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要：本文就土钉墙在深基坑中的应用，从工艺流程、材料要求等方面结合工程实例验证了深基坑施工中土钉墙具有经济可靠、施工速度快操作简便的特点。
关键词：土钉墙支护；深基坑；应用
基坑工程中针对不同的工况和地质条件，需要选择合适的基坑支护形式，如各种排桩、水泥土墙、地下连续墙、土钉墙等。土钉墙是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它因开挖及支护在整个施工过程中处于动态变化，土钉墙支护技术也要不断地处于领先地位，这样才能发挥其应有的挡土及止水作用。
1．土钉墙支护技术的相关知识
为确保高层建筑物的稳定性．基坑开挖深度越来越深，深基坑支护技术成为保证其顺利施工的关键，也成为提高质量、效率及施工的安全性的保障。
现代土钉技术是从20世纪7O年代出现的。而我国应用土钉的首例工程大约是八十年代初将土钉用于煤矿的边坡稳定。而近年来，一些建筑研究部门在土钉墙的研究、开发和应用方面取得了一定的成就，尤其是打入注浆式土钉，特别适合于成孔困难的砂层和软弱土层，具有广阔的应用前景。土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型支挡结构。它是一种原位土体的加固技术，将土钉安设或打入基坑边坡土体内，将土体加固成能自稳的挡土结构。
土钉墙支护的形成，首先使边坡的整体稳定和承受坡顶承载能力增强，土体破坏延后性、安全性基本满足基坑稳定性及变形要求．从而有效保证了施工过程中安全性；土钉墙体相对位移减小，对相临建筑物影响也减小；施工设备简单，施工工艺简单易操作，支护结构属轻型；能与土方开挖实行平行流水作业，可以缩短工期等，在边坡工程、基坑工程中有长远的发展前景。
开挖后土体的抗剪强度较低，几乎没有抗拉强度，使天然土体只能凭较小的高度直立存在，一旦土体的直立高度超过临界高度或坡顶有较大荷载，或是相邻环境因素发生变化．将会引起土坡的失稳，但土体内放置一定长度和分布密集的土钉，与土共同作用，形成土钉墙支护，可弥补土体强度不足的问题
为限制土体变形的严重，施工的过程中常采用各种形式的支挡结构。作为置于土体中的土钉在受到拉力和剪力的作用时，它要依靠其本身产生的反作用力，从而达到维持土体的平衡．在土钉墙背后存在着潜在的破裂滑移面，当滑移面右侧的土体由于某种原因有沿滑移面向下滑动的趋势时，这时在垂直于土钉拔出方向的土钉要受剪切力的作用，它要依靠其本身强度和刚度产生反作用产生摩阻力，以此有效增强土体内部稳定性；土钉在其加固的土体中，土钉体起着箍束骨架的作用，使土钉墙在超载作用后的变形特征表现为持续渐进．而且因其施工工艺为分层开挖。分层支护，开挖后土坡自由面暴露时间短，在很大程度上减少了土体应力释放，对边坡的稳定极为有利。
1 工程概况
某商住楼为框架－剪力墙结构，地下二层，地上十八层，主楼基础东西长87m，南北宽56m,基础开挖深度为-8.63m,根据土质情况及周边环境,先后考虑了各种支护方案,最终选定最经济的土钉墙支护方案,该方案对邻近建筑物影响小,经济可靠,具有施工速度快操作简便的特点。
2 工艺流程
土方开挖修坡-成孔-插入土钉-注浆-初喷砼-绑扎钢筋网-焊接连接件-终喷砼-设置坡顶、坡脚的排水系统-养护。
3 材料要求
⑴鋼筋：土钉（锚杆）一般采用HPB335钢筋，直径为￠22mm，钢筋网采用HPB235钢筋，直径为￠8mm。
⑵水泥：采用强度等级42.5普通硅酸盐水泥，要求无结块且不超过有效期。
⑶砂子：宜选用中砂、含泥量不大于5%。
⑷石子：宜选用卵石、粒径以5mm为宜且级配良好，含泥量不大于1%。
4 施工所需主要工具、机械设备
喷枪、各种输送胶管、筛子、磅称、架子车、抹子、铁锨、砼搅拌机、干式砼喷射机、电焊机、压浆泵。
5作业条件
基坑已挖至支撑设计深度。
6 土钉墙的构造要求
