建筑深基坑支护中土钉墙施工技术的应用

张晓鹏

摘 要：随着我国经济建设的蓬勃发展，地上空间已经不能满足人们的生活需要，活动空间不断向地下发展。因此基坑支护方法选择对建筑工程安全影响巨大。土钉墙施工技术作为建筑工程施工的重要技术之一，进一步提升其施工技术水平，规范施工工艺，不仅能够提高工程整体质量，还能促进建筑行业更快更好地发展。

关键词：土钉墙；建筑工程；深基坑支护；作用

1 土钉墙的概况及深基坑支护的作用

土钉墙是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制，在上个世纪70年代从德国、法国及美国发展出来的支护方式。土钉墙的组成成分为被加固土、放置于原位土体内的细长金属杆件与在坡面附着着的混凝土面板，最终实现重力式支护结构。将一定长度及密度的土钉设置在土体内，通过土钉和土一起完成作业，进而将原位土的强度、刚度进行有效提升。其作用如下：

（1）应力传递与扩散作用。作为一种原位加固土技术，土钉墙作用机理与桩、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。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。

（4）分担作用。复合土体内，土钉有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯强度，当土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移。当土体开裂时，土钉分担作用更为明显。土钉内产生相应的弯剪、拉剪等复合应力，于是就会导致土钉体外裹浆体碎裂、钢筋屈服的结果。

2 建筑深基坑支护中土钉墙施工工艺

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

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，混凝土噴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。

3 土钉墙施工质量控制

1、土方开挖严格按设计要求控制坡度，人工修坡与机械开挖交替进行，及时修坡，修坡时要求通过挂线和经纬仪配合，确保土坡的面层平整，并在土体表面插上控制标高的短钢筋头，保证坡面平整度，坡面不平整度不大于±20mm；土钉成孔深度允许偏差±30mm；土钉成孔孔距允许偏差±100mm；土钉成孔倾角允许偏差±1°。

2、土方开挖必须与土钉墙施工密切配合，土钉墙施工时必须分段分层进行土方开挖，每段长度20～30m，每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每层土方开挖的超挖量小于0.5mm，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方。开挖时砂层部位可能存有上层滞水的残留水头，要及时插放塑料滤水花管，导出滞水，以减小土体含水对土钉墙的侧压力。塑料滤水花管长约1m左右。

3、修坡结束后确定土钉孔位，孔位误差不大于100mm，如遇特殊情况需要移孔位，由现场技术负责人审定。同时在土钉成孔过程中，若遇坚硬的障碍物，不得强行施工，须探明情况，以防破坏地下管线或构筑物。成孔后检查孔深、孔径、拉杆长度，合格后及时安放拉杆和注浆管进行注浆。

4 结束语

综上所述，随着我国建筑工程事业发展速度的不断提升，为确保建筑工程深基坑施工的质量，施工企业必须重视其施工工艺，规范施工流程，只有这样才能提高工程的整体质量，实现其经济效益。

参考文献

[1]胡浩；王路；胡小猛；；高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究[J]；科技信息；2011年13期

[2]明志忠.建筑深基坑挖土施工技术的应用与措施研究[J].门窗. 2013（10）

[3]王宏东.土钉墙支护破坏原因分析与控制[J]. 兰州工业高等专科学校学报. 2011（06）

[4]肖烈烜.土钉墙支护在建筑深基坑施工中的应用[J].江西建材. 2013（04）

[5]扈学波.复合土钉墙整体及其组成部分的基本结构工作性状研究[D].山东大学 2014