浅谈土钉墙支护施工

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(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

引言

土钉墙支护是由土钉群、被加固的土体、立面钢筋网片、喷射混凝土面层形成的具有自稳特点的复合挡土结构，它类似于重力式挡土墙，抵抗墙后传来的土压力，从而使开挖后的基坑或边坡稳定。

土钉墙支护充分利用了土体的自承能力，通过土与土钉共同作用形成复合体，提高了整体的稳定性，同时还具有一定的柔性，有良好的抗震性能和延性，而且施工方便快捷，施工设备简单轻便，占用场地小。土钉支护是被动受力结构，土钉只有在土体产生微小变位后才能受力。开始开挖时，土钉上的最大拉力位于喷射混凝土面板附近，随着开挖深度的增加，最大拉力的位置将从面层附近逐渐向深部土体中转移，因此，越靠近基坑底部的土钉，其最大受力点距离面板就越近。同一土钉的内力分布一般呈中间大、两端小的规律，在破裂面临近处达到最大。土钉墙上的土压力以及不同土钉上的最大拉力沿基坑深度的分布均为中间大、上下小，接近梯形而不是三角形。

土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的黏性土、人工填土和弱胶结土。对于无胶结砂层、砂砾卵石层、淤泥质土以及无临时自稳的软弱土层，不宜采用土钉支护。

1 工程概况及周边环境

某办公楼建筑面积5 817m2，地上6层，无地下室。周边建筑情况如下：东西两侧为民房及办公用房，为1层建筑，距基坑3m，西北角有1栋2层民房，北侧靠西有长约30m的1层民房及围墙，距基坑1m，其余为土山，坡脚有高约2m的砌石挡墙；南侧为校内道路。根据相关方的要求，结合施工场地，该建筑物按原规划位置整体向北平移2.3m，同时将±0.000标高绝对高程由原来的588.8m降为587.8m，基坑开挖深度加深至5.3～6.5m。根据地质勘探报告，基坑深度范围内为粉土，无地下水。为保证基坑开挖后的安全，拟采用土钉支护方案。

2 施工前期准备

2.1 劳动力组织

该工程按照2班倒，原则上8小时作业，具体人员配备为：机械操作手2名；土钉施工11名；钢筋工8名；注浆、喷射施工3名；其他人员3名。

2.2 施工机械配置

土钉墙施工机械的配置见表1。

表1 土钉墙施工机械的配置

3 工艺流程及施工办法

3.1 工艺流程

土钉墙支护施工的工艺流程为：编制专项方案→施工准备→开挖基坑→修正边坡→孔位确定→成孔→安设土钉→注浆→制作、安装钢筋网片→喷射混凝土面层→下一步开挖。

3.2 施工准备

(1)熟悉该工程的质量要求及施工中应重点监控的内容，请有关方面书面出具地下障碍物、管线位置等资料，编制施工专项方案，并按有关程序审批。

(2)根据水泥浆、水泥砂浆和混凝土强度及工艺要求，提前做好配合比的适配和优选。

(3)严把钢材、水泥、砂、石等材料的质量关，原材料应具有合格证。

(4)确定基坑开挖线、水准点、轴线定位及变形观测点等，并采取措施予以保护。

(5)按照施工专项方案选择施工机具和设备，试运行检查设备性能，现场的水、电及照明安排就绪。

(6)对施工人员进行技术、安全交底，并履行有关手续。

3.3 基坑开挖

土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取决于该土体可以站立而不破坏的能力。对于砂性土，每次开挖高度为0.5～2.0m，而黏性土可以增大一些。开挖高度一般与土钉的竖向间距相同，以便于土钉施工。每层开挖的纵向长度，取决于土体维持不变形的最长时间和施工流程的相互衔接，通常长度取10～20m。一次开挖的深度和长度应根据土质特征及土钉支护时间确定，以尽量减少土体裸露的时间。开挖用的机具应对土的扰动破坏最小，严禁超挖或造成边坡土体松动。

该工程基坑开挖分两次进行，每次开挖后搭设双排外架，铺设操作面进行操作，双排外架按照规范的规定进行搭设。

3.4 成孔及安放土钉

成孔前，根据施工方案确定孔位并编号。根据以往的工程经验及现场试验，一般采用机械成孔或人工洛阳铲成孔。孔深、孔距、孔径及倾角应符合施工方案的要求。如果出现砂层及其他不易成孔的情况，可采用钢管代替钢筋。钢管前端做成锥形，在钢管上每隔300mm打孔，孔径为10mm，作为出浆孔，按梅花型布置，并在出浆孔前面焊角钢，呈倒刺型，其目的是在钢管打进时防止堵塞出浆孔，同时增强钢管的抗拔力。成孔后应进行清孔检查，如果出现塌孔应及时处理。

