谈土钉墙技术在公路深基坑中的应用

沈 伟

(河南省水利第一工程局，河南 郑州 450000)



谈土钉墙技术在公路深基坑中的应用

沈 伟

(河南省水利第一工程局，河南 郑州 450000)

介绍了土钉墙技术的原理及适用范围，论述了土钉墙技术在公路深基坑中的施工工艺流程，总结了土钉墙施工的注意事项，指出土钉墙施工周期短、成本低、工艺简便等特点，应用前景广阔。

公路，土钉墙，深基坑，支护

1 土钉墙技术概述

1.1 土钉墙技术特点以及工作原理

土钉墙支护技术是针对原位土进行有效加固的一种新型技术，其主要包括原位土、插入原位土中的土钉和喷射混凝土层[1]。该技术主要利用原位土体自然稳定的能力，并能有效提升边坡土抗倾覆、抗变形以及抗滑移能力，这样可以有效减小土体侧向的变形程度，并可有效保证整体结构稳定性。与其他深基坑抗边坡技术相比，这种技术具有施工周期相对较短、施工简便以及施工成本低等特点。该技术工作原理大致包括以下4个方面：首先是土钉对复合型土体的骨架箍束作用；其次是土钉分别承担相关载荷；接下来土钉承受应力过程可实现应力传递以及扩散；最后土钉对土层的约束作用。

1.2 土钉墙技术应用现状和适用范围

我国公路施工技术的快速发展，使得土钉墙技术在公路深基坑施工方面的应用相对广泛。但现阶段，与世界先进水平相比，我国土钉墙技术以及相关设备的开发能力仍具有一定的差距。当前很多发达国家已将土钉墙技术广泛应用在公路施工过程中，如英国、美国和法国等。我国土钉墙技术研发起步相对较晚，随着国家经济的快速发展，人们对公路施工的质量要求相对严格，其需要依据良好的交通环境从而获得较多经济效益。目前我国土钉墙技术实际应用已初具规模，其主要应用在地下连续墙、钢筋混凝土灌注桩和锚杆挡墙等方面。这种技术的适用范围:建筑物高度小于15 m的基坑和边坡施工。实际应用阶段，其适用高度为6 m～11 m，而斜面坡度需控制在60°～90°区间内。

2 土钉墙技术在公路深基坑施工阶段的具体应用

2.1 制定具体支护方案

土钉墙技术主要用于公路深基坑支护，首先技术人员需要依据施工现场的实际情况制定具体的施工方案。一般来说，土钉墙技术实际应用过程中，深基坑内部不能存在支撑物，所以传统排桩中加设钢管实施墙体支护的方法不能应用在深基坑支护作业。这是因为实际施工过程中，施工人员应保证边沟损害程度相对较低，所以不可采用上述方法进行墙体支护。因此通过对整体施工过程、水平支撑以及打桩损害程度等方面的综合考虑，并且兼顾支护完成后深基坑稳定性和安全性，土钉墙技术已成为深基坑支护较为合适的施工方法。

2.2 土钉墙技术具体工艺流程

土钉墙技术采用的土钉细部结构如图1所示，其具体工艺流程主要分为以下6道工序：

1)土料开挖。土料开挖作业阶段，由于很多深基坑工程差异性较大，施工人员采用分层施工方式。为了保障开挖作业操作稳定性，实际施工阶段，施工人员应对开挖深度和高度实施自主选择设计[2]。这是因为实际开挖过程分为若干个工作层面进行具体施工，而各个工作层面的挖掘深度各不相同。一般来说，第一层深度为3 m，第二层开挖深度小于第一层深度，其通常为2.4 m。

2)钻孔。根据现场具体情况，施工人员选择潜孔钻成孔或跟管钻进设备成孔等方式，实际作业前，施工人员根据相关设计选定合适的孔位，并做出相应标记，同时还要检验钻杆角度位置，从而保证钻杆水平方向误差在±50 mm范围内，而垂直方向误差在±100 mm以内。作业过程中，施工人员应当控制钻进速度，从而防止出现卡钻问题。同时还要将土完全倒出后才能进行拔钻杆，这样可以减少孔内虚土，并且还可提升钻进效率。

3)锚杆加工和下放。通常锚杆主要作为土钉杆体，其使用套管进行连接，并在沿杆体轴线方向间距1.5 m设置居中支架，这些支架需将一定尺寸的钢筋弯成弧形，再与土钉进行连接。当完成钻孔作业后，施工人员应及时安装已制作好的锚杆，而实际下放作业前，技术人员应对锚杆组装质量进行严格检测，保证其相关参数符合设计要求，尤其需要检查杆体是否出现扭曲变形的情况，如出现这种情况则需要及时进行更换。

