复合土钉墙支护技术研究

何晋飞

（湖南岳麓山建设集团有限公司　湖南　长沙　410000）

复合土钉墙支护技术研究

何晋飞

（湖南岳麓山建设集团有限公司湖南长沙410000）

复合土钉墙支护技术具备较强的适应性，且其工程造价相对较低，安全可靠，施工便利，这些特点使得其在目前的基坑工程中被广泛的运用。但对于其具体的设计与计算，我国还没有统一的技术规范。因此，为了使复合土钉墙支护技术得到更好的应用，并在此基础上更好的发展我国的建筑事业，本文简单分析了复合土钉墙支护技术的概念，并详细研究了其常见形式、结构和施工工艺。

复合；土钉墙；支护；技术

引言

随着我国建筑事业的不断发展，相关施工技术也得到了越来越多的运用，而复合土钉墙就是为了更好地符合现代社会建筑的需求，且以土钉墙为基础而发展起来的新型支护结构，它不仅有着土钉墙施工技术的优势，还能弥补一般土钉墙自身的缺陷和使用限制，进而使得土钉墙技术的运用范围得到了很大的扩展。

1　工程实况

某工程中部分基坑深度发生了一些变化，员设计坑底实际深度为-10.2m，修改之后的深度在-13.9m，且该部分存在较厚的粉土、粉质粘土，土质也相对较差。此外，在基坑开挖到-13m时，基坑水平发生巨大的变形现象，并超出了设计规范的要求，同时在距离基坑南侧边缘位置10m处的地面出现了明显的裂缝，且裂缝与基坑间的土体呈现明显的下沉、冠梁以及桩发生开裂现象。通过对工程的全面考虑，决定使用“土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆”的复合土钉墙支护方式进行适当程度的修整。其中，土钉采用长度大于1m且直径为18的钢筋。并在土钉上挂设成品菱形钢筋网。在验收合格之后，进行80～100mm厚度的C20细石混凝土的喷射施工，并采用分层喷射方法，接缝错开，并在结束喷射施工2h之后对其进行一定程度的养护操作，全面确保工程的质量。

2　复合土钉墙支护技术概述

随着我国建筑行业的快速发展，复合土钉墙支护技术也在越来越多的施工工程中得以广泛的应用。所谓复合土钉墙支护技术，就是一种将钉墙与预应力锚杆、止水帷幕、超前锚杆等结合起来，并依据相关经验，经过多种组合形成的一种复合支护技术。此技术不仅最大限度的发挥出了土钉墙的优势，还在很大程度上弥补了土钉墙本身的缺陷和使用限制，其可以在支护体系的安全稳定性得到良好保证的同时，满足某些特殊建筑工程的需求。例如，基坑上部变形的限制，对边坡土体内水的渗流情况的有效阻止，以及开挖面自立性和坑基底部隆起问题的解决。现阶段，随着建筑施工技术的快速发展，复合土钉墙支护技术的应用范围也在不断的扩大，尤其是在地质条件较为复杂的区域，其具有传统土钉墙施工技术无法达到的优势。目前，复合土钉墙支护技术在我国具有较深的坑基、地质条件较为复杂的工程中得到了广泛的运用，同时，其也可以在附加荷载较大、地下水位较高以及施工安全要求较高的复杂基坑工程使用。

3　复合土钉墙的常见形式

复合土钉墙支护是一种将土钉和其他支护形式或施工措施结合起来，且在土钉墙的基础上发展起来的一种施工技术，其不仅可以很好的确保支护体系的安全稳定性能，还可以最大限度的满足某些具备特殊需求的工程的需要。其主要有以下几种分类，详见图1：

