小议地基基础施工中土钉墙技术在工程中的应用

苏祥芳

摘要：土钉墙施工工艺的造价优势，使得方案优化时有了一种可靠而实用的选择，也使控制工程造价成为了可能。优先选用土钉墙作为基坑支护的手段，不但安全，也缩短了工期，更降低了工程造价。本文探讨了地基基础施工中土钉墙技术在工程中的应用。

关键词：地基基础；施工；土钉墙；技术；应用

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

土钉墙作为近年来发展起来的新型挡土结构，其具有结构轻、成本低、施工简单、安全可靠的技术特点，现已成为撑式支护、排桩支护、连续墙支护、锚杆支护之后又一项较为成熟的支护技术。近几年来，该技术在我国发展较快，用于工业与民用建筑的基坑支护工程中，并与其他支护方法复合应用，均取得了良好的效果，获得了显著的社会效益和经济效益。

一、土钉墙支护的含义

所谓“土钉”就是被置入支护土体的较密集的水平和竖直间距排列的细长杆件。土钉依靠周面上的粘结力或摩擦力，与其周围土体共同作用形成一个组合体，并主要通过受拉对土体进行加固。它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层组成。在深基坑开挖过程中往基坑侧面自然土体均匀整齐钉置数排细长杆件土钉，并在基坑墙面上铺设钢筋砼面层，通过自然土体、土钉和钢筋砼面层的共同作用形成的重力挡墙称为土钉墙支护，它是用来抵抗基坑墙后的土压力。土钉墙支护作为深基坑中加固挡土结构应具有足够的强度、抗变形、稳定性和耐久性，当该项技术应用于城市大片密集建筑区的基坑开挖时，更要严格限制与控制土钉墙支护的变形。土钉墙支护施工技术具有以下两个特点：⑴施工过程中要实时监控现场地质情况，要不断收集及分析变形测量数据，及时指导下一步的施工，以免误工、延工。⑵要充分考虑地表径流和地下水的影响。如果施工时土体大量渗水，则不能喷射砼面层，容易引起塌坡或塌孔；要尽量将基坑设在地下水位以上，如果不可避免开挖至地下水位以下，则得采取有效措施降低地下水位，否则地下水位将会增加支护面层压力和土钉内力，土体中的含水率将会影响粘土的抗剪能力及粘土中的土钉抗拔能力。

二、土钉墙的构造

土钉墙结构由土钉、面层和排水系统三部分组成， 土钉主要包括钻孔注浆土钉和打入式土钉两种形式。

( 1) 钻孔注浆土钉是最常用的土钉，一般采用6 mm～32 mm 的钢筋，置于70 mm ～120 mm 钻孔中，采用强度等级不低于M10的水泥浆或水泥砂浆注入孔中形成。水泥浆水灰比一般为0.5 左右，水泥砂浆配合比一般1：1～1：2。

( 2) 打入式土钉一般采用钢管材料打入土中形成，通常钉长较短，施工简单快速，但不易于密实胶结土中。当打入钢管为周围带孔的闭口钢管时，可在打入后管内注浆，增强土钉与土的粘结力，提高土钉的抗拔力。注浆方式有低压注浆和高压喷射注浆。

土钉长度一般为开挖深度的0. 5倍~ 1.2倍，间距为1m ~ 2 m，与水平夹角为5°～20°，用的土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1。

面层为土钉墙的重要组成部分，土钉结构的面层虽不是结构的主要受力构件，但它是传力的一个重要组成部分，也起保证各土钉之间土体的局部稳定性，防止场地土体被侵蚀风化的作用。面层应在每一阶段开挖后立即设置，以限制原位土体的减少并阻止原土的力学性质，特别是抗剪强度的降低。永久性的土钉工程中已大量应用预制和现浇混凝土板、钢面板作为面层，以满足美观和耐久性的要求。目前常采用的面层为6 mm～ 10 mm，间距150 mm ～300mm 的钢筋网， 强度等级不低于C20的喷射混凝土组成，面层厚度为80 mm ～150 mm。

三、工程概况

某高层建筑地下2 层，地上16 层，局部8 层，建筑面积12273 m2 ，采用箱形基础，东侧距邻近建筑物仅9m。开工时间正属雨季，结合现场实际情况, 决定在基坑东、西两侧采用土钉墙支护结构。

场地土自上而下依次为：1、杂填土, 含砖块、碎石、煤渣等，结构松散稍湿，层厚2.0～ 3.8 m。2、 粘质粉土，湿度饱和，可塑，中压缩性层厚1.9 m。3、粉质粘土层，可塑，饱和，中高压缩性，层厚1.2 m。4、砂质粉土层，可塑，饱和，低压缩性，层厚1.4 m。5、 钻探深度35 m 范围内有潜水, 静止水位标高为43.32 m。

