深基坑土钉墙边坡支护施工技术

马兵

(新疆塔里木建筑安装工程(集团)有限责任公司，新疆阿克苏 843000)

0 引言

土钉墙支护技术作为深基坑边坡常用的安全支护技术，由被加固土体、锚固于土体中的土钉群和面板组成。土钉与土体构成的复合体，用来抵挡土压力或其他附加荷载，保护开挖面的稳定，而土钉间的变形则通过钢筋网喷射混凝土面层给予约束。土钉墙主要有钻孔置入、打入型、射入型三种形式。本文以新疆友好集团阿克苏天百国际购物中心深基坑钻孔置入土钉墙为例，对土钉墙施工特点、适用范围、施工工艺、质量控制等内容进行了阐述。

1 工程概况

新疆友好集团阿克苏天百国际购物中心，建筑面积113 995.85 m2，建筑高度97.65 m，基坑长169.7 m，宽93.2 m，深8 m。地处天山南麓中部，塔里木盆地西北缘，地下水位埋深15.9 m～16.2 m，潜水，水位变化幅度为0.5 m～1.0 m。其地质分层为：杂填土层厚0.6 m～1.7 m;粉质粘土层厚22.3 m～23.0 m;圆砾层厚6.5 m。

2 土钉墙支护特点及适用范围

2.1 特点

深基坑土钉墙支护具有施工快速简便、设备简单、质量易控(水平位移一般为基坑分层深度的1‰～2‰)、经济效果明显(土钉墙成本费用较护坡桩、板桩支撑墙等支护方法相比降低10%～30%左右)、占用空间少、便于信息化施工等特点。

2.2 适用条件

土钉墙支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的粘性土，胶结或弱胶结(包括毛细水粘结)粉土、砂土和砾填土，土钉墙与其他施工方法相结合也可在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中应用，支护深度不宜超过18 m。

3 施工工艺流程

根据地质水文情况确定分层开挖深度→开挖土方并修整边坡→初喷底层混凝土→钻设钉孔→土钉安装→注浆→挂钢筋网并与土钉尾部焊牢→安装泄水管复喷表层混凝土至设计厚度→下层土方的开挖。

4 主要施工工序

土钉墙施工前要做好操作平台、机械设备进场，原材料的送检，监测点的确定及作业人员的安全技术交底等准备工作。地下水位较高时，需将水位降到坑底0.5 m以下。

4.1 土方开挖

1)要按设计要求分层、分段开挖，分层深度根据土质情况确定，且应挖至土钉墙标高下0.3 m左右。进入下一层开挖时必须等到上层土钉的抗拉强度达到设计值80%方可进行，上下层间隔时间宜为5 d～7 d。开挖过程中，严禁超挖或造成边壁土体松动，禁止开挖设备碰撞支护结构。

2)分段长度应根据土质条件、施工流程的相互衔接等因素确定。分段开挖长度一般第一层每段不得超过15 m，第二层每段不得超过8 m，挖到淤泥层时每段开挖长度不得超过6 m，并采用跳槽开挖。

3)开挖作业面后应立即进行土钉墙支护，最后一层土钉墙施工完成后应及时施工垫层或底板。

4.2 边壁平整

边壁宜采用小型机具或铁锹进行切削清坡，以保证边坡平整，并在修整好的坡壁上埋设控制混凝土厚度的标志。

4.3 混凝土喷射

喷射混凝土护坡时，应自下而上，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6 m～1.0 m，喷射厚度不小于40 mm。喷射混凝土终凝2 h后，立即喷水养护，养护时间宜为5 d～7 d。

4.4 孔位布点、成孔

土钉成孔前，应按设计要求定孔位并作标记，并按照土钉打入的设计斜度架设操作平台。平台验收合格后用螺旋钻机开始钻孔，成孔过程中如出现边坡土体含水量较大、杂填土较厚、松散砂层等情况不宜进行人工成孔时，可采用钢管代替钢筋，利用机械打入土层，钢管上每隔300 mm钻直径8 mm～10 mm的出浆孔，梅花形布置，并在孔边上焊倒刺状钢筋，以防打管时散落土粒堵塞出浆孔，同时增加其抗拔力。成孔后要进行清孔检查，并对孔径、孔深、孔距、倾角进行全面检查。

4.5 置钉

在直径18 mm～32 mm的Ⅱ级或Ⅲ级钢筋上设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为2 m～3 m左右，支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动。

