深基坑支护中土钉支护技术应用

荆岳

（阳泉新宇岩土工程有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 深基坑支护的必要性

由于深基坑土方开挖的深度较深、坡度较陡、侧壁稳定性影响因素、基坑场地周边环境通常也比较复杂，一旦施工过程中出现任何情况都会导致安全事故的发生。因此，深基坑支护设计及施工非常重要，是建筑地基基础施工安全、顺利进行的最直接保障。深基坑开挖施工过程中如果无法对基坑侧壁有效放坡，或者放坡加临时的简易支护结构措施无法满足基坑侧壁对安全稳定的施工需求时，应当采用质量更高、系统性更强、支护效果更好的支护结构来确保整个基坑施工项目的安全以及稳定性，从而有效地确保施工人员的生命安全及地基基础施工的安全有序进行。

2 土钉支护施工技术要求

在选择以土质为主的基坑侧壁支护处理方案时，土钉支护方式以其技术成熟、施工工期短、施工成本低的明显优势，经常被选择作为最终方案。在采用土钉支护方案时，可以借助土体和土钉之间的相互作用来对基坑侧壁土层达到强化效果，明显改善基坑侧壁土体稳定性，提高基坑侧壁的安全储备。

基坑侧壁一般情况下不存在放坡条件，侧壁坡率较陡，在主动土压力和弯矩作用下，土体很容易出现变形，为了避免这种情况，在土钉支护施工过程中，一定要严格按照设计要求、施工标准来保证土钉侧壁结石体强度和抗拔力达标，提高施工质量。

在土钉支护施工的过程中需要注意：①对照设计要求及施工标准开展土钉拉拔试验，保证拉拔力达标，检测过程中通常由资质合格的第三方负责。同时还需要将注浆量和注浆力度控制在一个合理范围内，如注浆量较大，须尽快查明原因并制定处理方案。②当需要获取实际孔深时，应当充分考虑钻机总长度的影响，标注孔口深度进行标注。③注重浆液水灰比的合理性，根据设计要求并结合实际工况选择合理的外加剂。在浆液初凝前，需要采取适当的补浆次数，一般不超过2 次。

3 基于土钉支护技术的支护结构设计

在设计深基坑支护结构时，应结合土钉支护设计原理，根据周围环境和施工场地的条件，采用分层分段放坡开挖和土钉支护相结合的方式。根据基坑顶部荷载分布情况不同、基坑深度不同、工程地质报告中体现的基坑侧壁土层分布情况不同、基坑侧壁放坡条件不同四个方面，分别对基坑侧壁支护结构分区域进行详细验算及设计。

为确保基坑稳定性验算时土层的抗剪强度参数选择满足施工区域普遍土体的特性，在对其物理力学性能指标进行取值时，优先选取地质报告当中土体抗剪强度参数的标准值。在对土钉支护结构进行设计时，应当首先确定基坑支护结构安全等级、基坑的实际深度、放坡情况及基坑顶部荷载情况；确定基坑侧壁土层分布情况及对应土层抗剪强度、与锚固体的摩擦阻力及与土钉的摩擦阻力等关键参数，以及基坑的水位及降水要求；选择并验算土钉的横纵间距、长度、入射角、钻孔直径及土钉钢筋材料，根据验算结果对土钉间距、长度等进行调整直至满足规范要求。除上述操作以外，在实际施工中，为了进一步确保地基深基坑支护施工的安全，实现信息化施工，还应当在施工中及时反馈与设计条件不符之处，同时对土钉支护结构的水平方向及竖向位移、地下水位、土钉钢筋应力等参数变化进行实时监测及监测，确保在出现异常变化时，能够在第一时间查明原因，并给出相应的解决措施，从而在保证安全施工的前提条件下，实现施工质量的提升。

4 地基深基坑支护中土钉支护技术应用要点

4.1 做好施工前准备工作

在建筑工程支护施工中，由于支护技术的应用会受到各种因素的影响，导致支护效果各不相同，因此，需要明确不同支护技术的使用要求，做好施工前的准备工作，充分发挥边坡支护技术的价值，同时要制定科学的工程施工管理方案，确保基坑支护施工质量。

施工准备阶段应首先收集工程周围的水文、地质资料，分析影响土钉支护施工的相关资料，对工程施工进行统筹与测算，为建筑工程创造良好的施工条件。另外，还应注重边坡支护技术相关材料的选择，将适用理念贯彻到支护施工全过程，在选择喷混凝土面层混凝土材料、钢筋结构和水泥材料时，要综合考虑工程的实际情况，在满足设计要求的条件下制定最佳的材料搭配方案。按工程支护施工进度，规范材料运输方式，合理汇总施工材料，确保施工流程能相互衔接，做到有条不紊。避免在运输过程中工程构件大量堆积，受外界环境的影响使构件不能发挥自身性能，间接降低工程施工的整体质量。

