论文部分内容阅读
罗定市第四建筑工程公司 527200
【摘 要】土钉墙支护技术以其适用性广、施工简捷、经济性好等优点而得到广泛应用，但单纯土钉墙的应用有一定局限性，所以工程上很多应用场合实际上采用复合土钉墙技术，但这也正是土钉墙支护技术的优势所在。本文对土钉墙支护原理、施工技术及应用进行了分析。
【关键词】土钉墙支护；基坑；施工；应用
随着高层建筑的大量兴建，基坑工程也不断涌现。为了保证基坑侧壁及周边环境的安全稳定需要采取支护措施。在众多支护措施中，土钉墙支护具有工艺简便、施工快速、造价较低、振动噪声小等优点，所以近年来发展很快，尤其在建筑基坑工程中得到广泛应用[1]。但是土钉墙支护也有一定是局限性，超出了它的适用范围就无法满足基坑稳定性的要求，而且施工过程中还有特定的技术要求，因此本文对土钉墙支护技术在建筑基坑施工中的应用进行了分析。
1 土钉墙支护原理、类型与适用性
1.1 土钉墙支护原理
土钉墙由密集土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面板组成并共同受力。土钉与土体之间依靠粘结力或摩擦力的作用抵抗土体变形，并使土钉受拉。土钉与混凝土面板共同承受来自土体自重、地面荷载及地下水等作用形成的侧向土压力，并经混凝土面板传递给土钉，土钉受拉可以达到约束加固土体的效果，并且其受力模式与重力式挡墙依靠土体变形被动发挥挡土作用类似[2]。试验也证明土钉墙比素土承载力大幅提高，在丧失承载力之前变形和开裂是渐进性的，不会发生整体性的崩塌，因此土钉墙可以显著提高土体的整体稳定性。
1.2 土钉墙支护类型
土钉墙支护方案主要包括自立支护、排桩内部支撑、排桩加拉锚三种形式[3]。自立支护形式又分为水泥搅拌桩挡墙和悬臂排桩，由于内部没有支撑结构，所以便于地下室机械开挖，施工成本较低，但占地面积较大，不适用对占地面积要求严格的工程，而且支护桩顶位移较大。排桩内部支撑形式支护可靠性较高，但内部支撑占用较多施工空间，而且对每一个节点都有较高的要求，任一节点出现问题都可能危及整个支护安全。排桩加拉锚形式一般在外侧地面拉锚，也可以在排桩岩土上采用锚杆支护，通常前者施工费用更低，施工空间也较大，但占用较多的场地；后者占地较小，但要求土质比较好。
1.3 土钉墙支护的适用性
土钉墙支护一般适用于具有一定自稳能力的土层，如中细砂土层、粉土层、硬黏土层、风化岩层以及地下水位以上或降水处理的土层，不适于自稳能力较差的软塑或流塑性土、松散砂土，原因是土钉墙对这类土支护强度较弱，此时可与其他支护形式结合，形成复合土钉墙支护形式，以提高支护能力，例如土钉墙与水泥搅拌桩结合，土钉墙与锚杆结合等。
2 土钉墙支护方法与工艺流程
2.1 土钉墙支护方法
首先，开挖工作面。要求从上至下、分层分段的进行，每层开挖工作面分段长度10～20m，每层开挖深度为1.5～2m。为了加快施工进度，可采用跳槽开挖、多段间隔同时作业的方法。然后对坡面进行修整。修整时，尽量减少对坡面的扰动，同时尽可能清除坡面虚土，坡度不宜大于1：0.1，坡面平整度控制在±20mm内。接着钻孔装入土钉或打入土钉。钻孔可采用洛阳铲或机械钻孔，再插入土钉钢筋和注浆。为避免土钉钢筋偏心，可在钢筋上间隔一定距离安置定位支架。打入型土钉可采用钢管、角钢等型钢。钢管中如设置注浆孔，可在打入后注浆。成孔或打入前，要根据设计间距定出孔位，留设标记和编号。孔距偏差应在±100mm内，孔径偏差应在±5mm内，孔深偏差应在±50mm内，孔轴线倾角偏差应在±5%以内。