浅析土钉墙施工技术在深基坑施工中的应用

赵雷雷　赵雪仰

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浅析土钉墙施工技术在深基坑施工中的应用

赵雷雷1赵雪仰2

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作为一种原位加固土技术，就土钉墙作用机理而言，与桩、墙围护结构体系存在着明显的区别，它对土坡稳定的主要作用是注浆土钉通过置换和护渗，改变土体性质，实现土钉与土体间相互作用。本文主要对建筑工程深基坑支护施工中土钉墙技术的作用、应用与质量控制进行了分析与探究。

土钉墙；建筑工程；深基坑支护

一、土钉墙支护深基坑的作用

1、应力传递与扩散作用

当荷载增大到一定程度后，边坡表面和内部裂缝己发展到一定宽度，此时坡脚应力最大。这时下层土钉伸入到滑裂域外稳定土体中的部分仍能提供较大的抗力，土钉通过其应力传递作用，将滑裂面内部应力传递到后部的稳定土体中，并分散在较大范围的土体内，降低应力集中程度。在相同的荷载作用下，经过检验：被土钉锁加固的土体在内部的应变水平比其他素土边坡土体内的应变水平要降低了很多，这种情况带来的优势就是对开裂区域的形成与发展产生了明显的阻碍效果。

2、箍束骨架作用

土钉与土共同作用，土钉自身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的，它具有制约土体变形的作用，使得复合土体构成一个整体结构。

3、坡面变形的约束作用

在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉有效作用的重要组成部分。面板提供的约束取决土钉表面与土的摩阻力，当复合土体开裂扩大并连成片时，只有开裂区域后面的稳定复合土体产生摩阻力。

二、土钉墙施工技术在建筑工程深基坑支护中的应用

1、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，由于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，并及时将积水抽出坑外。

2、钻设钉孔

选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业，其成孔工具为洛阳钻机，将其孔径设置为80毫米，深度应确保其超过土钉长度100毫米，成孔倾角为15度。每钻进1米，并进行倾角地测量，避免偏向等情况的出现。

3、土钉制作、安装

土钉使用前须除锈，除油、焊牢（搭接焊长不少于10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，水灰比为0.45-0.55，速凝剂用量为水泥用量的3%，控制压力0.2-0.4Mpa；注浆时，要做到边注浆边往外拉动注浆管，不可拉动得太快，以免造成水泥浆脱节而使浆液不够饱满；注浆开始或中途停止超过30min时，就用水清洗注浆机及注浆管，重新注浆；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，并严防石块，杂物混入；注浆过程中观察孔口返浆情况，如孔口返浆用粘土在孔口围僵，确保浆液的密实。

4、注浆

选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业，其作业流程为在孔底插入注浆管，确保管口与孔底之间距离200毫米，注浆管应同时进行注浆与拔出作业，确保注浆管底能够在浆面以下，确保注浆过程中可以顺利从孔口流出，并将止浆阀设置在孔口，选用压力注浆的方式进行施工，确保水泥浆强度为M20，注浆压力控制在1到2Mpa之间。

5、挂网、泄水管孔布设

①挂网

挂Φ6.5@200（双向）钢筋网，挂网时间应在注浆4h后进行。网距壁面30mm，与井字型钢筋架焊接在一起或用22的铁丝扎牢。采用螺纹钢与同层土钉贯穿作为联系肋筋，Φ14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500-1000mm直径50mm外罩滤网的PVC管作为泄水管，管子口部四周用水泥浆封固。

②喷射混凝土面层

待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9m3空压机喷射装置，喷射混凝土配合比严格按实验室配制单，同时加入一定量的外加剂，速凝剂的掺入比为3%，喷射混凝土强度等级≥C20。

6、复喷表层混凝土至设计厚度

选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工，其设计强度必须在C20左右，其厚度应控制在80毫米。第一，选用干拌方式，混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工，混凝土喷射施工过程中根据实际情况，可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后，及时完成土钉锚固作业，结束焊接钢筋网施工后，必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式，由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间，确保其不出现掉浆现象后，进行第二层混凝土再喷射作业，直至其厚度符合设计规定。

三、土钉墙施工技术的质量控制

1、护筒中心和桩中心的偏差不能超过5cm，埋深不能低于1m，泥浆的比重最好控制在1.1～1.2，孔底沉渣的厚度不能超过15cm；钢筋笼安放位置准确，钢筋连接满足规范要求；水下浇筑混凝土施工需要连续作业，保证导管埋入混凝土内深度不小于2米，速度适宜，避免堵管或钢筋笼上浮，同时桩头超灌1米。灌注桩混凝土养护完成后，按照相关规范和设计要求进行质量检测，确保质量合格。

2、土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔，在达到要求的深度后再次扩大孔的端部，一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工，主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内，然后灌注浆液材料，令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆。这样的支护技术能够让支撑体系承受很大的拉力，有利于保护其结构稳定，防止出现变形，同时还具有节省材料、人力，加快施工进度。

3、在深基坑支护完成后的施工期间，无坑壁坍塌问题出现，通过仪器对周围建筑物进行监测，无明显的变形现象出现。混凝土灌注桩和锚杆支护能够保证该工程的顺利进行，并且保障周围的建筑物的安全，因此实施深基坑支护施工方案是可行的。

四、结束语

综上所述，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，由于经济、可靠且施上快速简便，已在我国得迅速推广和应用。土钉支护技术是以土钉结构作为主要受力构件的对边坡的支护技术，它主要由密集的土钉群、被加固的原位土体、配筋所喷射得混凝土面层和必要的防水系统一并组成。土钉墙的设计理论还不够成熟，土钉的抗拉拔力较低，为了克服上述缺陷，对土钉墙支护的构造和施工方法问题显得尤为重要。在基坑开挖中，土钉支护现已成为桩，墙、撑、锚支护之后又一项较为成熟的支护术。

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