浅析土钉墙支护在建筑基坑施工中的应用

王世博 贺少阳

摘 要：深基坑是建筑工程的地下施工部分，其特点为“大、紧、深、近”。受环境和规划等因素的制约，深基坑设计和施工难度较大。作为一种新型挡土技术，土钉墙技术的应用，不仅操作方便、施工迅速，还对场地土层具有较强的适应性。为此，本文在全面了解土钉墙支护作用机理的基础上，结合具体案例，提出了预应力锚索土钉墙支护方案，并对其施工技术要点进行了分析与探讨。

关键词：土钉墙;基坑支护;作用机理

1 土钉墙支护的作用机理

（1）应力传递与扩散作用。当荷载增大到一定程度后，边坡表面和内部裂缝己发展到一定宽度，此时坡脚应力最大。这时下层土钉伸入到滑裂域外稳定土体中的部分仍能提供较大的抗力，土钉通过其应力传递作用，将滑裂面内部应力传递到后部的稳定土体中，并分散在较大范围的土体内，降低应力集中程度。在相同的荷载作用下，经过检验：被土钉锁加固的土体在内部的应变水平比其他素土边坡土体内的应变水平要降低了很多，这种情况带来的优势就是对开裂区域的形成与发展产生了明显的阻碍效果。

（2）箍束骨架作用。土钉与土共同作用，土钉自身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的，它具有制约土体变形的作用，使得复合土体构成一个整体结构。

（3）坡面变形的约束作用。在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉有效作用的重要组成部分。面板提供的约束取决土钉表面与土的摩阻力，当复合土体开裂扩大并连成片时，只有开裂区域后面的稳定复合土体产生摩阻力。

（4）分担作用。在复合土体内，土钉有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯强度，当土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移。当土体开裂时，土钉分担作用更为明显。土钉内产生相应的弯剪、拉剪等复合应力，于是就会导致土钉体外裹浆体碎裂、钢筋屈服的结果。

2 基坑支护方案

按照工程设计要求，本工程选用预应力锚索土钉墙支护结构，土钉水平间距为1.7m、竖向间距为1.5m，成孔直径为0.1m，水平面和土钉间的夹角为15°，选用1860MPa钢绞线作为预应力锚索材料，1.5m为其水平间距，且将槽钢18B的钢腰梁设置到锚索位置。

土钉成孔将钢筋放入后，即可将强度在M15以上的硅酸盐水泥灌入，此混合料的水灰比为0.45.选用纵、横两个方向的钢筋网片进行施工，且将横向加强筋设置到各层土钉位置。

根据施工要求，选用C20喷射混凝土用于土钉墙面层，厚度控制在80mm以上，宽度应控制在1.5m以上。在发挥预应力锚索作用前，一般基坑水平、垂直位移变化幅度较大，在充分发挥应力锚索作用后，则变化幅度将有所降低。待完成预应力锚索复合土钉墙支护作业后，可有效提升基坑稳定性，保证施工质量。

3 土钉墙基坑支护施工技术要点

3.1 土钉墙施工流程

（1）修坡。通常选用机械挖土法开挖基坑，根据工程实际情况，决定预留一个宽度进行人工修坡，宽度为25cm，在土方施工时，还需预留机械操作面，为8～10m宽。

（2）编扎钢筋网。按照设计要求，在20mm以上控制钢筋网片混凝土层厚度，且根据顺序绑扎钢筋网，一般随开挖分层进行编网。要确保钢筋网片具有良好整体性与稳定性，保证能够均匀传力，按400mm以上设置竖向钢筋搭接长度，选用硬质材料将钢筋网片和坡面之间垫起。

（3）土钉制作与安放。通过机械法成孔，在孔中心布设各个土钉位置，顺着横向进行钢筋固定专用架的设置，合理控制支架高度。

（4）注浆。砂浆质量不仅会影响注浆后锚杆紧固情况，还会对土钉作用效果造成严重制约。为此，必须严格按照施工试验进行注浆制作，且根据施工实际情况，选取科学、有效的措施对浆液流动性加以严控，保证土钉工作状态良好。

（5）焊接土钉端部。选用焊接的方式将土钉端部连接到强筋网片上，从而保证均匀传力。

（6）混凝土喷射。根据工程所需，本工程选用C20等级混凝土用于施工，且在0.4～0.5MPa之间控制喷射空压机的工作压力，通常按照從下到上的顺序不间断地进行作业面喷射。

（7）施加预应力。随着土体内部强度不断增长，灌注水泥浆量将不断增多，如标号超过80%，则可根据设计要求，不断增加作业预紧力。

3.2 预应力锚索施工流程

（1）造孔与清孔。钻进成孔时，可选用锚杆钻机施工，按照“正、平、稳、固”的原则在钻进施工前安装好钻机，钻机过程中需做好清孔工作，一般选用冲洗液即可。如土层极易出现坍塌现象，必须加快速度成孔，特殊情况下为保护孔壁，需下放套管。

（2）锚索制作与安装。先做锚索下料，通过砂轮切割机处理钢绞线，不得选用电焊或气割，避免因热损害钢丝，或导致钢丝抗拉强度下降。在清孔后需及时安装锚索，要求同时在孔内放入注浆管和锚索，同时合理控制注浆管头部和孔底之间的距离，以100mm为准，相比设计长度，锚杆体向孔内放入的深度需控制在其95%以上，如存在排气管，需在孔内放入锚索后，对排气管的通畅性进行详细检查。当锚索放至孔底指定处即可进行下道工序施工，如为达到孔底指定处，则必须再次进行清孔、安装，严禁安装锚索后，对孔壁造成损害。

（3）锚索注浆。选用42.5普通硅酸盐水泥作为杆体注浆水泥，在0.45～0.5之间合理控制水灰比，并根据实际情况，适量掺加早强剂。

（4）张拉锁定。在分段分区混凝土桩顶联系梁后张拉预应力锚索，并保证锚体强度符合设计要求。

（5）封锚。完成张拉作业后，由锚具量起需预留50～100mm钢绞线，如有多余，则应通过切割机去除。但也不能预留钢绞线过短，避免向孔内滑入。随后通过防锈涂料进行涂刷，并通过C20混凝土浇筑、封闭锚头。

4 结束语

综上所述，随着城市化进程的不断加快，建筑工程取得了令人瞩目的成绩。建筑工程质量安全关乎社会稳定和经济发展，也关系到人民安全。深基坑支护是建筑工程施工的重点，为保证基坑稳定，必须合理采用支护方案。土钉墙施工不仅操作方便、施工迅速，还对场地土层具有较强的适应性。因此，将土钉墙技术用于建筑深基坑支护施工，可有效提升施工质量，保证建筑基础稳定，推进建筑事业持续、健康发展。

参考文献：

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