成孔后要进行清孔，并作施工记录，按编号记录成孔质量。插入钢筋土钉的直径一般是16～32mm，间距1.0～1.5m，与水平面倾角5°～20°。注浆一般采用水灰比为0.5的水泥砂浆，采用压力或重力注浆法。安装钢筋网。铺设前应喷射一层混凝土，或在钢筋网下加垫块，以确保钢筋保护层不小于20mm。土钉与钢筋网连接处应设加强钢筋或承压钢板。钢筋网上间隔一定距离插入短钢筋并与钢筋网连接固定，以免喷射混凝土时钢筋网移位。钢筋网片搭接采用绑扎或焊接方式，绑扎搭接至少一个网格宽或不小于200mm。采用混凝土喷射机喷射混凝土，每次喷射40～60mm，两三次成形。混凝土终凝2h后喷水养护，连续养护3～7d。当水泥注浆体和喷射混凝土强度达到设计强度70%以上，再开挖下一层土方和进行土钉墙施工。
2.2 土钉墙支护施工流程
基坑土钉墙工作面开挖→修整坡面→土钉定位→钻孔置入土钉或打入土钉→水泥浆配制、注浆→装设钢筋网→喷射混凝土面板。
3 土钉墙支护技术在建筑基坑中的应用
3.1 工程概况
某高层建筑采用框剪结构和筏板基础，地上最高25层，地下设3～4层地下室，基坑开挖深度22.4m。场地地貌属第四纪冲洪积地段，从上至下依次为杂填土层、砂质粉土层、细中砂层、砾卵石层。
3.2 支护设计
深大基坑一般采用桩锚支护或下部桩锚与上部土钉墙联合支护的做法，由于这种做法施工难度大、造价高、工期长，本工程针对地层自稳能力较强的特点决定采用锚管复合土钉墙支护方式，并将整个基坑平面分成3个断面：断面Ⅰ和断面Ⅱ上部9m采用φ22mm@1500mm土钉墙、φ5mm@1500mm预应力土钉，下部13.4m采用锚管复合土钉墙φ48mm@1500mm；断面Ⅲ上部6m采用φ22mm@1500mm土钉墙，下部采用护坡桩结合预应力锚杆进行支护。土钉采用φ22mmⅡ级钢筋，坡面留搭接头；为增加抗拔力，杆体设倒刺与扩大头结构。锚管采用φ48mm普通钢管，端部为劈尖状，并在底端1.5m范围内设注浆孔。土钉和锚管采用梅花形布置，间距1.5～2m。面层钢筋网采用φ6mm@200mm钢筋制成，每层土钉或锚管采用φ14mmⅡ级钢筋作加强筋。喷射混凝土100mm厚，强度C20。 3.3 施工工艺
施工流程为：工作面开挖、修整坡面→置入土钉或打入锚管→注浆→装设钢筋网→喷射混凝土→养护→进行下一层土钉或锚管施工。不断循环推进，至基坑底部为止。工作面开挖采用分层分段方式，除第1层深2m，其他层深均为1.5m，严禁超挖。分段长度为10～15m。为了减少坡面裸露时间，采用连续作业方式。机械开挖，再以小型机具或人工方式修坡，保证坡面平整度不超过±20mm。土钉采用洛阳铲成孔，成孔后置入土钉，外面预留搭接头。锚管用气动冲击锤打入，控制锚管孔距水平方向偏差不大于50mm，铅垂方向偏差不大于100mm，偏斜度不大于5%。注浆采用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥砂浆配制，配比为1：1.5，水灰比取0.5，并加入适量促凝剂。采用常压重力法注浆。注浆导管插入距孔底约250～500mm处，注浆开始后逐渐拔出。水泥浆满孔后，在浆液初凝前补浆一两次。钢筋网片通过焊接制成，网格尺寸偏差不超过±10mm。网片之间搭接长度不小于60mm。为了保证钢筋网片保护层厚度不小于50mm，在其与边坡土体之间设置垫块或与插入土中的短钢筋绑扎起来，并确保喷射混凝土时钢筋网片不会移位。喷射混凝土按水泥：中砂：碎石=1：2：2配制，碎石粒径不超过12mm，水灰比在0.5以内。分段喷射混凝土，喷射顺序采用从上至下的方式。喷射时，喷头与坡面垂直，与钢筋网片距离0.6～1m，每次喷射厚度不小于40mm，总厚度不小于100mm。混凝土终凝2h后喷水养护，养护时间不少于3d。
