复合土钉墙在深基坑支护中的应用

张文丽

（山西一建集团有限公司 山西太原 030012）

0 引言

土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）[1]正式定名为土钉墙。由天然土体通过土钉就地加固，并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡土墙结构，以此来抵抗墙后的土压力，从而保持基坑开挖面的稳定，这种利用土体加固及土钉共同受力的土挡墙称为复合土钉墙。复合土钉墙是针对单纯土钉墙受力和支护应用上的缺点，对土钉的补强和修正。近年来，高层建筑林立，已然成为城市化建设中一道亮丽的风景线，深基坑是保证高层建筑稳定性的基础，而复合土钉墙支护技术在深基坑施工中应用十分广泛。基于此，加强对复合土钉墙支护技术在建筑深基坑施工中应用的研究具有十分现实的意义。

1 复合土钉墙支护施工的原理及技术特点

1.1 复合土钉墙支护技术原理

所谓的土钉墙支护施工，主要是利用土钉支护在施工场地进行土体加固施工，再利用喷射的混凝土与钢筋网结合起来，形成一个有效的土钉体，和岩土体协同作用，保证了土体的整体强度，消除了岩土体自身强度弱的问题，保证支护结构整体的稳固性；土钉本身具有一定的强度与刚度，通过密集的分布，与岩土体形成一个有机的复合体，不仅有效地提高了土体的整体刚度，还弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，能够对岩土体的整体变形起到良好的约束作用。同时，在岩土体与土钉摩擦力的作用下，也能对岩土体变形起到制约作用；在复合体中，岩土体与土钉一同承担外界的荷载力，同时承担复合体自身的重力。可以看出，土钉能够在一定程度上分担荷载力，岩土体塑形后，土钉承担的应力作用逐渐加强，避免了复合体出现裂缝、变形的问题，确保了支护结构的稳定性。

1.2 复合土钉墙支护施工技术特点

复合土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点：①形成土钉复合体，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。②施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力，所以设备简单。③随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。④施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。⑤复合土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。⑥施工噪声、振动小，不影响环境。⑦复合土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。另外，复合土钉墙支护技术在建筑深基坑施工中的运用，往往会使用较多的土钉，土钉密度较小，在施工期间，即使某一个土钉松动失去作用，对整体的支护效果也不会造成较大的影响。也可以说，复合土钉墙支护施工过程中，使用的土钉数量与支护质量成正比，土钉数量越多，支护结构越加稳固。复合土钉墙支护与桩支护、连续墙支护技术相比，不用使用过多的建筑材料，大大节约了资源，给施工企业创造了更大的利润。

2 复合土钉墙支护施工

2.1 土钉墙施工

（1）土钉成孔前，按设计要求定出孔位并作出标记和编号。成孔过程中遇有障碍需调整孔位时不得损害支护原定的安全程度。

（2）成孔过程中做好成孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等。将取出的土体与初步设计时所认定的加以对比，发现有较大偏差时需及时反馈修改锚杆的设计参数。

（3）土钉成孔采用人工洛阳铲成孔或气锤砸钢管辅助。

（4）钻孔后要进行清孔检查，对于孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理。成孔后及时安设土钉钢筋并注浆。

（5）土钉钢筋置入孔中前，应先设置金属定位架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距约为2～3m，支架的构造不妨碍注浆时的浆液自由流动。

（6）土钉钢筋置入孔中后，采用低压注浆填孔，注浆压力为0.4～0.6Mpa。注浆时采用底部注浆方式，注浆导管底端先插入孔底，在注浆同时将导管以匀速缓慢撤出，保证孔中气体能全部逸出。

（7）注浆用水泥浆用普通PO32.5搅拌而成，水灰比为0.5。在欠固结地层，增加土钉注浆量。

（8）钢筋网片用φ6.5的盘条加工而成，网格允许误差10mm，可用焊接或绑扎而成，绑扎搭接长度不小于一个网格边长或200mm，搭接焊接长度不小于网筋直径的10倍。

（9）土钉钢筋与网片用横向、竖向钢筋焊接，在土钉端部以“L”形与横筋网片焊接在一起。

（10）在喷射混凝土前，面层内的钢筋片嵌固在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。钢筋片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。喷射混凝土强度为C20，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.5。喷射混凝土厚度为70～90mm。冬季施工时，在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜和草帘被。

2.2 护坡桩施工

2.2.1 施工工艺

护坡桩施工采用长螺旋钻机成孔，流态混凝土灌注后插入钢筋笼施工工艺。在土方挖至相应段施工作业面后，进行护坡桩施工。

2.2.2 工艺流程

放桩位线→钻机就位→对准桩位→调整垂直度→钻孔至设计深度→中心压灌混凝土同时提钻→吊入钢筋笼→钢筋笼插入混凝土内→振捣成桩→帽梁施工→桩间土护壁。

2.2.3 帽梁施工

护坡桩、帽梁混凝土均为C25，采用商品混凝土运至现场后进行灌注，并用振捣棒振捣，浇灌时要注意控制桩顶标高。浇灌帽梁混凝土前应仔细检查帽梁的主筋直径、数量、位置是否符合图纸要求。浇筑时混凝土直接倒入模内，然后用振捣器振实抹平。护坡桩钢筋笼顶部主筋要求锚入帽梁内部不小于300mm。

2.3 预应力锚杆施工

2.3.1 工艺流程

放线→钻机就位→钻进成孔→安置锚杆钢筋→压力注浆→养护→拉拔锁定。

2.3.2 预应力张拉

锚杆注浆3d后，进行连梁施工，悬挂腰梁。当锚固体强度达到设计强度的75%或大于15MPa、连梁混凝土强度达到设计值的70%以上时，按设计要求对锚杆进行张拉，施加预应力，上紧锚头。张拉荷载达到设计荷载的90%~100%后，稳定5-10min，退至设计锁定荷载锁定。锚杆张拉控制应力不超过锚杆杆体强度标准值的75%。

3 施工监测

3.1 观测点的布置

采用沿基坑周边布置观测点的方法。在基坑紧邻建筑物的地方埋设1～2个观测点，并在开挖前对其进行观测，作为基点以便与日后测量比较分析。在做上层土钉时将观测点埋好，在下层开挖前要核对基准点并对其进行保护。

3.2 施工监测

（1）观测精度要求：满足国家三级水准测量精度要求：水平误差控制<1.00mm，垂直误差控制<0.5mm。

（2）观测时间要求：基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。在基坑土方开挖阶段，每天观测两次，必要时连续观测，在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下可适当减少监测次数。对雨天以及各种可能危及支护安全的水害来源（如周围生活排水、上下水道、管道渗水等）进行仔细的观察。

4 结语

复合土钉墙支护技术是深基坑工程施工中关键的技术，在我国城市化建设进程中，复合土钉墙施工技术得到了长足的发展。总之，复合土钉墙相关理论知识正在不断的完善，同时也需要不断提升相关理论的实践性，这样才能体现其应用价值。在我国建筑行业不断发展的今天，还需要加强对建筑施工工艺的研究，提升建筑工程经济效益，促进建筑产业健康发展。