基坑土钉支护工程在特殊地质情况下的应用处理

提要： 针对基坑土钉支护工程应用中经常遇到的几种特殊情况，提出了一些具体的处理措施，期望提高工程的安全可靠性。

关键词： 基坑 土钉支护 水害

1 概述

土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件，通常采取土中钻孔置入变形钢筋即带肋钢筋，并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形的条件下被动受力并主要承受拉力作用。土钉也可用钢管角钢等作为钉体采用直接击入的方法置入土中。由于土钉支护技术具有施工速度快、施工占地少、节省投资、无噪音污染、安全稳定、机动灵活等优点，这项技术已广泛应用于在工程建设项目中。

但由于这项技术相对来讲比较新，有些设计施工单位对之了解不多，又缺乏经验，因此先后在部分工地发生过重大事故，造成了一定的经济损失。通过对多项工程事故的调查与分析得知，事故多发原因，具体来讲就是遇到一些特殊情况不知怎么处理，一旦出现险情又不知如何采取抢险措施，以至于酿成灾难性后果。可见，土钉支护技术，设计原理固然重要，但工程经验也是非常重要的。

2 特殊情况的处理

这里所说的特殊情况是指工程中经常遇到的复杂地质条件、水害问题及周边复杂环境等。

2.1 对复杂地质条件的处理

复杂地质条件通常有：回填杂土、卵石层、流砂及淤泥质土等。

对于回填杂土，其特点就是各种杂物多，土质较松散，不易成孔，也容易塌孔，边壁自稳能力也较差。这时钻孔困难，可用钢花管成孔。把钢管用冲击钻钻进土体，这根钢管不需拔出，直接作为土钉杆体。注浆之前，可用高压清水对钢管冲洗，以便把有不同堵塞程度的小孔冲开。然后把注浆管伸进钢管中进行高压注浆，浆体沿四周的小孔向外渗流，与周围的土体凝结，形成为注浆土钉。

对于卵石层，主要特点是土体里面卵石多，土体粘聚力差，不易成孔，也易塌孔，开挖边壁也易崩落，其特点与上面所述回填杂土差不多，采用上面所述办法一般就可处理。

对于流砂及淤泥质土，其主要特点是土质软，含水量也较大，常规成孔置土钉方式很难实施，边壁自稳能力极差。要解决的两个主要问题就是如何设置土钉及保持边壁在支护封住以前的相对稳定。第一种方法就是上面所述的钢花管成孔注浆；第二种方式就是用带有套管护壁的机械成孔，其做法是在钻孔过程中用套管保护孔壁，使之不发生塌孔，孔到位时，套管也伸到位，然后置土钉杆体，从底部注浆，在注浆过程中同步外拔注浆管与套管，当注浆管移到口部时再加压稳定一段时间，以使注浆饱满，保证土钉有足够的抗拔力。

保持边壁稳定可采取如下一些措施：（1）设计或反馈设计要考虑适当降低每层的开挖高度；（2）分段跳槽开挖，就是沿着边壁隔一段留一个台阶，长度与宽度视具体情况而定，通常长度8～10m，宽度1～2m；（3）打超前微桩，就是在上一层已支护完毕下一层开挖之前，沿着边壁往下打微桩，材料一般用螺纹钢，桩的间距及高度也要视具体情况而定，一般间距0.5m左右，高度是下一层开挖高度的2倍左右；（4）打超前钢花管注浆桩，这种桩与超前微桩差不多，不同的是它要沿钢管半边开孔注浆，使之与下层边壁土体形成一整体，增加微桩的抗剪强度，更好地保持开挖边壁的稳定。

2.2 水害问题

在几起重大土钉支护工程事故中，据悉事后分析原因的第一条均为水害问题。水害会有这么大的危害，这是因为土钉支护是在原位土体中进行，通过土钉与土体接触界面上的粘结力或摩擦力，在土体发生变形的条件下被动受拉，并主要通过受拉工作给土体以约束加固或使其稳定。如土体内含水较多，土钉与界面的粘结强度迅速降低，如果土钉的抗拔力不足以抵挡土体的下滑力，边坡将会滑塌。如果土钉抗拔力足够，喷射混凝土面层强度不够，那么边壁将会出现外凸现象，甚至网筋崩断，面层破坏，直至边壁坍塌。此时如果边坡上地面有重载车行驶，地面还会发生下陷。如果土钉的抗拔力及整体面层强度均够，但边壁土体水较多，水压力较大，有时会把边壁较弱部位冲开出现管涌现象，流出大量的泥水及泥浆。

治理水害，必须查清水源，具体原因具体对待，一般有堵、排、挡、滤、抽等办法。所谓堵，就是对地下上、下水管及污水管等渗漏水，尽可能找到源头，堵死封住，使之不流入边坡土体内。所谓排，就是在地面設置排水沟，以便把地面积水排走使之不渗透到边坡中。所谓挡，就是在边坡地表面做一个里（靠近边坡）高外低的混凝土面，且在靠近边壁附近设置一定高度的挡墙，使地面积水不要顺着边壁流入坑内。所谓滤，就是在支护过程中，在边壁设置滤水管，使边坡中的水可沿滤水管流出。所谓抽，就是在基坑内离开挖脚线一定距离设置积水坑，用水泵及时抽除坑内积水。这些办法比较简单容易操作，针对不同的情况同时采取一种或者几种方法，一般能达到治水目的。

3 施工中应注意的问题

3.1 地勘资料及周边环境设施

基坑支护的重要特点是隐式作业。所以在设计施工之前，要尽可能完整地搜集有关地勘资料及周边环境设施图，有条件的要到现场核对准确，并据此认真细致地设计土钉支护方案。否则，稍有疏忽，就可能引起问题。

3.2 监测与反馈设计

监测主要包括边壁位移量测及土钉抗拔力的检测，只有通过监测才能及时掌握基坑边壁变形情况及发展趋势，据此决定是否需要进行反馈设计，否则有事故隐患了还不知道，无动于衷，就有可能导致大的事故。事实上，绝大部分工程事故都不是突然发生的，它都有一个量的积累过程，只要在初期就能发现它，迅速反馈设计及采取适当的措施，是完全可以把事故控制在萌芽状态的。可迅速采取补救措施，不至于酿成工程事故。

3.3 超挖与支护速度

土钉支护应注意与土方开挖的协调配合，每一层的开挖高度要依设计要求严格控制，一般每层1～2m，严禁超挖。因为土体自稳能力除了土体本身的性质外，还与开挖高度密切相关。工程实践表明，每一层开挖以后到支护完毕这段时间，边壁位移变形是最大的，这在理论上也很容易解释。超挖，不仅使这一层土体自稳能力降低，而且会因层高太大施工不便影响支护速度，就会在这一层的施工中使边壁产生较大的位移，同时也容易引起边壁小范围剥落或者坍塌，这又会影响支护速度，边壁水平位移积累到一定程度就会引起工程事故。土钉支护比其它支护方式速度要快，它本身也要求快速施工，每一层从开挖到支护完毕这段时间越短，边壁变形就越小，边坡稳定性就越好。

4 结语

通常土钉支护工程事故事先也是有预兆的，如果做好监测工作，及时进行正确的反馈设计和有效的抢险加固，把握好设计、施工、监测、反馈设计等各个环节，遇到特殊情况有相应的处理措施，一般是不会出现灾难性工程事故，或者把事故苗头控制在萌芽状态。

[作者简介]

汪晨龙 （1965-）？工程师？从事水利水电工程的建设管理工作