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[摘 要]土钉墙支护技术是一种深基坑支护形式，近年来己在我国基坑工程中广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。本文对土钉墙支护技术的特点做了简要分析，并探讨了土钉墙支护的构造与施工。
[关键词]土钉墙支护 构造 施工
中图分类号：TM573 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0357-01
一、土钉墙支护技术的概念及适用范围
土钉墙又称为土钉支护技术，它是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面构筑钢筋网喷射混凝土面层，通过被加固的原位土体，设置在土体中的土钉群和喷射钢筋砼面层所组成的一种复合的、自稳性能好的、类似重力式挡墙结构的支护体系，以抵抗墙后土压力和其它作用力，从而使边坡维持稳定。土钉墙适于基坑侧壁安全等级为二、三级，且地下水位以上或者经过降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土。单一土钉墙支护深度不宜超过12米，采用复合土钉墙支护可超过此限。不适于含水丰富的砂土层和卵石层，也不适用于自稳能力差的淤泥、淤泥质土夹粉砂薄层、饱和软弱土层，更不适于对变形有严格要求的深基坑工程。
二、土钉墙作用原理
第一，因为土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，存在使边坡保持直立的临界高度，但在超过一定深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。土钉墙技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。
第二，土钉墙在基坑边坡表面构筑钢筋网喷射混凝土面层，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统，喷层与嵌固层同时具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。
三、土钉墙支护与土层锚杆不同点
第一，各部分的受力和作用不同。土层锚杆支护或挡墙中的锚杆一般都有锚固段和自由段，利用滑动面以外的锚固段提供抗力，设置锚杆一般要施加预应力，自由段受到均匀的拉力作用，通过锚座传递到坡面的挡土构件上，挡土构件的刚度较大，主要通过受弯矩提供抗力，是主要的受力部件之一。土钉设置后一般不施加预拉力，只是在土体发生微小变形后才被动受力，受力的大小沿土钉延长的分布不均匀，中间大两边小，所作用在面层上的力较小，喷射混凝土面层不是主要受力部件，其作用是稳定开挖面上的局部土体，防止崩落和受到侵蚀；
第二，设置密度不同。在锚杆支护中，单位支护面积上设置的锚杆数量通常较少，对每根锚杆的施工精度和要求都十分严格。在土钉支护中，支护面上土钉排列得较密，对单个土钉的施工精度和质量要求相对较低；
第三，设计长度不同。在锚杆支护中，设计要求每根锚杆都要达到要求的抗力，所以锚杆的锚固段需要深入到稳定的土层中，设计长度较长。在土钉支护中，土钉排列较密，数量众多，与周围土层共同作用，能够保持加固区土体的自身的稳定，并抵抗加固区以外的土压力的作用，设计长度较短。当然，锚杆有许多种类，也有不加预应力、长度比一般的土钉还要短，但这种锚杆主要用于隧道或地下工程的喷锚支护上，长度比一般的土钉还要短，常用只有2-4m。
四、施工质量管理技术措施
第一，土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。土钉必须和面层有效连接，设置承压板或加强钢筋与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；土钉的长度宜为开挖深度的0.5～1.2倍，间距宜为1～2m，与水平面夹角宜为5度～20度。第二，土钉钢筋宜采用HRB335、HRB400级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm。对注浆用和喷射用水泥，要有厂家质保书，并提供成分化验单。喷射砼用砂应采用坚硬耐久的中、粗砂。喷射砼用石采用坚硬耐久的卵石或碎石，石子最大粒径不宜超过8mm。喷砼采用早强型硅酸盐水泥R425。喷射砼、注浆用水，不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不使用污水及酸性水。第三，土钉墙喷射混凝土面层配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm。钢筋网搭接可采用焊接或绑扎，钢筋网搭接长度大于300.第四，注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M20。面层喷射砼强度等级不宜低于C20，严格控制注浆、喷射砼配合比。喷射砼面层厚度不宜小于80。喷射面层外观要平整，应无侵入净空、空鼓、开裂、露筋。第五，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置排水沟，并通至集水坑。排水沟应离开边壁0.5-1m，排水沟及集水坑中积水应及时抽出。坡面上可根据具体情况设置泄水孔。在支护面层背部应插入长度为400-600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5-2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。
五、施工质量检测
1.注浆用的水泥浆或水泥砂浆强度应作试件进行抗压强度试验。2.喷射混凝土面层厚度，可采用凿孔法作为检查依据，也可以用混凝土厚度标志或其它方法检查，有争议时以凿孔法为准。检查数量为每100㎡取1组，每组不少于3个点，3.喷射混凝土应进行抗压强度试验，试块数量宜每喷射500㎡1组，每组不应少于3点。4.土钉的抗拔试验 是土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，应在专门设置的非工作钉上进行抗拔试验直至破坏，同一条件下试验数量宜为土钉总数的1%，且不应少于3根。
六、施工监测
土钉墙支护的施工监测应包括下列内容：
（1）支護位移的测量。
（2）地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察。
（3）附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。
七、复合土钉墙概念及形式
由于基坑加深，仅土钉墙支护不能满足施工现场需要，通过将土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、结合起来，通过多种组合，形成复合基坑支护技术，大大扩展了土钉墙支护的应用范围。
复合土钉墙基坑支护形式有
（1）预应力锚杆复合土钉墙（2）截水帷幕复合土钉墙
（3）微型桩复合土钉墙（4）土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的两种及两种以上形式的复合。
在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果，是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。
参考文献
[1] 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120.
[2] 《基坑土钉支护技术规程》CECS96.
