土钉墙技术在深基坑工程中的应用

武钊宇

（新疆石油工程建设有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000）

土钉墙技术在深基坑工程中的应用

武钊宇

（新疆石油工程建设有限责任公司，新疆 克拉玛依 834000）

摘要：土钉墙支护是近年发展起来的用于土体开挖和边坡支护的一种新的支挡技术，是高强度土钉、网喷混凝土面层及原状土三者共同受力，增强了土体破坏延性，很好地改变了边坡突然塌方的性质，有利于安全施工；在工艺上，采用了边开挖边支护的方法，工作面不受限制，缩短了工期。

土钉墙支护；深基坑；边坡检测

1.工程概况

某工程新建办公综合办公楼，位于城市与农村结合处，建址处海塘内、多处集水坑，利用现有鱼塘回填而成，回填深度约4m，回填土主要采用附近河沟内淤泥质粉质黏土和黏质粉土，场区经过强夯大面积处理后，回填土性质已得到很大提高。场区内污水池基坑南北长63.4m，东西宽21.4m，基坑开挖深度为7.45m。

2.工程地质条件

本工程地处河水冲积扇的前部，在古老的基底岩石上部堆积了巨厚的松散层（厚度大于500m），主要是晚更新世（Q3）及全新世（Q4）海相、陆相及海陆相交互地层。在基坑开挖深度范围内主要有以下两层，各层土的特征分述如下：

第①层素填土：褐色；湿-饱和；松散；以黏性土为主，夹粉土细砂，含少量碎石、贝壳。层厚4.10m～5.40m左右。

第②层细砂：灰色；稍密-中密；饱和；局部与粉土、黏性土互含，含少量黏粒。厚层2.60m～9.40m左右。

地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，对应的高程为0.30m～1.45m。地下水类型为第四纪孔隙水，地下水年变幅1.00m左右，大气降水、海水直接影响地下水位的升降。

3.支护方案选择

在深基坑支护方案选择上，常见的支护形式为排桩锚索联合支护方式和土钉墙支护方案，这两种方案都能解决开挖后边坡稳定性问题。排桩锚索联合支护方案主要通过钢筋混凝土护坡桩和土层预应力锚索共同作用，护坡桩作为挡土结果，锚索作为支撑结构，在护坡桩桩、锚索共同作用下形成稳定的排桩支护形式。土钉墙支护方案是通过土钉、混凝土面板与边坡土体形成一个整体，将土体加固成能自稳的重力式的挡土结构，增强边坡的稳定性和抗倾覆能力。

对比这两种不通的支护方案，排桩支护方案由于是钢筋混凝土护坡桩和土层预应力锚索共同作用，整体稳定性好，边坡变形小，但工程造价高、施工难度大、施工周期长；土钉墙支护方案是以提高边坡土体自身整体稳定性为目的，边坡整体稳定性能够得到有效保证，土钉墙工程造价低，施工难度小，施工工期短；因此，支护方案采用土钉墙支护。

4.土钉墙施工

根据勘察报告，地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，结合经验值，平均渗透系数取2m/d。静止水位平均埋深为2.5m计，基坑最大开挖深度为7.45m，基坑开挖后地下水位降至基坑底1.0m，边界条件按潜水完整井、均质含水层、远离边界概化。采用管井环形井群结合引渗井降水，井间距8m，降水井深14m。通过近一周的降水周期，地下水位已降至基坑底1m左右，现场已具备基坑开挖条件。

基坑边坡采用土钉墙支护的方案，考虑施工场地和临时道路，开挖按1∶0.3进行放坡，基坑底部预留1.2m工作面，共布置5排土钉，土钉长度分别为6m、7m、8m、6m、5m，水平间距为1.5m，竖向间距为1.4m，采用梅花型布置，土钉采用直径22mm的钢筋，孔内注水灰比0.5的水泥净浆，详见表1、图1。

表1　土钉参数

图1　土钉墙剖面图

施工工艺如下：

土方开挖→修整边坡→测放土钉位置→土钉成孔、安置土钉→注浆→编钢筋网→混凝土面层喷射。

（1）土方开挖：分层开挖，分层支护，边开挖边支护，分层开挖，挖完亦支护完。土方开挖必须和支护施工密切配合，上一层土钉完成注浆1天以上方可进行下一层边坡施工作业面的开挖。开挖时铲头不得撞击网壁和钉头，开挖进程和土钉墙施工形成循环作业。

（2）修坡：要求坡面修理平整，确保喷射混凝土质量。

（3）土钉制作、成孔：洛阳铲人工成孔，孔径为100mm；置入1F22钢筋。钢筋上每隔2m左右焊置一个对中支架，支架外径比土钉孔径小10mm，钢筋尾部设置L型弯钩。

（4）注浆：注浆前将注浆管插入土钉底部，从土钉底部注浆，边注浆边拔注浆管，再到口部压力灌浆。选用规格为P.O32.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，水泥浆按照设计拌制，搅拌充分，然后通过挤压泵注浆。土钉注浆通过两方面控制，一是注浆压力控制在0.1MPa，二是单管注浆量。

（5）编制钢筋网：将Φ6.5钢筋拉直，钢筋网片按照设计之间距绑扎。土钉成孔后，端部用Φ16螺纹联系筋焊接压在钢筋网上，使钢筋网片、土钉连成整体。钢筋网编扎接长度及相临搭接接头错开长度符合规范要求，在不能满足规范要求的，必须用电焊焊接牢固。

（6）喷射混凝土：在土方开挖、修坡之后，钢筋网编焊完成后，进行混凝土喷射。所用水泥为P.O32.5普通硅酸盐水泥，石子粒径5mm～10mm，最大粒径＜12mm，喷射混凝土经验配合比为水泥∶豆石∶中砂重量比=1∶2∶2。喷射时，应按自下而上的顺序进行，喷头与喷面应垂直，保持0.8m～1.5m距离，面板混凝土厚度80mm。

在本次施工中，由于地层主要是回填土及细砂层，虽经过降水施工，但由于降水周期短，土层中仍存在饱和孔隙水，在进行土钉墙施工时会给土钉成孔、喷射混凝土面板产生不利影响，为了不影响土钉墙的施工质量，保证土钉墙整体稳定性，在施工中采取了一些有效的质量保证措施。

①为保证土钉成孔后注浆质量，在注浆时将注浆管插入到孔底，在一次注浆后两小时内再进行二次补浆，注浆时保证注浆压力，确保土钉注浆体质量。

②由于土层为细砂，易坍塌，在进行喷射混凝土施工前，可在已修整好的边坡上喷上一层水泥浆，防止边坡继续坍塌。此外由于地下水的影响，在混凝土面板施工时可根据现场情况掺入一定量的速凝剂。

③施工各层土钉，如果土层含滞水时，需在面板中埋设花管导水，导水管设置在渗水部位，花管外滤网缠紧，放入孔中后，周边填充滤料。

5.边坡监测

本基坑边坡监测内容以位移和沉降为主，沿基坑周边布置水平位移观测点和沉降观测点，每隔10m布置1点。最大水平位移值仅为5.5mm，最大沉降值为7.2mm。位移及沉降量在土钉墙施工完成5天便趋于稳定。

结语

针对不同的工况和地质条件，选择合适的基坑支护形式，是基坑支护设计的原则。基坑支护的本质要点就是止水挡土以供坑内安全施工，无论是重力式挡墙或非重力式挡墙均是如此，只不过采用的计算方法和施工工艺各有不同，土钉墙能成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题。

[1]李斌汉.土钉墙技术在深基坑工程中的应用[J].建筑安全，2004，19(11)：35-37.

TU753

A