该工程施工方案根据周边环境采取两种做法：北侧土钉长16m，土钉为Φ32mm的HRB335钢筋，水平、竖向间距均为1m，竖向7排土钉；东西两侧土钉长10～13m，土钉为Φ22mm的HRB335钢筋，水平间距为1.2m，竖向间距为1.5m，竖向5排土钉，钢筋在使用前应调直、除锈。为保证钢筋杆体位于成孔的中心，在钢筋杆体上焊接3根对称的“V”型Φ8mm钢筋(长0.3m)作为定位支架，沿钢筋方向均匀布置，间距为3m。

3.5 注浆

注浆可采用重力注浆、低压注浆(压力0.4MPa)、高压注浆(压力1～2MPa)。重力注浆以满孔为止，但须进行2次补浆；压力注浆采用二次注浆法，先将注浆管插入孔底，低压注浆同时将注浆管缓慢均匀地撤出，并保证孔中气体全部排出，注浆管距孔口1.5m时改为高压注浆，直至注满并保持高压3～5min。采用钢管成孔时，应采用高压注浆，注满后及时封堵，以便压力缓慢扩散。

该工程采用重力注浆，分3次进行，注浆采用素水泥浆，水灰比为0.3～0.5。

3.6 铺设钢筋网片、喷射混凝土面层

在喷射混凝土前，先将基坑边坡喷水湿润。喷射混凝土应自下而上进行，喷射头垂直指向铺设面，距离在1.5m左右。喷射混凝土时宜加入速凝剂，掌握好坍落度，防止混凝土坍塌。

该工程采用外挂Φ8@200mm双向钢筋网片，外用Φ14mm的HRB335钢筋横向焊接于土钉端部，用于固定钢筋网片。喷射混凝土为C20细石混凝土，喷射厚度为100mm。基坑西侧上口喷浆至原地面排水渠边，宽度约为1.5m；基坑北侧靠西边部分原砌石挡墙与基坑边坡喷浆成为同一斜面，喷浆至基坑上口上翻1m；基坑北侧其余部分喷浆至原砌石挡墙墙根；基坑东侧喷浆至基坑上口外翻1m。

4 质量要求

(1)土钉墙支护施工所用原材料的质量必须符合有关标准和规范的规定。

(2)注浆所用的水泥浆或水泥砂浆及喷射混凝土的试块按有关规定留置。注浆试块的28d强度≮12MPa，3d强度≮6MPa；喷射混凝土的强度等级≮C20，3d强度≮10MPa。

(3)喷射混凝土的厚度，可采用凿孔法、标志法或其他方法检查。每100m2应检查不少于3个点，喷射混凝土厚度的平均值不小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的80%。

(4)在每种土质中，至少留3根非工程土钉用于抗拔试验，其施工工艺、方法与工程土钉一致。在注浆强度≮6MPa时检验土钉的抗拔力是否满足设计要求，一般加荷至设计抗拔力的1.5倍。抗拔试验操作方法按CECS96：97《基坑土钉支护技术规程》进行。

(5)土钉墙支护施工监测的内容应包括：支护位移的测量；附近建筑物和管线等设施的变形测量和裂缝观察；地表开裂观察；基坑渗水和基坑内外地下水位变化。在土钉墙施工阶段，每天监测不少于1次；土钉墙施工结束、变形稳定后，可适当减少监测次数。施工监测应持续至基坑回填结束。

5 安全生产、文明施工的技术组织措施

(1)认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，坚持“管生产，必须管安全”的原则，建立安全管理生产责任制。

(2)认真执行安全交底制度、班前安全活动制度。

(3)进入施工现场的人员必须佩带安全帽，穿防滑鞋。现场临时搭设的脚手架、支撑杆必须稳固。

(4)土方坍落和滑坡是土钉墙支护施工中易发生的安全隐患，在危险处应设置醒目的警示标识。施工过程中，要设专人对边坡进行监测。

(5)施工前，应提前做好防雨工作，遇雨天应停止施工，并对边坡及施工用的材料、机具及坡面进行覆盖防护，雨后复工前须认真检查边坡情况，在决定是否有必要采取措施之后方能施工。

(6)施工现场要及时清理，保持场容整洁、道路畅通。

(7)施工期间应严格遵守安全用电操作规程。

(8)认真贯彻执行国家有关安全生产和文明施工的规定，确保支护施工的顺利进行。

6 施工中应注意的问题

(1)土方开挖、支护施工应分段进行。土方开挖后，应尽量减少基坑边坡暴露时间，遇雨天应大面积覆盖，以防止滑坡。

(2)成孔时，如遇砾石、砖块、管网或地下构筑物，孔位及其下倾角可以调整。

(3)基坑支护完毕，应及时进行后续施工，同时做好有序排水，以防水渗入坡脚底下。

(4)在支护施工完成至基坑回填之前，如遇暴雨洪水等，必须增加检测次数，并采取相应的措施，如临时回填或在坡脚增加堆载，以防止滑坡。如遇重物砸落造成破损，对需要修复的地方重新喷射混凝土或抹水泥砂浆，防止雨水灌入。