4.6 注浆

在孔口处应设置止浆塞及排气管，旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合，注浆管应深入到孔底250 mm～500 mm处，边注浆边拔管，直至注满或排气管停止排气为止。注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆，水泥浆的水灰比宜为0.5;水泥砂浆的配合比宜为1∶1～1∶2，水灰比宜为0.38～0.45，需要时可加入适量速凝剂。

4.7 铺设绑扎面层钢筋网

铺设绑扎面层钢筋网，在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短段钢筋，并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接。

4.8 喷射混凝土面层

1)喷射混凝土时喷射顺序应自下而上，垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于40 mm，喷射混凝土前应先向边壁土层喷水润湿;喷射时应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度，防止混凝土塌落。

2)喷射混凝土终凝2 h后，喷水养护5 d～7 d。

3)最后一层土钉墙支护宜插入基坑底部0.2 m以下，在基坑顶部也宜设置宽度为1 m～2 m的混凝土护顶。

4.9 排水设施的设置

1)土钉墙支护应采取排水措施排出地表积水，支护内部积水，以及基坑积水，以避免土体处于饱和状态而降低强度。

2)基坑顶部四周要做散水和排水沟，坑内应设置排水沟和集水坑，并与边壁保留0.5 m～1 m的距离，集水坑内积水应及时抽出。

5 质量检验

5.1 试验及检验要求

1)注浆强度及喷射混凝土强度检验。用于注浆的水泥浆或水泥砂浆强度经标准养护后测定，每批至少留取3组，注浆强度等级不低于12 MPa(3 d不低于6 MPa)。喷射混凝土强度，每批至少取3组，强度等级不低于C20(3 d不低于10 MPa)。

2)喷射混凝土厚度检验。喷射混凝土厚度，一般采用凿孔法作为检查依据，也可以用混凝土厚度标志或其他方法检查，有争议时以凿孔法为准。检查数量为每100 m2取一组，每组不少于3点，平均厚度应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%。

3)土钉抗拔力试验。每一土层中至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，其孔径注浆材料等参数及施工方法应与工程土钉完全相同，在注浆体强度不低于6 MPa时检验土钉的抗拔力是否满足设计要求，抗拔力和变形的一般加荷至设计抗拔力的1.5倍。

5.2 锚杆施工的质量控制

1)土钉墙锚杆质量控制是确保土钉墙质量的关键，其主控项目为：a.锚杆工程所用原材料，配合比、砂浆强度等级;b.锚固体的直径、标高、深度和倾角;c.锚杆的组装和安放;d.锚杆的张拉、锁定和防锈处理;e.土层锚杆的试验和监测。与最大试验荷载、总弹性位移等一般项目。

2)灌浆是土层锚杆施工中的一道关键工序，必须作好验收及记录。灌浆材料多用纯水泥浆。水灰比为0.4～0.45左右。为防止析水、干缩，可掺加0.3%的木质素磺酸钙。水泥浆液的抗压强度应大于25 MPa，塑性流动时间应在22 s以下，可用时间应为30 min～60 min，整个浇筑过程须在4 min内结束。

3)灌浆压力，一般不得低于0.4 MPa，亦不宜大于2 MPa，宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，可有效提高20%锚杆抗拔力。

4)注浆后自然养护不少于7 d。待强度达到设计强度等级的80%以上，方可进行张拉工艺。

5)张拉前要校核千斤顶，检验锚具硬度。张拉力要根据实际所需的有效张拉力和松弛应力而定，一般按设计轴向力的75%～85%进行控制。

6 施工监测

深基坑土钉墙的施工监测内容包括：支护整体位移、临近基坑的地表、地物的变形，开裂状态的观察，基坑底部及周围地下管线。监测点间距不宜大于20 m，每边监测点数目不应少于3个，基坑工程监测点的布置应最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，并应满足监控要求。在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边重点监护部位，监测点应适当加密，一般采用仪器监测与巡视检查相结合的监测方法。

7 结语

深基坑土钉墙支护在深基坑支护方式中占有主导地位，土钉墙通过土钉所具有较高的抗拉、抗剪强度和刚度特性提高边坡的基本稳定性和承受坡顶荷载，由于其施工简便有效，在深基坑支护中具有重要的发展空间。

［1］ 钱惠明.建筑地基深基坑土钉墙支护施工方法探讨［J］.科技促进发展(应用版)，2010(8)：155.

［2］ 陈 晨，赵 峰.深基坑土钉墙护壁体系的设计与施工［J］.东北水利水电，1998(4)：21-24.

［3］ 冯晓青.深基坑喷锚网支护现场监控要点［J］.广东建材，2006(6)：45-47.