四、土钉墙施工要点

1、土体开挖

土方开挖分层、分区、分块、分段，抽槽开挖，随挖随支，各层开挖深度控制在本层开挖高度以下0.30m，严禁超挖，同一层每两个施工段之间预留平衡土体，降水配合土方开挖与土体支护同步进行。

2、 锚杆击入

锚杆采用Φ48 mm ×3.5mm的钢管，水平、竖向间距均为1m。钢管前端做成封闭尖形，端部1/3长度范围内按梅花形设间距15～20 cm、直径10～15 mm 的出浆孔，借助空压机将钢管植入土层至设计长度，沿钢管全长每隔0. 5～ 1. 0m 焊接环形倒刺，利用环形倒刺扩出直径约10 cm 的圆形松散土体空间，以利于注浆并增加注浆量和锚固力，环形倒刺还能增加钢管与凝固体的摩擦力。

3、 压力注浆

注浆质量是保证土钉抗拔力的关键，在注浆过程中应严格控制浆液配合比， 并添加高效减水剂、早强剂，以保证浆液的流动性并提高早期强度，使土钉早日进入工作状态。采用土钉底部注浆，使注浆管插入钢管孔内距孔底20 cm左右。注浆至浆液溢出土钉钢管口时， 在钢管口设置止浆袋进行高压注浆，注浆压力0. 4～0. 6 MPa，稳压5 m in 后将注浆管拔出30～50cm，再高压注浆并稳压5m in。在钢管端部布孔范围内重复上述步骤，进行高压间歇性反复注浆。

4、 钢筋砼面层施工

（1） 钢筋网片安放：钢筋网片可焊接或绑扎而成，网格允许偏差±10mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或20mm，采用搭接焊时焊缝长度不小于钢筋直径的10 倍。土钉筋端部通过销定筋与面层内的加强筋及钢筋网片连接，其相互间应焊接牢固。钢筋网片在安放时应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度，钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，喷射混凝土时不得出现振动。

（2） 混凝土喷射施工：喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45，并应通过外加剂来调节所需和易性及早强时间。喷射砼前，应对工人进行详细的技术交底，并对机械设备，风、水管路和电路进行全面检查及试运转，以保证面层砼顺利施工。喷射砼时应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8~1.5m 范围内，射流方向垂直指向受喷面。钢筋部位应先喷填钢筋后方，然后再喷前方，防止钢筋背后出现空隙。继续喷射作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之湿润。喷射混凝土终凝后2 小时，应采取连续喷水养护5~7 天或喷涂养护剂，确保面层混凝土充分养护。

五、土钉墙支护技术的应用范围与特点

1、 土钉墙支护技术主要应用领域。

( 1) 高层建筑的深基坑边坡支护和竖井的支护；

( 2) 土建维修抢险工程，包括加筋土挡土墙、重力式挡土墙、锚固式挡土墙、以及塌坡的加固；

( 3) 与预应力锚杆联合应用做边坡的支护，以更好的控制土体变形。

2、与其它的支护类型相比，土钉墙支护技术具有以下优点。

( 1) 结构轻巧，施工速度快。土钉支护的施工速度比起其它支护快得多，有的甚至可将工期缩短一半以上。并且由于结构轻巧，柔性大，自重小，土钉支护有良好的抗震性能，沉降量很少。

( 2) 施工设备轻便，操作方法简单，对场地土层的适应性强。土钉的制作与成孔不需要复杂的技术和大型机械设施，灵活性较大。土钉支护特别适合于有一定粘性的砂土和硬粘土，即使是软土场地，在采取一定措施后也可以用土钉支护。

( 3) 安全可靠又经济。土钉墙支护结构中，喷射混凝土和土体切割面紧密接触, 土体受到的扰动很少。并且土钉的数量众多并作为群体起作用，个别土钉出现质量问题或失效对整体影响不大。土钉墙支护技术还有一个非常重要的优点是万一出现破坏、塌方不利情况时，主体也不会发生突发性滑动坍塌，为抢救和补强赢得了时间，能及时采取措施加固，避免出现大的事故，提高了安全度。根据经验，土钉墙支护比起灌注桩等支护约可节约造价1/ 3～ 2/ 3。

工程实践证明，本工程采用以上支护方式，不仅减少了土方开挖量，充分利用了现场的有限空间，便于现场的布置，而且支护后至土方回填完成前基坑边坡未发生任何坍塌现象，为基础工程其他子分部施工奠定了基础。既节约了成本，又确保了基坑施工的安全，值得推广应用。

参考文献：

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[3]吕春华，吴绍强．土钉墙施工技术在深基坑支护工程中的应用[J] ：大众科技，2009，113，（1）

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