图1　复合土钉墙类型示意图

3.1土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆

这种形式的复合土钉墙是运用较为广泛的一种，其详细构造如图1（a）。大量的降水使得基坑周围的建筑物和道路都发生了不同程度的沉降现象，进而导致一定的环境破坏，并引起多方面的纠纷。因此，对于坑基的支护，通常情况下，都会设置止水帷幕，其能够达到止水和加固支护的双重效果。对于止水帷幕的制作，一般是采用搅拌桩、旋喷桩及注浆等方法。其中，搅拌桩止水帷幕具有较好的效果，且造价相对低廉，因此，在工程允许的条件下，通常都会选用搅拌桩作为止水帷幕，而在搅拌桩无法发挥效果的施工地层中，一般会采用旋喷桩作为工程的止水帷幕。止水之后，土钉墙的变形一般较大，所以，在工程基坑较深且变形要求较为严格的状况下，需利用预应力锚杆来避免土钉墙发生位移，这就是施工中较为常用的复合土钉墙形式，也就是所谓的土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆。这种形式的复合土钉墙可以满足大多数建筑工程的需求。

3.2土钉墙+预应力锚杆

对于建筑工程中止水帷幕的设置，并不是所有工程都需要的，当工程地层是粘性土层以及周边的环境可以接受降水时，就可以不设置止水帷幕。同时，在基坑较深以及无放坡条件下，需采用土钉墙+预应力锚杆复合土钉墙形式，具体情况如图1（b），预应力锚杆可以有效增强土钉墙的效果，进而更好的避免发生土钉墙位移。

3.3土钉墙+微型桩+预应力锚杆

当坑基开挖线和附近建筑物之间的距离较近且施工现场土质条件较差时，在开挖前，应对开挖面进行适当的加固。在搅拌桩无法投入正常的使用时，可以选用土钉墙+微型桩+预应力锚杆这种复合土钉墙支护方式，具体如图1（c）。其中，微型桩常选用直径在100～300mm之间的钻孔灌注桩、型钢桩、钢管桩和木桩等，和土钉墙+预应力锚杆复合土钉墙支护形式相同，预应力锚杆可以有效增强土钉墙的效果，进而更好的避免发生土钉墙位移。

3.4土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆

当施工现场的坑基深度较大且变形需求较高，以及工程地质条件和环境条件较为复杂时，应选用土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆复合土钉墙支护形式，如图1（d），其可以代替桩锚支护结构或地下连续墙支护形式，并发挥良好的效果。这种形式的支护技术中，预应力锚杆通常有2～3排，且旋喷桩或搅拌桩是工程的止水帷幕的组成，微型桩直径较大或采用型钢桩。

4　复合土钉墙支护结构及施工工艺

4.1土钉支护部分构造及施工

4.1.1土钉

正解：焰色反应呈黄色说明该物质中一定含钠元素,既可能是金属钠,也可能是钠的化合物;钠的黄光对观察钾的焰色有干扰,必须透过蓝色的钴玻璃滤去黄光后才能观察有无钾元素。

对于整个复合土钉墙支护结构来说，土钉发挥着重要的作用，其不仅能够使得工程土体的抗剪强度得到很大的增强，还可以让原本较为松散的土体转变为整体性较强的复合体，其功能类似于加筋土。在土钉置入土体后，土钉与土体之间会发生相对位移现象，进而使得钉土间产生相应的摩擦力，且这种状态下的摩擦力是土钉分担超过原土体所能承受的过大的应力的主要依靠，这种应力的转移与分布可以砸很大程度上延缓土体的塑性流动和滑塌。

4.1.2喷射混凝土面层

喷射混凝土面层能够使得分布在土体之中的土钉实现良好的协调工作，当土体中的一个或者几个土钉达到了其极限状态时，可以通过面层向其他完好的土钉转移，这种方式不仅可以很好地避免坡面膨胀和局部塌落现象的发生，还可以保护工程现场坡面的完整性，并在一定程度上防止雨水冲刷带来的危害。

