浅析深基坑支护工程中土钉支护技术

韩纪元

摘 要： 在当前深基坑支护工程中，土钉支护是最为常用的一种支护形式，在实际工程中应用具有较强的优势。由于土钉支护安全性能较高，施工简单，而且投资成本不高，因此在建筑深基坑施工中利用其作为临时支护或是在隧道及桥台施工时作为永久结构，在满足施工安全的基础上，可以实现投资的节约。文中从土钉支护的工作机理和优点入手，分析了土钉支护施工工艺要点，并进一步对深基坑支护工程中土钉支护施工注意事项进行了具体的阐述。

关键词： 深基坑支护工程;土钉支护;施工工艺;注意事项

在当前城市建设中，一些大规模高层建筑地下室及地下商场建设过程中都需要进行深基坑施工。深基坑施工中土钉支护是最常用的一种支护方法，其是通过钻孔后将带肋钢筋放放，并沿孔全长注浆施工，依靠与土体之间的粘结力或是摩擦力，在土体发生变形时被动承受拉力作用，通常以密集的土钉群和喷射混凝土面层共同组成，对于地下水位以上的可塑、硬塑或是坚硬的粘性土具有较好的适用性。特别是对于基坑深度在6-12m之间时，土钉支护能够达到较好的安全性和经济性。

1土钉支护的工作机理和优点

1.1土钉支护的工作机理

土钉对其加固的土体起到箍束骨架的作用，这主要是由于土钉自身刚度、强度及土体中分布的空间形式决定，对变形具有较好的制约作用，能够使复合土体形成为一个整体。在复合体内，由土钉和土体共同承担外荷载及自重应力，土钉具有较好的抗拉、抗剪强度和抗弯刚度等，当土体进入塑性状态后，应力会转移到土钉上，土钉受力要保持稳定。同时土钉还能够起到应力传递和扩散的作用，即当载荷达到一定程度时，内部裂缝发展到一定宽度，这时坡脚应力会在到最大。锚体通过对应力进行传递，将滑裂区域内部应力向后边稳定土体进行传递，并分散在大范围的土体中，起到降低应力的作用。土钉作用的发挥，面层的钢筋混凝土面板具有重要的作用，通过面层设置，有效的限制了土体产生的坡面膨胀，这样可以对内部塑变起到一定的削弱，强化对边界的约束。

1.2土钉支护的优点

在土钉支护施工过程中，由于工程量较少，施工速度较快，而且土钉支护与桩支护、连续墙支护相比较，其在施工过程中对于混凝土和钢材用量较少，有效的降低了施工成本。而且整个施工过程中较为简单，不需要特殊的工艺，对于技术和设备的要求也不高。土钉支护作为柔性支护，对于振动具有较好的抵抗力，即使在受力过程中出现损坏，也是一个缓慢的过程。

