探讨土钉墙支护在深基坑中的施工问题

　　摘要:本文结合工程实例，针对某商务楼基坑围护工程，对工程中土钉墙施工特点、适用范围和支护施工等几方面进行了分析。以供参考!

　　关键词:土钉墙支护，深基坑施工，土钉墙的构造，基坑监测

　　目前，基坑支护的方法很多，如地下连续墙、护壁桩、预应力锚杆、土钉墙等，其中土钉墙是一种较为经济实用的支护型式，合理的设计、正确的施工，将会取得良好的经济效益。本工程中应用土钉墙施工技术，在保证安全的前提下，做到了工期最快、质量最好、造价最小。

　　一、土钉墙支护结构的特点及适用范围

　　1、土钉墙支护结构的特点

　　土钉墙支护结构是一种原位土体加固技术，它是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。土钉是置入于现场原位土体中以较密间距排列的细长杆件，且外包水泥砂浆的一种构件。土钉作用是沿通长与周围土体接触，以群体与土体接触界面上的粘聚力或摩擦力，使土钉被动受拉给土体以约束，使其达到稳定边坡的作用。

　　2、土钉墙支护结构的适用范围

　　土钉墙支护应用范围非常广泛，主要有:

　　(1)土体开挖时的临时支护，高层建筑等深基坑开挖，地下机构施工开挖，土坡开挖等。

　　(2)永久挡土结构，这类工程一般与施工开挖时的临时支护结合，如路堑土坡挡墙、桥台挡墙等。

　　(3)现有挡土结构和支护的修理，改建与抢修加固等。

　　(4)边坡稳定，用于加固可能失稳的堤坡。

　　3、土钉墙的构造

　　土钉墙由土钉和面层两部分构成，土钉主要包括钻孔注浆土钉和打入式土钉两种形式。

　　(1)钻孔注浆土钉为最常用的土钉，一般采用¢16～¢32mm 的Ⅱ、Ⅲ级锣纹钢筋，¢70～¢120mm钻孔中形成。注浆材料为水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M10。水泥浆水灰比一般为0.5 左右，水泥砂浆配合比一般1：1～1：2，水灰比为0.38～0.45。注浆土钉设定位支架以使钢筋居中，孔口宜设置止桨塞及排气管。

　　(2)打入式土钉一般采用钢管等材料打人土中形成。打入式土钉一般钉长较短。施工简单快速，但不宜用于密实胶结土中。当打入钢管为周围带孔的闭口钢管时，可在打入后管内注浆，增强土钉与土的粘结力，提高土钉的抗拔能力。土钉长度宜为开挖深度0.5～1.2倍，土钉的间距宜为0.6～1.2m，土钉与水平夹角为10°～20°，土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。

　　(3)面层为土钉墙的重要组成部分。一般由¢6～¢l0mm，间距150～300mm的钢筋网，强度等级不低于C20的喷射混凝土组成，面层厚度一般为80～150mm。为保证土钉与墙面的有效连接，可采用加强钢筋与土钉和分布钢筋连接，也可采用加承压垫板方法连接。

　　(4)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，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。

　　二、工程实例

　　某商务楼工程，地上为12层，地下为1层，总建筑面积为28812平方米。基坑占地面积为3500平方米，实际开挖深度达5.10米。其中基坑西面为空旷场地，北面为一条河道，水位较高，距基坑边最小距离为15米左右，其余两面紧邻城市干道。为节省造价，工程支护主要采用了二级放坡土钉墙支护形式，局部转角部位采用灌注桩加上部3米土钉支护，土钉采用¢20钢筋，长度分别为6m、9m，钻孔注浆。坑中采用管井降水，同时基坑周边辅以5套轻型井点降水。场区主要土层自上而下分别为：①素填土 0.3～1.0m ②粉质粘土 0.5～2.5m ③淤泥质粘土 1.3～8.7m。

　　三、支护施工

　　1、土钉支护施工流程

　　开挖第一层土方→修坡→埋控制喷射混凝土厚度的标志→喷射第一层混凝土、混凝土养护，钻孔→安设土钉→压力注浆→绑扎墙面钢筋网→钉端锁定筋与钢筋网，水平垂直加强筋焊接，二次喷射混凝土→养护→开挖下一层土方、重复以上工序，直至最后一层土。

　　2、施工要点

　　(1)每一层工作面开挖深度为1.6m，其中最后一层工作面开挖至-4.8m，余土人工开挖。

　　(2)采用PZ-5 型喷射混凝土机施工，喷射混凝土前，应对机械开挖的坡面及时修坡，第一层混凝土厚度控制在40～5Omm，检查机械设备。水管路和电线的状态并试运行，埋设好喷射混凝土厚度的标志，喷射作业应分段分片进行，同一分段喷射顺序应自上而下，喷头与受喷面应保持垂直且距离宜为0.6～1.0m,喷射混凝土终凝后应及时喷水养护3d。

　　(3)采用专用钻孔机械成孔，成孔后及时安设土钉以防止坍塌，土钉钢筋制作应按设计要求提前预制，使用前应调直并除锈去污，混凝土宜加入早强剂以提高早期强度，停止注浆如超过30min，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路后再继续灌注。