土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和微黏结砂土的深基坑开挖支护；一般用于开挖深度不超过13m的基坑．在土质特别坚硬的黏土层中不宜超过15m。
土钉墙是由土钉、钢丝网喷射混凝土和加固后的原位土体三部分组成的．天然土体通过土钉的就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似的土质挡土墙，以此来抵抗墙后传来的水平压力。以保持基坑开挖面的稳定性。为了保
证土钉墙支护的工程质量，在其构造上必须严格遵循相关设计规范要求，经过笔者总结，现将要求归纳如下几点。
(1)土钉墙的坡度宜为1：O.3～l：0.7之间，钻孔直径宜为70-120mm 。
(2)土钉必须和面层有效连接在一起，常设以承压板和加强筋。
(3)土钉钢筋宜用Ⅱ级以上的螺纹钢筋，直径宜为16～32mm，常用25mm；土钉的长度宜为开挖深度的0．5—1．2倍；土钉问距为1～2m；土钉与水平面夹角为1O～2O。(基坑规范要求)。
(4)喷射混凝土设计强度等级不宜低于C20，喷射混凝土面厚度宜为8O～200mm，常用lOOmm；并在混凝土表面喷上水泥砂浆，以防止雨水渗入坡内。
(5)喷射混凝土面层中应配以钢筋网，钢筋网宜采用I级钢筋，钢筋直径宜为6～lOmm，钢筋间距宜为100—300mm，双向布置。
(6)坡底挡土墙采用370m厚砖墙，墙高为1．5m，并埋入底部的土内500mm。
(7)在坡顶的混凝土硬化层内也满扎直径为6．5mm 的钢筋，间距为150mm，同样为双向布置，混凝土厚度为lOOmm，其目的是防止雨水从坡顶渗人坡内。
7 土钉墙施工
⑴施工要点：该基坑从上至下共布置4排土钉，第一、二排土钉长15m，第三、四排土钉长12m，土钉水平、竖向间距均为1.5m，土钉直径为￠120mm。
⑵土方开挖：土方开挖应按设计要求分层、分段进行，基坑按1：0.33放坡,第一层开挖深度至-4.36M,第二层开挖深度至-7.36m每开挖一层土方,施工2排土钉。
⑶成孔：土钉成孔应采用洛阳铲，成孔后应逐一检查成孔深度及成孔的倾斜角度，其允许偏差为±50mm，孔径±5mm，孔距±100mm，倾斜角度±5%。
⑷注浆：土钉成孔后应及时插入土钉和注浆以防塌孔，注浆前应将也内残留的土清理干净，安设土钉时应检查土钉的长度和用料，对中支架是否符合设计要求，注浆时注浆管插至距孔底250～300mm，采用压浆机常压注浆（压力为0.3～0.5MPA）边注浆边往外拔注浆管,孔口部位宜设置止浆塞及排气管，土钉注浆材料采用M10水泥浆，水灰比控制在0.5，水泥浆应拌合均匀随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完，注浆开始或中途停止超过30min时应用清水冲洗注浆泵及其管路。孔内注浆充盈系数应大于1。每孔在注浆后再补浆2～3次，为保证浆体与周围土体紧密结合，应在水泥浆中掺如一定量的膨胀剂及早强剂。
⑸面层钢筋网绑扎：面层钢筋采用￠8@250的钢筋网片,钢筋网每边搭接长度不小于300mm,最低层钢筋网应插入坑底200mm以上,钢筋网片应与插入土中的土钉固定,并用2φ16,L=300的钢筋十字焊在土钉上压在钢筋网上面,同时在土钉上φ16的钢筋外面焊80×80×6的钢板块,钢筋网的绑扎应符合钢筋砼规范要求。
⑹喷射砼面层：面层喷射砼宜分层分段一次进行，喷射顺序自上而下，砼宜采用C20细石砼，砂率控制在45%～55%、水灰比0.4～0.45，砼中宜掺加2%～3%的早强剂，3天强度不低于10MPa，喷头与受喷面垂直，喷头与受喷面的距离保持在0.8～1.2为宜，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射表面应平整，无干斑流淌现象，呈湿润状态，喷射砼的误差不超过±3mm，喷射砼终凝2h后应喷水养护，养护时间为3～7天。
⑺土钉施加预应力：在土钉断头焊接高强螺栓端杆，面层砼达到设计强度后，加钢垫板用扭力扳手扭紧螺母对土钉施加设计拉力的10%～20%的预应力，这种人为的预应力将提高土体的抗滑和防裂能力。
