浅谈土钉支护技术

王卓铭　黄涛涛　马乾　陈建宇

摘 要：在进行基础开挖时，为了保证坑壁周围土体的稳定性，需要对基坑进行支护。目前基坑支护的形式有多种多样，有地下连续墙支护、深层搅拌水泥土围护墙、挡土灌注桩支护等形式。本文主要介绍土钉支护技术的构造、特点以及在我国的发展现状。

关键词：土钉；面层；防水系统；发展状况

1 前言

随着社会的快速发展，城市化的水平不断的提高。高层和超高层建筑也越来越多，基坑开挖的深度也远远超过以往任何时候。而城市的拥挤，用地面积的紧缺又使得放坡开挖显得不切实际，并且采用放坡开挖又会大大增加土方的工程量，增加了施工费用。由于以上原因，基坑的支护就变得必不可少了。基坑的支护技术也是当今工程界关注的热点和难点。土钉支护是一种新型的基坑支护形式，起到对土体原位加固的作用。

2 土钉支护的构造

除土体外，土钉支护一般有三部分组成，即土钉、面层和防水系统。土钉的类型可以分为成孔注浆土钉和打入式土钉两种。在这里我们主要介绍钻孔注浆钉。钻孔注浆钉首先应在土中成孔，在孔中置入变形钢筋，然后用水泥砂浆或者细石混凝土填孔。其中，为了保证钢筋在孔中的中心位置，可以沿钉长度方向设置定位支架。这样土钉周围就可以保证有足够的保护层厚度，防止钢筋在使用期间锈蚀。在一些地方采用玻璃钢材料做土钉，这样就克服了钢材容易锈蚀的缺点，延长了支护的使用时间。对于支护面层，一般用一层钢筋网片然后网喷混凝土做成。具体土层端部与面层的连接，面层混凝土的厚度可根据具体情况进行选择。土钉支护的排水系统在土钉支护中也非常重要。如果没有做好排水系统，水可能会通过土体渗透到面层，从而对面层产生一定的水压力，同时水也会降低土体的强度和土钉与土体之间的摩擦力，从而造成土钉支护的失效。所以土钉支护必须应有良好的排水系统。可以采取设置地面排水沟或者直接用不透水的混凝土地面防止地表水渗透到土体中。

3 土钉支护技术的特点及应用

土钉支护所用的土钉就是通过在原位土体中植入方向与土体可能发生的位移方向大体一致的密集排列的细长杆件。由于土钉与土体之间存在摩擦力，当土体发生位移时土钉可以通过它与土体之间的摩擦力约束土体。一般情况下土钉不施加预应力，只有在土体产生了位移的情况下，土钉才会被动的受拉。土钉支护中土钉所受拉力沿全长是变化的，一般情况下是中间大两头小。这里需要说明的是土钉和锚杆表面上看很相似，但是它与锚杆有着一些差别的。锚杆沿全长分为自由段和锚固段，锚杆的自由段拉力是相等的。另外，锚杆一般会预加拉应力，给土体的是主动约束。锚杆支护中的锚杆的布置数量没有土钉的密集。

土钉的受拉工作需要土体发生变形为前提的，所以不适于对变形有严格要求的深基坑工程。在土钉支护中，一般位于中部的筋体受力最大。而上部和底部的土钉所受拉力较小。所以在手工施工的时候可以根据土钉的受力特点来决定不同位置的土钉长短和倾角。比如说底部的土钉长度可以相对短一些，倾角也可以大一些。

土钉支护亦称土钉墙。它的施工过程有两种。一种是先锚后喷。挖土到土钉位置后，打入土钉。继续挖土，挖到下一层土钉的位置打入土钉。最后一层土钉施工完毕后喷射混凝土。第二种方法是先喷后锚。挖土到土钉位置下一定距离铺钢筋网，并预留搭接长度，喷射混凝土至一定强度后打入土钉。以此类推，直至基坑全部深度。这中间要注意上下钢筋网片的搭接。土钉支护施工设备较简单，施工速度快，节省工期，造价也相对较低。但是土钉支护也有一定的缺点。比如说，土钉留在原位土体中会占据一定的地下空间。在附近进行新的工程时可能会造成一些影响。并且如果土钉支护要作为永久性结构，则需要考虑土钉在土中锈蚀等问题。

有时为了某种工程上的需要，土钉支护也可以与其它支护形式联合应用，被称为复合土钉支护。复合土钉支护有三种基本形式：土钉与预应力锚杆、土钉与微型钢管桩、土钉与搅拌桩的联合应用。土钉与搅拌桩的联合应用搅拌桩可以起到止水帷幕的作用。这种形式的联合支护适合于软弱的土层。在基坑开挖之前，在基坑开挖线外用水泥浆体和土体形成搅拌桩。然后进行基坑的开挖。因为我们的搅拌桩伸入开挖基底之下，所以可以有效延长地下水的渗流路径，在一定程度上可以防止基坑隆起的现象发生。土钉与微型钢管桩的支护是在开挖线外侧垂直打入Φ48的钢管桩，然后在管内注入水泥浆，在基坑开挖的过程中仍然可以仿造土钉支护的施工方法。但这种支护不能隔水。因为在钢管之间是透水的土体。土钉与预应力锚杆的联合，在基坑中将预应力锚杆置于基坑上部，可以有效限制上部土体的位移。

4 土钉支护在我国的发展

土钉支护相对于其它支护类型具有显著的优越性。土钉支护施工速度快，安全可靠，经济，占用场地小且适应能力较强。虽然在我国起步较晚但是土钉支护的运用数量已经居世界前列，在应用实际上已经取得了巨大的成就。但是与国外相比仍有一定的差距。我国缺乏对土钉技术的系统研究，施工水平低下。值得一提的是国内采用洛阳铲成孔，费用低，效率也不差。随着各个单位、学校对土钉支护的研究的深入，土钉支护技术也会越来越成熟，为我们工程建设服务。