起，以进一步加强支护强度。钢筋搭接长度不小于30d(d 为钢筋直径)。经验收合格后，喷射l00mm厚的C20细石混凝土。喷射自下而上分层进行。为确保土钉墙面快速成形。喷射混凝土中掺入速凝剂，使其初凝不大于5min，终凝不大于l0min，其喷射厚度应达到设计要求。

　　三、常采用的超前加固技术

　　3.1 超前微型桩加固，包括钢管桩和混凝土树桩，钢管桩采用直径48~150mm的无缝钢管或焊接钢管，间距 0.5~1.0m，桩端宜深入基底 l~3m，钢管桩通过钢筋网和加强筋与之焊接连成整体。树根桩即为小直径钻孔灌注桩，直径100～250mm，间距0.5~1.0m，桩端深入基底 l~3m，利用加强筋和喷射混凝土连接成整体。

　　3.2 超前加固注浆，即沿开挖面竖向钻孔注浆，利用水泥浆渗透固结土层，即使开挖工作面具有临时自稳能力，以便施工土钉墙。

　　3.3 超前土钉加固，即沿开挖面施工竖向土钉，其长度不宜小于该层开挖深度的两倍， 间距宜取300～500ram，超前土钉的上部应与已完成的支护连成一体。

　　3.4 其他超前加固措施，有打人角钢、槽钢、螺纹钢筋、预制混凝土杆件、木桩、竹桩等，目的均是为了保证开挖坡面的临时自稳能力，以便于有足够的时间做土钉墙。

　　3.5 土钉墙用于超深基坑(深度大于12m)、 高难度基坑(坑边紧临建筑物)和软土基坑(淤泥质土)，利用上述新技术进行了有益的尝试，取得了一定的工程经验。

　　四、土钉墙施工质量控制

　　4.1 原材料控制。采购的各种材料必须满足设计及规范要求。必须选择坚硬、清洁、耐久的材料，禁止使用含有达到有害的废物、盐类、泥、有机物等的不合格材料，选择的混合剂不能对水泥的凝固、水化作用产生有害的影响。

　　4.2 施工工艺控制。土钉孔眼的位置必须根据受喷面实际情况和设计进行布置。作土钉用的钢筋，使用前须除锈矫直，钢筋插入深度不得小于设计要求的90%，安装后不得有敲击或碰撞。灌浆用的砂浆应拌和均匀，随用随拌。孔眼在灌浆前先用风吹净。灌浆时从孔底开始，连续均匀的进行。挂钢筋网前必须将坡面清理平顺以使钢筋网紧靠坡面，钢筋网与士钉的联接必须保证牢固可靠。喷射混凝土的配合比必须经试验确定，且随拌随用。分层喷射混凝土的后层混凝土应在前层混凝土终凝后进行喷射，如超过终凝 l小时以上时，则受喷面必须先用水、风清洗，喷头应与受喷面垂直，其间距以0.6~1.2m为宜。喷头应连续、缓慢横向移动喷射，厚度应保证均匀。喷射混凝土施工终凝2h后及时进行湿润养护，养护时间不得少于 14 天。

　　五、土钉墙施工的注意的事项

　　5.1 普通土钉墙应注意的事项包括施工前应彻底熟悉、掌握工程地质勘探情况，地下障碍物分布、埋深情况，地下洞穴、地下管线、渗水井的分布埋深情况。要掌握地下排水管线的材质、距离、使用寿命、管径、排量、充满情况，是否渗漏，有无损坏等。还要掌握地下水分布情况，及时掌握丰水期施工地下水变化情况，并及时调整土钉分布数量。在基坑开挖时，要及时掌握地基土变化情况，出现砂类土要调整放坡。出现饱和土要查明原因，调整施工方案，制定相应措施。土钉的设计位置应避开地下隐蔽物、管线、坑道、井穴，对于给、排水管线，运输通道一侧的加固土钉墙，应按复合土钉墙设计。土钉孔注浆应派有责任心的人员实施，孔口用预制半月形混凝土块封堵，以防浆液过多外流，及时检查钉孔注浆饱满度，对于浆液流失过多钉孔，应及时补浆，保证钉孔注浆符合规范标准要求。土钉墙施工要随时注意天气变化，喷射混凝土面层时尽量避开雨天。普通土钉墙要根据设计要求做好基础设施和施工，普通土钉墙基础是非常重要的构件，它是普通土钉墙起稳定作用的一个重要保证，特别是8m以上的普通土钉墙必须按设计要求，做好墙基础。喷射混凝土面层施工，要根据原材料的含水率，及时调整用水量，当土钉墙坡度较大，喷射混凝土落地较多时，应及时回收利用或派专业抹灰工利用落地混凝土补抹土钉墙，做到因地制宜、就地取材、减少浪费。

　　5.2 复合土钉墙应注意的事项主要是要按设计要求挖一层地基土施工一层土钉，严禁超挖多层再集中分层补设土钉。必须严格按设计要求进行基坑开挖，在轻型支护或截水护壁及土钉墙强度未达到设计要求之前，严禁超前开挖，以免造成土钉墙及支护体的损坏，造成安全事故，增加经济费用，延误施工工期。还要采用截水护壁技术时，降水井易设在截水护壁层外侧。当地下水位较高，相邻建筑物为浅基础或需采用回灌技术保护相邻建筑物时，降水井应设在截水护壁层的内侧。

　　六、结语

　　总之，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。土钉墙技术成为深基坑支护中很有竞争力的手段，并大大地提高了其安全性，节省了工程造价和施工工期，取得了显著的经济效益。