⑻设置排水系统：为确保土钉墙的安全，在坡顶和坡脚必须设置排水措施，避免地面积水流入基坑，坑内积水流向坡脚。
7 质量控制与检测
⑴施工中应对土钉位置，钻孔直径、深度及角度，插入长度，注浆配比，注浆压力及注浆量喷锚墙面厚度及强度、抗拔承载力等进行检验。
⑵土钉抗拔承载力检验，其试验数量不小于土钉总数的1%，且不小于3根，其抗拔力最小值应不小于设计抗拔力的0.9倍，试验平均值应大于设计标准值的1.25倍。
⑶喷射砼厚度应采用钻孔检测，钻孔数量为100㎡墙面一组，每组不应小于3点。
⑷喷射面砼强度和注浆砼强度试块留置组数应按规定留置。
⑸钢筋、水泥、砂子、石子的质量应符合相关规范的要求。
⑹变形观测：为保证支护结构的安全可靠及对相邻建筑物的影响，应对相邻建成筑物和支护结构进行动态监测。
⑺土钉墙支护监测项目和要求
监测项目 监测仪器 监测要求
基坑边壁顶
部水平位移 J2经纬仪 沿基坑边每5~10m设一个测点，基坑开挖期间每天测一次，正常情况下3~10d测一次。
基坑边壁顶
部垂直沉降 精密水准仪 同上
⑻应注意的问题：①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；
②监测数据应及时处理，并及时通知有关单位，达到信息化施工的目的；③应特别加强雨天和雨后的监测。
8 施工应注意事项
⑴土钉墙支护施工，应遵循分段开挖，分段支护的原则，以防边坡失稳。
⑵土钉墙应在上层土钉注浆体及喷射面砼面层达到设计强度值的70%后，方可开挖下层土钉施工。
⑶对于超挖或支护不及时出现小范围塌方，可采用在网片内垫补碎砖或直接砌砖。
⑷基坑上部如出现严重裂纹或大变形征兆，应根据实际情况采用措施来控制变形。
⑸施工过程中应特别注意基坑上部水平位移观测。
⑹重视挖土与支护的协调配合，做到边挖边支。
9 结束语
土钉墙支护虽有较成熟的经验，仍要认真研究制定施工方案重视施工质量，只有严格按规程进行操作，严格按规范进行验收，各项措施到位，才能保证土钉墙支护质量，避免事故发生。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：土钉墙支护；深基坑；应用
基坑工程中针对不同的工况和地质条件，需要选择合适的基坑支护形式，如各种排桩、水泥土墙、地下连续墙、土钉墙等。土钉墙是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它因开挖及支护在整个施工过程中处于动态变化，土钉墙支护技术也要不断地处于领先地位，这样才能发挥其应有的挡土及止水作用。
1．土钉墙支护技术的相关知识
为确保高层建筑物的稳定性．基坑开挖深度越来越深，深基坑支护技术成为保证其顺利施工的关键，也成为提高质量、效率及施工的安全性的保障。
现代土钉技术是从20世纪7O年代出现的。而我国应用土钉的首例工程大约是八十年代初将土钉用于煤矿的边坡稳定。而近年来，一些建筑研究部门在土钉墙的研究、开发和应用方面取得了一定的成就，尤其是打入注浆式土钉，特别适合于成孔困难的砂层和软弱土层，具有广阔的应用前景。土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型支挡结构。它是一种原位土体的加固技术，将土钉安设或打入基坑边坡土体内，将土体加固成能自稳的挡土结构。
土钉墙支护的形成，首先使边坡的整体稳定和承受坡顶承载能力增强，土体破坏延后性、安全性基本满足基坑稳定性及变形要求．从而有效保证了施工过程中安全性；土钉墙体相对位移减小，对相临建筑物影响也减小；施工设备简单，施工工艺简单易操作，支护结构属轻型；能与土方开挖实行平行流水作业，可以缩短工期等，在边坡工程、基坑工程中有长远的发展前景。
开挖后土体的抗剪强度较低，几乎没有抗拉强度，使天然土体只能凭较小的高度直立存在，一旦土体的直立高度超过临界高度或坡顶有较大荷载，或是相邻环境因素发生变化．将会引起土坡的失稳，但土体内放置一定长度和分布密集的土钉，与土共同作用，形成土钉墙支护，可弥补土体强度不足的问题