3.4 施工中注意事项
土钉孔成孔后要进行清孔，清孔不干净影响水泥砂浆与孔壁的粘结强度。为避免这种情况出现，要用洛阳铲将孔内泥渣全部清出。如果发现孔壁光滑，可能影响砂浆粘结力时，可用高压风管沿孔壁吹1次，再以洛阳铲清孔1遍。
土钉墙局部坍塌后应进行补救，如立即向坍塌区域回填土、加打土钉、向裂缝处灌浆、增加坍塌区域喷射混凝土厚度等措施。
3.5 施工质量控制
施工过程中对基坑边坡位移进行监测，了解基坑支护边坡坡顶水平位移量，并对土钉或锚管进行拉力测试，以掌握土钉或锚管在基坑支护边坡内的受力情况。经过1～2个月的观测，基坑边坡坡顶水平位移量中最大为14mm，远小于基坑开挖深度的0.3%，说明基坑支护的设计、施工都是成功的。土钉拉力测试结果表明，施工阶段拉力持续增加，使用阶段拉力有小幅增加并趋于稳定，总体上都达到了设计要求。
4 结语
尽管土钉墙支护技术应用广泛，但基坑工程本身具有的风险性和难度，决定了土钉墙支护技术并不简单，必须将施工方法与支护结构、边坡土体、周边环境等因素充分结合起来，正确选择施工工艺和参数，严格控制施工质量，才能确保施工顺利及安全可靠。
参考文献：
[1] 刘利民. 浅谈土钉墙施工工艺及常见问题处理[J]. 西部探矿工程，2014（7）：29-31.
[2] 刘兴旺，张新军，王洋等. 深基坑复合土钉墙支护技术研究与应用[J]. 岩土锚固工程，2015（1）：28-31.
[3] 任宏亮. 土钉墙施工技术在深基坑支护工程中的应用[J]. 山西建筑，2015，41（23）：44-46.
【摘 要】土钉墙支护技术以其适用性广、施工简捷、经济性好等优点而得到广泛应用，但单纯土钉墙的应用有一定局限性，所以工程上很多应用场合实际上采用复合土钉墙技术，但这也正是土钉墙支护技术的优势所在。本文对土钉墙支护原理、施工技术及应用进行了分析。
【关键词】土钉墙支护；基坑；施工；应用
随着高层建筑的大量兴建，基坑工程也不断涌现。为了保证基坑侧壁及周边环境的安全稳定需要采取支护措施。在众多支护措施中，土钉墙支护具有工艺简便、施工快速、造价较低、振动噪声小等优点，所以近年来发展很快，尤其在建筑基坑工程中得到广泛应用[1]。但是土钉墙支护也有一定是局限性，超出了它的适用范围就无法满足基坑稳定性的要求，而且施工过程中还有特定的技术要求，因此本文对土钉墙支护技术在建筑基坑施工中的应用进行了分析。
1 土钉墙支护原理、类型与适用性
1.1 土钉墙支护原理
土钉墙由密集土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面板组成并共同受力。土钉与土体之间依靠粘结力或摩擦力的作用抵抗土体变形，并使土钉受拉。土钉与混凝土面板共同承受来自土体自重、地面荷载及地下水等作用形成的侧向土压力，并经混凝土面板传递给土钉，土钉受拉可以达到约束加固土体的效果，并且其受力模式与重力式挡墙依靠土体变形被动发挥挡土作用类似[2]。试验也证明土钉墙比素土承载力大幅提高，在丧失承载力之前变形和开裂是渐进性的，不会发生整体性的崩塌，因此土钉墙可以显著提高土体的整体稳定性。
1.2 土钉墙支护类型