[3] 《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167.
[4] 《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739.
[5] 《建筑基坑工程监测技术规范》GB497.
[关键词]土钉墙支护 构造 施工
中图分类号：TM573 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0357-01
一、土钉墙支护技术的概念及适用范围
土钉墙又称为土钉支护技术，它是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面构筑钢筋网喷射混凝土面层，通过被加固的原位土体，设置在土体中的土钉群和喷射钢筋砼面层所组成的一种复合的、自稳性能好的、类似重力式挡墙结构的支护体系，以抵抗墙后土压力和其它作用力，从而使边坡维持稳定。土钉墙适于基坑侧壁安全等级为二、三级，且地下水位以上或者经过降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土。单一土钉墙支护深度不宜超过12米，采用复合土钉墙支护可超过此限。不适于含水丰富的砂土层和卵石层，也不适用于自稳能力差的淤泥、淤泥质土夹粉砂薄层、饱和软弱土层，更不适于对变形有严格要求的深基坑工程。
二、土钉墙作用原理
第一，因为土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，存在使边坡保持直立的临界高度，但在超过一定深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。土钉墙技术是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。
第二，土钉墙在基坑边坡表面构筑钢筋网喷射混凝土面层，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统，喷层与嵌固层同时具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。
三、土钉墙支护与土层锚杆不同点
第一，各部分的受力和作用不同。土层锚杆支护或挡墙中的锚杆一般都有锚固段和自由段，利用滑动面以外的锚固段提供抗力，设置锚杆一般要施加预应力，自由段受到均匀的拉力作用，通过锚座传递到坡面的挡土构件上，挡土构件的刚度较大，主要通过受弯矩提供抗力，是主要的受力部件之一。土钉设置后一般不施加预拉力，只是在土体发生微小变形后才被动受力，受力的大小沿土钉延长的分布不均匀，中间大两边小，所作用在面层上的力较小，喷射混凝土面层不是主要受力部件，其作用是稳定开挖面上的局部土体，防止崩落和受到侵蚀；
第二，设置密度不同。在锚杆支护中，单位支护面积上设置的锚杆数量通常较少，对每根锚杆的施工精度和要求都十分严格。在土钉支护中，支护面上土钉排列得较密，对单个土钉的施工精度和质量要求相对较低；
第三，设计长度不同。在锚杆支护中，设计要求每根锚杆都要达到要求的抗力，所以锚杆的锚固段需要深入到稳定的土层中，设计长度较长。在土钉支护中，土钉排列较密，数量众多，与周围土层共同作用，能够保持加固区土体的自身的稳定，并抵抗加固区以外的土压力的作用，设计长度较短。当然，锚杆有许多种类，也有不加预应力、长度比一般的土钉还要短，但这种锚杆主要用于隧道或地下工程的喷锚支护上，长度比一般的土钉还要短，常用只有2-4m。
四、施工质量管理技术措施
第一，土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。土钉必须和面层有效连接，设置承压板或加强钢筋与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；土钉的长度宜为开挖深度的0.5～1.2倍，间距宜为1～2m，与水平面夹角宜为5度～20度。第二，土钉钢筋宜采用HRB335、HRB400级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm。对注浆用和喷射用水泥，要有厂家质保书，并提供成分化验单。喷射砼用砂应采用坚硬耐久的中、粗砂。喷射砼用石采用坚硬耐久的卵石或碎石，石子最大粒径不宜超过8mm。喷砼采用早强型硅酸盐水泥R425。喷射砼、注浆用水，不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不使用污水及酸性水。第三，土钉墙喷射混凝土面层配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm。钢筋网搭接可采用焊接或绑扎，钢筋网搭接长度大于300.第四，注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M20。面层喷射砼强度等级不宜低于C20，严格控制注浆、喷射砼配合比。喷射砼面层厚度不宜小于80。喷射面层外观要平整，应无侵入净空、空鼓、开裂、露筋。第五，当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置排水沟，并通至集水坑。排水沟应离开边壁0.5-1m，排水沟及集水坑中积水应及时抽出。坡面上可根据具体情况设置泄水孔。在支护面层背部应插入长度为400-600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5-2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。
五、施工质量检测
1.注浆用的水泥浆或水泥砂浆强度应作试件进行抗压强度试验。2.喷射混凝土面层厚度，可采用凿孔法作为检查依据，也可以用混凝土厚度标志或其它方法检查，有争议时以凿孔法为准。检查数量为每100㎡取1组，每组不少于3个点，3.喷射混凝土应进行抗压强度试验，试块数量宜每喷射500㎡1组，每组不应少于3点。4.土钉的抗拔试验 是土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，应在专门设置的非工作钉上进行抗拔试验直至破坏，同一条件下试验数量宜为土钉总数的1%，且不应少于3根。
六、施工监测
土钉墙支护的施工监测应包括下列内容：
（1）支護位移的测量。
（2）地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察。
（3）附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。
七、复合土钉墙概念及形式
由于基坑加深，仅土钉墙支护不能满足施工现场需要，通过将土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、结合起来，通过多种组合，形成复合基坑支护技术，大大扩展了土钉墙支护的应用范围。
复合土钉墙基坑支护形式有
（1）预应力锚杆复合土钉墙（2）截水帷幕复合土钉墙
（3）微型桩复合土钉墙（4）土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的两种及两种以上形式的复合。
在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果，是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。
参考文献
[1] 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120.
[2] 《基坑土钉支护技术规程》CECS96.
[3] 《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167.
[4] 《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739.
[5] 《建筑基坑工程监测技术规范》GB497.