4.2 注重基坑开挖阶段的工序交接

工序的衔接是一项重要的管理学问，这也体现了管理人员在施工过程中的施工水平。如果工序不能够得到有效的衔接，就会使施工现场的管理混乱影响整体的施工效果。在采用土钉支护方式对基坑侧壁进行支护时，土方开挖必须分段分层，根据基坑支护范围规模、土钉设计标高确定土方开挖方案。一般要求为分级土方开挖标高为设计每排土钉标高以下0.5m，在土方开挖至该标高后，进行土钉施工及坡面挂网喷混凝土施工，在施工结束后方可进行下一级土方开挖。在该过程中施工组织应充分考虑各个工序的施工工期，做到有效衔接，避免工期延误。

4.3 土钉支护结构喷射混凝土面层施工

在土钉支护结构中，坡面挂网喷混凝土面层可将单点状态的土钉支护结构有效连接成一个完整系统，同时对基坑侧壁起到有效的封闭防水护面效果，在土钉防护喷混凝土面层中，其混凝土的强度不得低于C20，厚度一般为100～150mm，在面层中间布置相应的钢筋网及加强筋，钢筋网及加强筋需要与所有土钉端头之间进行有效连接。喷混凝土面层施工一般分为两次，第一次喷混凝土在锚孔注浆结束后进行，要求对坡面超挖部分采用混凝土补齐。待混凝土面层初凝后进行铺设坡面挂网，并采用点焊或双股铅丝绑扎与土钉外露端连接。待第一次喷混凝土及挂网结束后，进行第二次喷混凝土。在喷射混凝土施工中，主要采用人工操作喷射机的方式来进行，须保证在混凝土搅拌过程中满足混凝土均匀性要求，喷射手要控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。喷射混凝土终凝2h后，要洒水养护，根据气温条件，一般养护3～7d。如果是在混凝土没有加入速凝剂的情况下，应该将存放的时间控制在2h 以内，如果是在加入速凝剂的情况下，要将存放的时间控制在20min以内。在混凝土喷射工作开始之前，施工人员要对机械设备、管道以及电线设备等情况进行全面检查，保证在使用性能方面可以达到相应的标准要求。在面层施工结束后，须根据规范要求检验面层厚度。

4.4 土钉支护结构施工过程中深基坑降排水

深基坑降排水直接关系到土方开挖及土钉支护结构的施工质量和工期，是非常重要的基坑施工内容。根据地下水类型及埋置深度、水量大小，一般采用的降水方式有：①基坑底部设置排水沟+集水井的集水明排系统。②基坑底部或周边设置降水井系统。③基坑周边设置止水帷幕系统。同时在基坑侧壁设置泄水孔，将侧壁土层中地下水或下渗的地表水排出土体之外，防止基坑侧壁土层含水量增大导致侧壁土层抗剪强度下降。防止施工过程中土层发生坍塌，增加施工人员施工的危险性，影响整体的施工质量和施工进度。

4.5 土方开挖施工要点

影响深基坑侧壁土体稳定的因素有很多，其中深基坑的土方开挖施工是重要的因素之一，会给工程的建设带来安全事故或者不良影响，施工单位在施工前必须做好土方开挖施工组织工作，合理安排土方开挖与土钉支护结构施工以及基坑降水等工序的衔接工作。如果深基坑施工场地存在松散填土，必须先加固处理再向下开挖，避免坍塌造成安全事故。在施工过程中，要秉承分层开挖、先支后挖、严禁挖超等原则。在深基坑施工过程中，制定合理的工程组织方案，控制施工进度及工期，从而提高建设的效率和质量。如果土方开挖操作不规范，就可能会出现施工安全问题，这就要求相关从业人员技术水平必须达标，避免支撑和系统出现坍塌。如遇不良地质，要及时处理制定抢险方案，确保施工安全。

4.6 深基坑变形监测

在基坑开挖前至地基基础施工完成、基坑回填，在基坑坑顶、周边既有建（构）筑物、道路等关键位置布置监测点，监测基坑开挖和土钉支护施工期间的基坑及周边监测点沉降、位移变化数据，及时掌握因基坑开挖导致的场地周边变形情况，便于在变形较大存在安全隐患时能够及时采取应对措施。如监测数值达到或超过设计或规范要求的警戒值，须立即停止基坑开挖、支护施工，撤离施工人员，并采取覆土反压等有效措施对基坑侧壁进行补救处理，待施工方案调整后方可继续施工。

5 结语

在建筑工程基坑支护施工中，土钉支护技术的发展及经验的积累一直受到建设单位、设计单位、施工单位及质量监察部门的高度重视，主要是因为该技术施工简便、机动灵活、安全经济，在缩短工期的同时也节约了施工成本，具有较大的技术优势。但是，土钉支护技术在应用过程中依然受到一定条件的限制，如在对基坑变形要求较高时无法满足设计要求，基坑侧壁存在地下水及砂土层时土钉成孔困难等问题，这就需要相关设计、施工人员对施工现场存在的对支护结构影响较大的因素明确判断，在早期确定土钉支护结构施工及设计优化的可行性，从而才能在更大程度上选择合理的基坑支护结构，提升工程施工安全性、经济性及高效性，从设计和施工上总结宝贵经验、教训，推动土钉支护方式的进步和发展。