土钉墙支护方案主要包括自立支护、排桩内部支撑、排桩加拉锚三种形式[3]。自立支护形式又分为水泥搅拌桩挡墙和悬臂排桩，由于内部没有支撑结构，所以便于地下室机械开挖，施工成本较低，但占地面积较大，不适用对占地面积要求严格的工程，而且支护桩顶位移较大。排桩内部支撑形式支护可靠性较高，但内部支撑占用较多施工空间，而且对每一个节点都有较高的要求，任一节点出现问题都可能危及整个支护安全。排桩加拉锚形式一般在外侧地面拉锚，也可以在排桩岩土上采用锚杆支护，通常前者施工费用更低，施工空间也较大，但占用较多的场地；后者占地较小，但要求土质比较好。
1.3 土钉墙支护的适用性
土钉墙支护一般适用于具有一定自稳能力的土层，如中细砂土层、粉土层、硬黏土层、风化岩层以及地下水位以上或降水处理的土层，不适于自稳能力较差的软塑或流塑性土、松散砂土，原因是土钉墙对这类土支护强度较弱，此时可与其他支护形式结合，形成复合土钉墙支护形式，以提高支护能力，例如土钉墙与水泥搅拌桩结合，土钉墙与锚杆结合等。
2 土钉墙支护方法与工艺流程
2.1 土钉墙支护方法
首先，开挖工作面。要求从上至下、分层分段的进行，每层开挖工作面分段长度10～20m，每层开挖深度为1.5～2m。为了加快施工进度，可采用跳槽开挖、多段间隔同时作业的方法。然后对坡面进行修整。修整时，尽量减少对坡面的扰动，同时尽可能清除坡面虚土，坡度不宜大于1：0.1，坡面平整度控制在±20mm内。接着钻孔装入土钉或打入土钉。钻孔可采用洛阳铲或机械钻孔，再插入土钉钢筋和注浆。为避免土钉钢筋偏心，可在钢筋上间隔一定距离安置定位支架。打入型土钉可采用钢管、角钢等型钢。钢管中如设置注浆孔，可在打入后注浆。成孔或打入前，要根据设计间距定出孔位，留设标记和编号。孔距偏差应在±100mm内，孔径偏差应在±5mm内，孔深偏差应在±50mm内，孔轴线倾角偏差应在±5%以内。成孔后要进行清孔，并作施工记录，按编号记录成孔质量。插入钢筋土钉的直径一般是16～32mm，间距1.0～1.5m，与水平面倾角5°～20°。注浆一般采用水灰比为0.5的水泥砂浆，采用压力或重力注浆法。安装钢筋网。铺设前应喷射一层混凝土，或在钢筋网下加垫块，以确保钢筋保护层不小于20mm。土钉与钢筋网连接处应设加强钢筋或承压钢板。钢筋网上间隔一定距离插入短钢筋并与钢筋网连接固定，以免喷射混凝土时钢筋网移位。钢筋网片搭接采用绑扎或焊接方式，绑扎搭接至少一个网格宽或不小于200mm。采用混凝土喷射机喷射混凝土，每次喷射40～60mm，两三次成形。混凝土终凝2h后喷水养护，连续养护3～7d。当水泥注浆体和喷射混凝土强度达到设计强度70%以上，再开挖下一层土方和进行土钉墙施工。
2.2 土钉墙支护施工流程
基坑土钉墙工作面开挖→修整坡面→土钉定位→钻孔置入土钉或打入土钉→水泥浆配制、注浆→装设钢筋网→喷射混凝土面板。
3 土钉墙支护技术在建筑基坑中的应用
3.1 工程概况
某高层建筑采用框剪结构和筏板基础，地上最高25层，地下设3～4层地下室，基坑开挖深度22.4m。场地地貌属第四纪冲洪积地段，从上至下依次为杂填土层、砂质粉土层、细中砂层、砾卵石层。
3.2 支护设计
深大基坑一般采用桩锚支护或下部桩锚与上部土钉墙联合支护的做法，由于这种做法施工难度大、造价高、工期长，本工程针对地层自稳能力较强的特点决定采用锚管复合土钉墙支护方式，并将整个基坑平面分成3个断面：断面Ⅰ和断面Ⅱ上部9m采用φ22mm@1500mm土钉墙、φ5mm@1500mm预应力土钉，下部13.4m采用锚管复合土钉墙φ48mm@1500mm；断面Ⅲ上部6m采用φ22mm@1500mm土钉墙，下部采用护坡桩结合预应力锚杆进行支护。土钉采用φ22mmⅡ级钢筋，坡面留搭接头；为增加抗拔力，杆体设倒刺与扩大头结构。锚管采用φ48mm普通钢管，端部为劈尖状，并在底端1.5m范围内设注浆孔。土钉和锚管采用梅花形布置，间距1.5～2m。面层钢筋网采用φ6mm@200mm钢筋制成，每层土钉或锚管采用φ14mmⅡ级钢筋作加强筋。喷射混凝土100mm厚，强度C20。 3.3 施工工艺