4.1.3排水系统

地下水对土钉墙的顺利施工及其耐久性存在直接的影响。工程开挖面的渗水量过大，不仅会严重影响到施工阶段开挖面的稳定性，进而加大对喷射混凝土面层的压力；还会无法形成达到工程标准的喷射混凝土施工面层。复合土钉墙的排水措施包括土工织物面层排水、浅层聚氯乙烯（PVC）排水管和排水孔、表面集水和截水明沟，以及表面防水等。在进行实际的工程施工前，应利用地面设置的排水沟将地下水引走，且对于工程的坡顶部位，应实行相应的硬化处理，从而达到较好的避免地表水向下渗透的效果。随着向下开挖和支护工作的不断深入，在面层上可依据开挖土层的实际含水情况，设置必要的排水孔，进而方便排走存在于喷射混凝土面层背后的水。

4.2辅助加固部分的构造及施工

4.2.1止水帷幕

当施工工程对其坑基有防渗的要求时，为了达到避免因坑基周围地下水位下降而产生的地面沉降现象，应选用深层搅拌桩或高压旋喷桩作为工程的止水帷幕。作为临时的挡墙和隔水帷幕，止水帷幕可以有效的防止发生因土体开挖后导致的土体强度降低的现象，以及无法实现临时直立而造成的失稳和基底隆起状况。深层搅拌桩止水帷幕通常在黏土、淤泥质土和粉土地基中被广泛的使用。且其在含有高岭石、蒙脱石等黏土矿物的土层中有较好的加固效果，而对含有伊利石、氯化物和水铝英石或有机质含量高、pH值较低的土层，加固效果较差。

4.2.2超前微型桩

土钉与微型桩结合使用的方法一般在土质松散、自立性较差、对基坑没有防渗止水要求或地下水位较低的工程中被运用，且其不仅可以有效提高土体的自立性和边坡的稳定性，还在防治坑底涌土方面有较好的效果。

4.2.3预注浆处理

在开挖工程坑基之前，应沿开挖面进行竖向钻孔或打入注浆管，之后将浆液均匀地注入基坑开挖边线外侧上部的松散土体中，进而使得注入的浆液以填充、渗透、挤密等方式，将原来松散的土体或裂隙胶结为一个整体，最终在改善土体物理和力学性能的基础上，提升基坑开挖时该部分土体的自稳能力。

4.2.4超前土钉支护

在建筑工程中，对于较为松散或含水量较大的土层，在其开挖后无法形成相对稳定的界面时，应对开挖的工作面做好必要的超前支护。一般情况下，工程会采用超前土钉支护方式，即在下一层工作面开挖之前，通过人工的方式，将超前土钉打入下一支护层，从而实现超前支护下一层的效果，最终使得该层在土方开挖和土钉支护阶段的自稳性得到较好的提升。

4.2.5预应力锚索（杆）

对于基坑周边变形要求较为严重的情况，单独使用土钉支护通常会导致基坑边坡侧向位移过大，进而给周围建筑物的正常使用带来一定的危害。采用土钉与预应力锚索（杆）组合支护技术，是一种施工中较为常用且有良好效果的支护技术，其能够较好地解决此类基坑的支护问题，有效地控制基坑变形，从而最大限度的提升工程施工现场边坡的整体稳定性。

5　结束语

我国的复合土钉墙技术在经过了多年的工程实践之后，已发展成多种组合形式。根据研究可以发现，在地质条件较复杂的地方，复合土钉墙施工技术是具有传统土钉墙技术所无法相比的优势，在很大程度上扩展了土钉墙技术的应用范围，并推动着我国建筑事业的不断发展。

[1]付文光，杨志银，刘俊岩，等.复合土钉墙的若干理论问题、兼论《复合土钉墙基坑支护技术规范》[J].岩石力学与工程学报，2012（11）：2291～2304.

[2]张丽芹.复合土钉墙支护技术的研究与应用[J].建筑技术开发，2014 （8）：18～19.

[3]杨丰年，王海鹏.复合土钉墙在深基坑支护中的施工技术探讨[J].房地产导刊，2014（5）：29～30.

TU753

A

1673-0038（2015）41-0039-03

2015-9-27

何晋飞（1977-），男，工程师，研究生，主要从事建筑工程施工技术及管理工作。