为限制土体变形的严重，施工的过程中常采用各种形式的支挡结构。作为置于土体中的土钉在受到拉力和剪力的作用时，它要依靠其本身产生的反作用力，从而达到维持土体的平衡．在土钉墙背后存在着潜在的破裂滑移面，当滑移面右侧的土体由于某种原因有沿滑移面向下滑动的趋势时，这时在垂直于土钉拔出方向的土钉要受剪切力的作用，它要依靠其本身强度和刚度产生反作用产生摩阻力，以此有效增强土体内部稳定性；土钉在其加固的土体中，土钉体起着箍束骨架的作用，使土钉墙在超载作用后的变形特征表现为持续渐进．而且因其施工工艺为分层开挖。分层支护，开挖后土坡自由面暴露时间短，在很大程度上减少了土体应力释放，对边坡的稳定极为有利。
1 工程概况
某商住楼为框架－剪力墙结构，地下二层，地上十八层，主楼基础东西长87m，南北宽56m,基础开挖深度为-8.63m,根据土质情况及周边环境,先后考虑了各种支护方案,最终选定最经济的土钉墙支护方案,该方案对邻近建筑物影响小,经济可靠,具有施工速度快操作简便的特点。
2 工艺流程
土方开挖修坡-成孔-插入土钉-注浆-初喷砼-绑扎钢筋网-焊接连接件-终喷砼-设置坡顶、坡脚的排水系统-养护。
3 材料要求
⑴鋼筋：土钉（锚杆）一般采用HPB335钢筋，直径为￠22mm，钢筋网采用HPB235钢筋，直径为￠8mm。
⑵水泥：采用强度等级42.5普通硅酸盐水泥，要求无结块且不超过有效期。
⑶砂子：宜选用中砂、含泥量不大于5%。
⑷石子：宜选用卵石、粒径以5mm为宜且级配良好，含泥量不大于1%。
4 施工所需主要工具、机械设备
喷枪、各种输送胶管、筛子、磅称、架子车、抹子、铁锨、砼搅拌机、干式砼喷射机、电焊机、压浆泵。
5作业条件
基坑已挖至支撑设计深度。
6 土钉墙的构造要求
土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和微黏结砂土的深基坑开挖支护；一般用于开挖深度不超过13m的基坑．在土质特别坚硬的黏土层中不宜超过15m。
土钉墙是由土钉、钢丝网喷射混凝土和加固后的原位土体三部分组成的．天然土体通过土钉的就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似的土质挡土墙，以此来抵抗墙后传来的水平压力。以保持基坑开挖面的稳定性。为了保
证土钉墙支护的工程质量，在其构造上必须严格遵循相关设计规范要求，经过笔者总结，现将要求归纳如下几点。
(1)土钉墙的坡度宜为1：O.3～l：0.7之间，钻孔直径宜为70-120mm 。
(2)土钉必须和面层有效连接在一起，常设以承压板和加强筋。
(3)土钉钢筋宜用Ⅱ级以上的螺纹钢筋，直径宜为16～32mm，常用25mm；土钉的长度宜为开挖深度的0．5—1．2倍；土钉问距为1～2m；土钉与水平面夹角为1O～2O。(基坑规范要求)。
(4)喷射混凝土设计强度等级不宜低于C20，喷射混凝土面厚度宜为8O～200mm，常用lOOmm；并在混凝土表面喷上水泥砂浆，以防止雨水渗入坡内。
(5)喷射混凝土面层中应配以钢筋网，钢筋网宜采用I级钢筋，钢筋直径宜为6～lOmm，钢筋间距宜为100—300mm，双向布置。
(6)坡底挡土墙采用370m厚砖墙，墙高为1．5m，并埋入底部的土内500mm。
(7)在坡顶的混凝土硬化层内也满扎直径为6．5mm 的钢筋，间距为150mm，同样为双向布置，混凝土厚度为lOOmm，其目的是防止雨水从坡顶渗人坡内。
7 土钉墙施工
⑴施工要点：该基坑从上至下共布置4排土钉，第一、二排土钉长15m，第三、四排土钉长12m，土钉水平、竖向间距均为1.5m，土钉直径为￠120mm。
⑵土方开挖：土方开挖应按设计要求分层、分段进行，基坑按1：0.33放坡,第一层开挖深度至-4.36M,第二层开挖深度至-7.36m每开挖一层土方,施工2排土钉。
⑶成孔：土钉成孔应采用洛阳铲，成孔后应逐一检查成孔深度及成孔的倾斜角度，其允许偏差为±50mm，孔径±5mm，孔距±100mm，倾斜角度±5%。