　　(4)钢筋网为¢6@200x200mm双向，应与土钉连接牢固，保证在喷射混凝土时钢筋不晃动，钢筋网喷射混凝土面层应向上翻过边坡顶部1.0m;钢筋搭接长度为35d，土钉端部锁定筋应与钢筋网、水平垂直加强筋相互焊接，加强筋直径≮¢16mm;钢筋网安装完毕并自检合格后，及时进行隐蔽验收。

　　(5)注浆分为两次注浆，第一次压力为0.4MP，第二次为0.8MP，第二次注浆按规定应在第一次注浆浆体初凝前完成，本工程实际控制在第一次注浆2～3小时范围内。

　　(6)喷射第二层混凝土前，应去除第一层混凝土松散、松动的部分，混凝土的总厚度为100mm。第二层混凝土喷射完毕且终凝后，应及时洒水养护，日喷水不少于3 次，养护时间不少于3d。

　　四、基坑监测

　　1、应及时对支护结构及周边建筑物的安全性及稳定性进行跟踪监测;基坑开挖前，在2 倍开挖深度以外，至少设置两处位移观测基准点。

　　2、在基坑四周紧邻的围墙上合理布置监测点，基坑边缘以外1～2倍开挖深度范围内需要保护的物体及土钉墙支护结构本身，均应作为监控对象。

　　3、各项监测的时间间隔可根据施工进程确定，在雨期及土方开挖过程中，要适当加密观测频率，当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数，当有事故征兆时，应进行连续监测。

　　4、观测结果要形成正式书面资料并作为边坡是否变形的依据，如发现边坡失稳或变形超标，应及时处理后方可继续作业。在本工程中就发生一个问题，下层坡面监测均正常，但在东侧及东南侧第一层土钉坡面先后出现裂缝，修补后仍继续出现。根据现场分析判断，由于东南两侧均为城市干道，道路边原有绿化带，因工程需要绿化移植，但该处土体表面一直未处理。分析裂缝原因其一为该处绿化土松软，其二下雨后大量雨水被该处土体吸收，导致表层土滑移产生裂缝。虽然开始时尚未对下层坡体产生严重影响，但如果不加以重视，任其发展下去势必会造成严重后果。为此，现场当即要求施工单位对该两处坡顶面全部硬化处理，并采取办法将表层降水及时引流至城市排水管网，后经监测，情况恢复正常。

　　五、注意的事项

　　随着基坑开挖深度的不断增加,施工难度、技术难度也增大，施工单位承担的风险越来越大, 这些问题的存在，要求深基坑的设计和施工人员必须选择技术可行、造价合理、安全可靠的支护方案,下面就土钉墙支护技术在深基坑中应注意的几个事项谈一下看法:

　　1、施工前应彻底熟悉、掌握工程地质勘探情况，地下障碍物分布、埋深情况，地下洞穴、地下管线、渗水井的分布埋深情况等。

　　2、要掌握地下排水管线的材质、距离、使用寿命、管径、排量、充满情况、是否渗漏、有无损坏等。

　　3、要掌握地下水分布情况，及时掌握雨水期施工地下水变化情况，并及时调整土钉分布数量。在本工程施工中就遇到一个问题，由于基坑北面为一条河道，河道局部地段在修筑驳岸后回填土质量较差，且该处还有一条暗浜与其相连，暗浜的填土质量也较差，结果导致该处水系与河道相通。基坑在此处开挖，土钉成孔放置后，一直有水自土钉孔内及该处坡面渗出，坡面喷射混凝土后时间不长就整块脱落。为此，现场查明原因后，决定对该处基坑与河道之间进行压密注浆，通过压密注浆后将该处河道内的水通道阻断，同时在该坡面增加几个泄水孔，这样才得以解决问题。

　　4、基坑开挖时要及时掌握地基土变化情况，如出现砂类土要调整放坡，出现饱和土要查明原因，调整施工方案，制定相应措施。

　　5、土钉的设计位置应避开地下隐蔽物、管线、坑道、井穴，对于给排水管线、运输通道一侧的加固土钉墙、应按复合土钉墙设计。

　　6、土钉孔注浆应派有责任心的人员实施，孔口用预制半月形混凝土块封堵,以防浆液过多外流，并及时检查钉孔注浆饱满度;对于浆液流失过多钉孔，应及时补浆，保证钉孔注浆符合规范标准要求。

　　7、土钉墙施工要随时注意天气变化，喷射混凝土面层时尽量避开雨天。

　　8、普通土钉墙要根据设计要求做好基础设施和施工，普通土钉墙基础是非常重要的构件， 它是普通土钉墙起稳定作用的一个重要保证，特别是8m以上的普通土钉墙必须按设计要求做好墙基础。

　　9、喷射混凝土面层施工，要根据原材料的含水率，及时调整用水量，当土钉墙坡度较大，喷射混凝土落地较多时，应及时回收利用或派专业抹灰工利用落地混凝土补抹土钉墙，做到因地制宜、就地取材、减少浪费。

　　六、结束语

　　土钉墙支护深基坑工程与传统的支护形式相比，有以下特点:

　　1、应用范围广，可用于临时支护、道路工程、桥台挡墙。

　　2、材料用量和工程量少，施工速度快，工期可缩短一半以上。

　　3、施工轻便、操作方法简单、对场地土层的适应性强。

　　4、经济、安全可靠。与一般的支护结构比可节省费用50%以上。