4)注浆。通常施工人员使用注浆机进行压注水泥浆，水泥浆的水灰比大致为1∶1，孔口注浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa。如施工区域的地下水相对较大时，通常使用水泥—水玻璃浆液，水泥浆和水玻璃体积比为1∶0.5，水玻璃为35Be′。通常上述参数需根据现场实际情况进行适度调整。一般来说，注浆作业阶段，施工人员应将注浆管插入孔底100 mm～150 mm，而注浆泵压力则应在0.5 MPa～0.8 MPa范围内，这样可使得浆液通过注浆管缓慢注入到孔底，当水泥浆液液面升至孔口时，采取稳压注入3 min～5 min后停止注浆并进行封堵孔口，如出现浆液硬化但没能注满锚固体时,需要进行适当补浆。实际注浆过程中，施工人员需要对浆液进行循环搅拌，并且保证随搅随用，通常循环搅拌浆液时间需大于2 min，同时要求浆液在初凝前必须全部用完。

5)铺设钢筋网。通常土钉墙技术使用钢筋网，其网格为20 cm×20 cm网片，再由人工进行安装。实际安装过程中，施工人员需要将钢筋网片点焊在土钉杆体上，一般来说，网片应贴近坡面进行铺设，而钢筋网贴近岩面一侧需保留2 cm～3 cm的保护层。

6)喷射混凝土。通常喷射混凝土作业主要使用混凝土湿喷机，其基本作用原理为湿喷工艺。而喷射混凝土的作业顺序为：前

期准备→施喷面处理→搅拌→装运→加速凝剂→材料和设备配置以及现场施喷等[3]。喷射混凝土作业要点为:土料开挖作业完成后，施工人员需要对岩面进行初喷混凝土，这样可以有效避免岩体出现松弛情况。喷射作业前，施工人员还需设置控制喷硷厚度标识，对危石以及岩面进行检查，当受喷面出现涌水和淋水等情况时，还需做好相应的引排水工作。通常喷射机需安装在较为安全的区域，如设置在不良地质地段，则需要专门人员对坡面变化情况进行实时监控。一般来说，混凝土喷射压力应在0.10 MPa～0.12 MPa范围内，并且首次喷射的混凝土达到初凝后，才可进行下一层的喷射，而首次喷射混凝土厚度需超过50 mm。实际作业阶段，施工人员需严格依据设计参数以及施工规范，选用合适的喷射混凝土配比以及喷射方法，而新喷射混凝土终凝2 h后，施工人员应进行洒水养护。

3 土钉墙技术在深基坑施工中的注意事项

1)分区分层、边挖边护。通常深基坑开挖作业阶段，施工人员不能一次开挖过深，同时也不能一次性开挖面积过大，其需要采用分区分层开挖方式，并且还需控制开挖深度保持在1.2 m～2.0 m范围内。施工人员进行开挖作业的同时，其可同步进行土钉墙作业，这样可以避免坑壁出现一定程度的变形，从而降低坑体发生坍塌概率。2)及时排水、禁止堆载。一般来说，地表水以及地下水都会使得土钉出现失效情况，进而导致边坡稳定性降低，因此深基坑开挖作业前，施工人员需要做好地面排水设施，这样可以有效避免地表水对边坡的侵蚀，并能防止其流入基坑。当出现地下水位超出基底的情况时，施工人员需提前采用相应的降水措施，只有将地下水位降低至基底以下，才可进行相应的深基坑开挖作业，同时基坑内的渗水以及雨水均需及时进行引排。尤其需要注意的是深基坑周边禁止堆载，机械车辆需与深基坑开口线保持5 m以上的距离，这样可以有效防止堆载过多导致边坡稳定被破坏的问题。3)保证相关数据监测。深基坑开挖作业前，技术人员需在深基坑周围布设一定数量的观测点，并根据设计规范以及相关标准测量原始数据。同时深基坑开挖以及土钉墙技术应用过程中，需要安排专门技术人员对基坑边沿的沉降以及位移进行实时监控，如出现变形程度超过警戒值时，技术人员应及时进行预警，并将相关信息反馈给上级相关部门。

4 结语

土钉墙技术作为一种经济性高、效果好的公路深基坑支护技术，其已在我国得到一定程度应用，这种技术需要施工人员做好各个作业环节的质量监督工作，这样才能有效保障公路深基坑支护施工质量，从而促进土钉墙技术在我国范围内的大范围推广。

[1] 温艳芳,宁连旺.复合土钉墙深基坑支护技术经济研究[J].混凝土与水泥制品,2013(9)：39-42.

[2] 李永涛,张志增,李仲奎,等.地下洞室不同开挖方案的对比分析[J].中原工学院学报,2014(6)：158-160.

[3] 李建军.高速公路隧道湿喷高性能混凝土应用技术研究[J].公路交通科技(应用技术版),2016(1)：119.

On application of nailing wall technique in deep foundation pits in roads

Shen Wei

(HenanFirstHydraulicEngineeringBureau,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the principle for the nailing wall technique and its applied scopes, indicates its construction craft procedure in the deep foundation pits of roads, sums up the precautions in the nailing wall construction, and points out its features with short construction periods, lower cost, and simple crafts, so it has broader application future.

road, nailing wall, deep foundation pit, support

1009-6825(2016)13-0148-02

2016-02-23

沈 伟(1966- )，男，高级工程师

U416.1

A