⑷注浆：土钉成孔后应及时插入土钉和注浆以防塌孔，注浆前应将也内残留的土清理干净，安设土钉时应检查土钉的长度和用料，对中支架是否符合设计要求，注浆时注浆管插至距孔底250～300mm，采用压浆机常压注浆（压力为0.3～0.5MPA）边注浆边往外拔注浆管,孔口部位宜设置止浆塞及排气管，土钉注浆材料采用M10水泥浆，水灰比控制在0.5，水泥浆应拌合均匀随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完，注浆开始或中途停止超过30min时应用清水冲洗注浆泵及其管路。孔内注浆充盈系数应大于1。每孔在注浆后再补浆2～3次，为保证浆体与周围土体紧密结合，应在水泥浆中掺如一定量的膨胀剂及早强剂。
⑸面层钢筋网绑扎：面层钢筋采用￠8@250的钢筋网片,钢筋网每边搭接长度不小于300mm,最低层钢筋网应插入坑底200mm以上,钢筋网片应与插入土中的土钉固定,并用2φ16,L=300的钢筋十字焊在土钉上压在钢筋网上面,同时在土钉上φ16的钢筋外面焊80×80×6的钢板块,钢筋网的绑扎应符合钢筋砼规范要求。
⑹喷射砼面层：面层喷射砼宜分层分段一次进行，喷射顺序自上而下，砼宜采用C20细石砼，砂率控制在45%～55%、水灰比0.4～0.45，砼中宜掺加2%～3%的早强剂，3天强度不低于10MPa，喷头与受喷面垂直，喷头与受喷面的距离保持在0.8～1.2为宜，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射表面应平整，无干斑流淌现象，呈湿润状态，喷射砼的误差不超过±3mm，喷射砼终凝2h后应喷水养护，养护时间为3～7天。
⑺土钉施加预应力：在土钉断头焊接高强螺栓端杆，面层砼达到设计强度后，加钢垫板用扭力扳手扭紧螺母对土钉施加设计拉力的10%～20%的预应力，这种人为的预应力将提高土体的抗滑和防裂能力。
⑻设置排水系统：为确保土钉墙的安全，在坡顶和坡脚必须设置排水措施，避免地面积水流入基坑，坑内积水流向坡脚。
7 质量控制与检测
⑴施工中应对土钉位置，钻孔直径、深度及角度，插入长度，注浆配比，注浆压力及注浆量喷锚墙面厚度及强度、抗拔承载力等进行检验。
⑵土钉抗拔承载力检验，其试验数量不小于土钉总数的1%，且不小于3根，其抗拔力最小值应不小于设计抗拔力的0.9倍，试验平均值应大于设计标准值的1.25倍。
⑶喷射砼厚度应采用钻孔检测，钻孔数量为100㎡墙面一组，每组不应小于3点。
⑷喷射面砼强度和注浆砼强度试块留置组数应按规定留置。
⑸钢筋、水泥、砂子、石子的质量应符合相关规范的要求。
⑹变形观测：为保证支护结构的安全可靠及对相邻建筑物的影响，应对相邻建成筑物和支护结构进行动态监测。
⑺土钉墙支护监测项目和要求
监测项目 监测仪器 监测要求
基坑边壁顶
部水平位移 J2经纬仪 沿基坑边每5~10m设一个测点，基坑开挖期间每天测一次，正常情况下3~10d测一次。
基坑边壁顶
部垂直沉降 精密水准仪 同上
⑻应注意的问题：①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；
②监测数据应及时处理，并及时通知有关单位，达到信息化施工的目的；③应特别加强雨天和雨后的监测。
8 施工应注意事项
⑴土钉墙支护施工，应遵循分段开挖，分段支护的原则，以防边坡失稳。
⑵土钉墙应在上层土钉注浆体及喷射面砼面层达到设计强度值的70%后，方可开挖下层土钉施工。
⑶对于超挖或支护不及时出现小范围塌方，可采用在网片内垫补碎砖或直接砌砖。
⑷基坑上部如出现严重裂纹或大变形征兆，应根据实际情况采用措施来控制变形。
⑸施工过程中应特别注意基坑上部水平位移观测。
⑹重视挖土与支护的协调配合，做到边挖边支。
9 结束语
土钉墙支护虽有较成熟的经验，仍要认真研究制定施工方案重视施工质量，只有严格按规程进行操作，严格按规范进行验收，各项措施到位，才能保证土钉墙支护质量，避免事故发生。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。