施工流程为：工作面开挖、修整坡面→置入土钉或打入锚管→注浆→装设钢筋网→喷射混凝土→养护→进行下一层土钉或锚管施工。不断循环推进，至基坑底部为止。工作面开挖采用分层分段方式，除第1层深2m，其他层深均为1.5m，严禁超挖。分段长度为10～15m。为了减少坡面裸露时间，采用连续作业方式。机械开挖，再以小型机具或人工方式修坡，保证坡面平整度不超过±20mm。土钉采用洛阳铲成孔，成孔后置入土钉，外面预留搭接头。锚管用气动冲击锤打入，控制锚管孔距水平方向偏差不大于50mm，铅垂方向偏差不大于100mm，偏斜度不大于5%。注浆采用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥砂浆配制，配比为1：1.5，水灰比取0.5，并加入适量促凝剂。采用常压重力法注浆。注浆导管插入距孔底约250～500mm处，注浆开始后逐渐拔出。水泥浆满孔后，在浆液初凝前补浆一两次。钢筋网片通过焊接制成，网格尺寸偏差不超过±10mm。网片之间搭接长度不小于60mm。为了保证钢筋网片保护层厚度不小于50mm，在其与边坡土体之间设置垫块或与插入土中的短钢筋绑扎起来，并确保喷射混凝土时钢筋网片不会移位。喷射混凝土按水泥：中砂：碎石=1：2：2配制，碎石粒径不超过12mm，水灰比在0.5以内。分段喷射混凝土，喷射顺序采用从上至下的方式。喷射时，喷头与坡面垂直，与钢筋网片距离0.6～1m，每次喷射厚度不小于40mm，总厚度不小于100mm。混凝土终凝2h后喷水养护，养护时间不少于3d。
3.4 施工中注意事项
土钉孔成孔后要进行清孔，清孔不干净影响水泥砂浆与孔壁的粘结强度。为避免这种情况出现，要用洛阳铲将孔内泥渣全部清出。如果发现孔壁光滑，可能影响砂浆粘结力时，可用高压风管沿孔壁吹1次，再以洛阳铲清孔1遍。
土钉墙局部坍塌后应进行补救，如立即向坍塌区域回填土、加打土钉、向裂缝处灌浆、增加坍塌区域喷射混凝土厚度等措施。
3.5 施工质量控制
施工过程中对基坑边坡位移进行监测，了解基坑支护边坡坡顶水平位移量，并对土钉或锚管进行拉力测试，以掌握土钉或锚管在基坑支护边坡内的受力情况。经过1～2个月的观测，基坑边坡坡顶水平位移量中最大为14mm，远小于基坑开挖深度的0.3%，说明基坑支护的设计、施工都是成功的。土钉拉力测试结果表明，施工阶段拉力持续增加，使用阶段拉力有小幅增加并趋于稳定，总体上都达到了设计要求。
4 结语
尽管土钉墙支护技术应用广泛，但基坑工程本身具有的风险性和难度，决定了土钉墙支护技术并不简单，必须将施工方法与支护结构、边坡土体、周边环境等因素充分结合起来，正确选择施工工艺和参数，严格控制施工质量，才能确保施工顺利及安全可靠。
参考文献：
[1] 刘利民. 浅谈土钉墙施工工艺及常见问题处理[J]. 西部探矿工程，2014（7）：29-31.
[2] 刘兴旺，张新军，王洋等. 深基坑复合土钉墙支护技术研究与应用[J]. 岩土锚固工程，2015（1）：28-31.
[3] 任宏亮. 土钉墙施工技术在深基坑支护工程中的应用[J]. 山西建筑，2015，41（23）：44-46.