基坑边坡土钉墙支护施工技术浅析

摘要：本文着重分析了土钉墙的工作机理，针对土钉墙施工工艺进行了详细的论述，并对土钉墙的特点及应用范围进行了说明。

关键词：基坑边坡;土钉墙支护;施工技术

1土钉墙概念及基本原理

1.1土钉墙支护概念

土钉墙是一种原位土体加筋技术，用于土体开挖和边坡稳定。是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面的稳定，此土挡墙称为土钉墙。

1.2土钉墙支护的原理

一、土钉墙工作原理

土体的抗剪强度和抗拉强度均非常低，但土体自身的结构整体性，使得基础边坡存在保持直立的临界高度，当超过这个深度或有地面超载时将会发生无前兆的整体破坏。一般护坡措施均基于支挡护坡的被动制约机制，以挡土结构承受其后的土体侧压力，防止土体整体稳定性破坏。土钉墙技术则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。因此通过以增强边坡土体自身稳定性的主动制约机制为基础的复合土体。通过相互作用，使土体自身结构强度潜力得到充分发挥，提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点，有效延迟塑性变形发展，改变了边坡变形和破坏的性状，避免了土钉墙受荷载过程中发生无前兆的突发性塌滑，显著提高了整体稳定性。

二、土钉的工作机理

在复合土体内，土钉的作用归纳为以下几点：

1、土钉起箍束骨架作用。通过土钉自身特性和土钉间的空间组合制约土体变形，并使复合土体构成有机整体。

2、土钉起分担作用。土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，特别是土体进入塑性状态后，土钉分担作用更为明显。

3、土钉起着应力传递与扩散作用。延缓开裂区域的形成和发展。

4、约束坡面变形的作用。与边坡面混凝土面板共同加强边界约束。

2.土钉墙支护的优点及应用范围

2.1土钉墙支护的优点

一、形成土钉复合体，稳定可靠，边坡位移小最大不超过0.3%，对相邻建筑物影响不大，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。

二、施工便捷、安全，且灵活机动。

三、总工期短，可以随开挖随支护，基本不占用施工工期。

四、施工不需单独占用场地，对于施工场地狭小，放坡困难，有相邻建筑时，该支护显示出独特的优越性。

五、土钉墙成本费较其他支护结构降低10%～40%左右。

六、施工噪音、振动小，不影响环境。因其变形很小，对邻近建筑影响不也大。

2.2应用范围

一、宜用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡，N<10的沙土边坡不宜采用。

二、对于Ip>20的土使用时，必须严格评价其蠕变特性。

三、不适用于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层，没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土。另外，钢材土钉不适宜在腐蚀性土质中做永久性支挡。

3土钉墙施工工艺

3.1工序流程

开挖修坡→孔位布点及成孔→置钉注浆→铺设钢筋网及加强筋→喷射混凝土面层→养护→监测。根据不同土体特征和支护构造方法，顺序可以调整。

3.2流程工艺

一、开挖修坡

基坑边坡应分段分层自上而下开挖。一般可采用反铲挖土机，预留20cm～30cm人工修坡，开挖宽度应保证在10m以上，每层开挖深度要不大于2m，最大限度地减少对支护层的扰动。开挖后要及时进行人工修坡，尽量缩短边坡土体的裸露时间，并在边坡修整完后应立即喷射基层混凝土。要密切配合土方开挖和支护施工，使开挖进程和土钉墙施工作业形成循环。

二、孔位布点及成孔

按设计的孔位布置，标出准确的孔位。按设计要求的孔长、孔的俯角和孔径进行成孔。一般采用人工洛阳铲干法成孔。成孔过程中如遇障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。

三、置钉注浆

在安放土钉时，每隔2～3m左右焊结居中支架，将土钉安放在孔内中心位置。应避免杆体扭压、弯曲;注浆管应插至距孔底20～50cm，并在孔口部位设置浆塞及排气管以保证注浆饱满;土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，其插入深度不得小于设计要求的90%，安装后不得敲击、碰撞。注浆时应先高速低压从孔底注浆，当水泥浆从孔口溢出后，再低速高压从孔口注浆。

四、铺设钢筋及加强筋

在边坡坡面上，按设计方案要求铺上钢筋网，钢筋网与坡面间隙宜大于20mm。土钉端部焊结成菱形状加强筋，应与土钉和钢筋网连接牢固，保证喷射时钢筋不晃动。网片之间采用焊接搭接，搭接长度不小于200mm。在距边坡1.0m处地表打一排深约1m的短钢筋，各钢筋之间用钢筋焊接起来，便于挂网。

五、喷射混凝土面层

喷射混凝土时喷射顺序应自下而上。为防止土体松弛和崩解须尽快做第一层面层，根据地层的性质，可在安设土钉之前，或放置土钉之后做。对于临时支护来说，面层一般做一层，厚度50-150mm，而对永久性支护则多用两层或三层，厚度为100-300mm。两次喷射作业应保证一定的时间间隔，仔细清除施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿。

六、养护

混凝土面层终凝2h后，洒水覆盖养护3～7d，冬季做好防冻措施。

七、监测

建立全过程跟踪监控，对基坑及其周边环境随时进行监测，根据监测信息及时采取相应对策，以确保基坑施工工程、周围设施和建筑物的安全稳定。

4小结

随着我国经济的快速发展，城市建筑群不断林立，建筑空间逐渐向地下发展，深基坑开挖支护成为常见的实践工程。土钉墙支护以其可较大缩短总工期短，工程造价降低10%～40%左右等优越性能，已在我国深基坑开挖工程中广泛的应用。通过本文对其工作机理、施工工艺、应用范围等详细论述与分析，希望能为实际工程提供一些技术借鉴。

参考文献

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