2土钉支护的基本构造

土钉支护结构主要由土钉、面层喷射混凝土和防排水系统共同组成。在整个复合结构中，土钉发挥着重要的作用，土钉主要以钻孔注浆钉和击入钉为主，其中钻孔注浆孔最为常见，可以有效的增强土体的抗剪强度。在土体中置入土钉后，钉土之间会有相对位移产生，钉与土会有摩擦力，依靠于这种摩擦力土钉能够分担部分应力，这样土体塑性流动和滑塌情况会得到推迟和延缓。利用钻孔注浆钉施工时，主要是采用机械或是人工方式成孔，并在孔内置入钢筋，沿全长注浆填充形成钻孔注浆钉。为了保证土钉钢筋周围有足够的浆体保护层，可以沿钉长每隔2m左右设置对中支架，采用采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作为土钉，直径一般为16～32mm，置于直径70～120mm的钻孔中。利用一定强度等级的水泥浆或是水泥砂浆作为注浆材料，采用低压重力式注浆方式，也可以利用高压注浆技术，进一步增强土钉与土层之间的粘结力。利用带螺纹的钢筋、螺母与钢垫板组成待注浆体及面层，用于连接土钉与面层，待其硬结合将螺母拧紧。也可以在面层内设置加强筋。在永久土钉施工时，钢筋外需要加环氧树脂防腐涂料或是利用水泥浆填充密封的波纹塑料保护层，可以有效的增强钢筋的防锈蚀能力。击入钉一般采用震动、冲击、液压等措施将土钉（角钢、钢管、钢筋等）击（射）入土体中形成土钉。由于不需预钻孔，施工速度快。普通击入钉即在土体中直接打入角钢、钢管或圆钢等，不再注浆，因此与土体的粘结强度较低，钉长又受限制。所以一般为短而密的布置，支挡土坡高度也受到限制。注浆击入钉即用周围带孔的钢管，通常在钢管周围凿孔作为注浆孔眼，并在孔眼边焊接倒刺制成，击入土中后，从管内通过壁孔浆注浆体渗到周围土体中，从而提高击入钉与周围土体的粘结力。注浆击入钉宜用于砂性土中。高压喷射注浆击入钉是利用高频冲击震动锺将土钉击入土体，同时以高压把水泥浆从土钉端部的小孔中或通过焊接于土钉上的薄壁管射出进入周围土中从而提高与周围土体的粘结力。高压喷射注浆击入钉可适用于各类一般粘土层和砂性土层。

3土钉支护施工工艺要点分析

3.1测量放样

在深基坑施工前期的准备阶段，施工人员应该按照原先设计好的图纸尺寸将基坑中上口、下口线在施工场地中做好准确的定位，要标有记号以及木桩标志，这样一来有利于施工人员的观察，从而确保施工的精确性。

3.2打土钉孔

在深基坑施工过程中，施工人员在打土钉孔时，要精确把握，孔径的大小要控制在100mm，钻机钉孔时应水平进入。土钉安装时，土钉上应该焊接托架，托架与托架之间要保持2m的距离，只有这样才能确保土钉安插在指定的位置，从而增加注浆后的更近及砂浆的凝聚力及握力。

3.3挂网及泄水管孔的设置

深基坑施工中在挂钢筋网时，要控制好挂网时间，一般情况下应该在注浆4小时后进行此工作的开展，另外各钢筋网之间应保持在30mm，连接钢筋网的肋筋需要将螺纹钢及同层土钉联系在一起，达到坚固钢筋网的目的。

钢筋网的各肋筋联系在一起后，应该及时进行钢筋网混凝土的喷射，以此来增加钢筋网与混凝土之间的粘合度，保证钢筋网与混凝土之间粘结的牢固性。另外，土钉与混凝土之间需要能票房破對钢筋与肋筋进行焊接来实现有效连接。

34土钉支护工作中挂网喷射混凝土支护

开展深基坑施工的工作，首先要进行0.75放坡挖土，开挖之后需要把基坑面壁进行全面的人工修正，而后再按施工前的设计方案将钢筋土钉打入其中，这一系列的工作都需要施工人员亲手操作，不得有懈怠玩忽职守等情况，另外对材料也是有严格的要求，施工所需材料要求必须挂Ф6.5@200双向钢筋网，保护层需要设置在20mm，钢筋网喷射需要C20，而混凝土材料的厚度则要保持在60mm。

4结束语

在深基坑支护施工中，土钉支护是最具经济性的一种支护方式，特别是对于基坑不具备放坡条件，而且地下水位较代，周围没有重要建筑及地下管线时，通过采用土钉支护能够获得较好的支护效果。另外，对于土质允许条件下，在对于基坑变形要求不高的工程施工中，利用土钉支护与其他支护形式相结合，可以有效的缩短工期，保证施工进度，获得较好的支护效果。

参考文献

[1]方光明.深基坑土钉支护施工技术[J].建筑科学.2013，02.

[2]潘雪桥.深基坑土钉支护技术的作用机理[J].山西建筑，2010，23.

[3]赵利.土钉支护在深基坑支护工程中的应用研究[J].中国住宅设施，2017，02.