山东职业学院 济南 250104
摘要：土钉支护技术是一种新型基坑支护形式，近年来已在我国基坑工程中广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。但是土钉支护的工作原理和稳定性研究尚是空白，没有相应的计算分析方法，主要按照建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）、基坑土钉支护技术规程（CECS96：97）和经验进行，然后利用相关软件进行验算而得，理论研究的落后严重制约了土钉支护技术的进一步发展。
关键词：基坑；土钉；复合土钉支护；稳定性.
0.前言
基坑工程是一个古老而又有时代特点的岩土工程课题，放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。随着我国经济的快速发展，大量高层、超高层建筑以及地下结构的不断涌现，土钉支护作为一种新型的基坑支护方式，在全国范围内得到了迅速推广，并取得了显著的技术经济效益。
1.基坑土钉支护现状
1.1土钉支护的产生
土钉支护是在50年代的土层锚杆技术和60年代的加筋土钉墙技术的基础上发展起来的，由于特别适用于挖方工程，并且结构简单、经济，因此国外和国内分别从70年代和80年代迅速地采用和发展了这项技术。
我国应用土钉墙的首例工程是1980年的山西柳湾煤矿的边坡稳定工程。山西太原煤矿设计院王步云等较早地对边坡土钉工程进行过原位试验。近年来，深基坑开挖项目愈来愈多，其中不少是用于失稳基坑的抢险加固或坍滑处理。我国在实践上已取得了不少成绩，一些单位对软弱土层、特别是对高地下水位的土层采用土钉支护施工进行了探索，并取得了不少经验。
1.2土钉支护技术的概念及特点
土钉墙又称为土钉支护技术（Soil Nailing），它是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面构筑钢丝网喷射砼面层，通过土钉、面层和原位土体三者的共同作用而支护边坡。土钉墙体同时也构成了一个就地加固的类似重力式挡土结构。
1.2.1优点
（1）材料用量和工程量少，施工速度快；
（2）施工设备轻便，操作方法简单；
（3）对场地土层的适应性强；
（4）结构轻巧，柔性大，有很好的延性；
（5）施工所需的场地较小，不需要单独占用场地，能紧贴已有建筑物进行基坑开挖，这是桩、墙等其他支护难以做到的；
（6）随基坑开挖逐次分段实施作业，不占和少占单独作业时间，施工效率高，开挖一完成，土钉墙也就建好了，这一点对膨胀土的边坡尤为优越；
（7）施工噪声和振动小；
（8）安全可靠。土钉支护施工采用边挖边支护，安全程度高；
（9）工程造价低，经济效益好。
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1.2.2缺点
（1）现场需要有允许设置土钉的地下空间；
（2）在松散砂土、软塑、流塑性粘土，以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其他的土体加固支护方法相结合；
（3）如果土钉支护作为永久性结构，则需要专门考虑锈蚀等耐久性问题；
（4）土钉支护的变形要略大于预应力锚杆或预应力撑式支护。
2.复合土钉支护应用现状
土钉支护技术自产生以来，由于其与传统支护方式相比具有诸多优点，故而在边坡与基坑工程支护中得到广泛应用，但土钉对地层条件要求较高，不适用于“松软土层”，规程中规定土钉支护“不宜用于淤泥质土或饱和软土中”。这主要是由于软弱土层含水量丰富，抗剪强度较低，且成孔困难，不能为土钉提供有效的抗拔力，软弱土层与喷射砼粘结强度低，喷射砼面层无法与土体边坡形成整体；饱和的软弱土层呈软塑或流塑状态，无法形成临时自立性边坡，因此无法施作土钉、钢筋网等工序；软弱土层中的基坑存在着基坑底部的隆起、渗流等影响稳定性的问题，这些问题是原有土钉墙理论无法解决的。
这时，复合土钉墙支护技术便应运而生了。所谓复合土钉墙支护，就是以水泥土搅拌桩帷幕等超前支护解决土体的自立性、隔水性以及喷射面与土体的粘结问题，以水平向压密注浆及二次压力灌浆解决土体加固及土钉抗拔力问题，以相对较长的插入度解决坑底的隆起、管涌和渗流等问题，形成防渗帷幕、超前土钉支护及土钉体等组成的复合型土钉支护。
3.土钉墙支护的构造与施工
3.1土钉墙构造
土钉墙支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射砼面层和必要的防水系统组成。
3.2土钉墙支护施工工艺
土钉墙施工与土方开挖交叉或平行施工，开挖与支护应分层分段进行，分层开挖深度一般低于拟施工土钉标高下0.5m，分段宽度一般为15～25m。在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层土层的开挖。主要施工工艺流程如下：
基坑开挖、平整坡面→设置土钉（包括钻孔、插入土钉钢筋、灌浆）→绑扎、固定钢筋网片→喷射细石混凝土面层、并进行养护→设置排水设施→验收。
（1）土钉施工：
①平整坡面：坡面经机械开挖后采用小型机具人工切削坡面，保证边坡平顺，并符合设计规定的坡度，然后采用钢尺确定孔位，孔位误差小于±5cm。
②钻孔：钻孔前，根据设计要求对定出的孔位做出标记，成孔过程中由专人做好钻孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等，成孔后应进行清孔检查。
③插入土钉钢筋：为使土钉居中，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm，在土钉钢筋置入孔中前，每隔2.0m设置一个φ6.5钢筋定位卡，清孔后将土钉钢筋置入孔中。
④注浆：注浆前要验收土钉钢筋安装质量是否达到设计要求。为保证土钉质量，向孔内注入注浆体的充盈系数必须大于1.0，每次向孔内注浆时，预先计算所需的浆体的体积。浆体应搅拌均匀，随拌随用，在初凝前用完。开始注浆前，中途停止超过30min或作业完毕后须用水冲洗注泵及其管路。
（2）钢筋混凝土面层施工
①钢筋网片的安装：钢筋网片可焊接或绑扎制作，网格允许偏差±10mm，钢筋网片在安放时应牢固固定在坑壁上并符合规定的保护层厚度，钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时不出现振动。
②混凝土喷射施工：喷射混凝土配合比应通过试验确定。喷射混凝土前，应对工人进行详细的技术交底，并对机械设备、风、水管路和电路进行全面检查及试运转，以保证混凝土顺利施工。喷射混凝土时应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80～1.50m范围内，射流方向垂直指向受喷面，在钢筋部位应先喷填钢筋后方，然后再喷前方，防止钢筋背后出现空隙。在继续喷射下部作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之湿润。喷射混凝土终凝后2小时，应采取连续喷水养护7天或喷涂养护剂进行养护。
4.结束语
土钉支护技术能有效利用土体自身的强度和稳定性，是提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程稳定问题最经济有效的手段之一。尽管土钉支护技术从设计理论到施工工艺，尚有待进一步探讨改进及完善，但伴随着社会经济的不断发展，土钉支护技术以其显著的优点，正广泛地应用于一般土层和流砂、复杂填土、强膨胀土和砂砾等不良土层的施工中。
参考文献:
[1] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），北京：中国建筑工业出版社，,2012
[2] 基坑土钉支护技术规程（CECS96：97），北京：中国城市出版社，,2013
[3]年延凯，孙旻，深基坑支护设计与施工新技术，北京：中国建筑工业出版社，2016
[4]郑刚，刘瑞光，软土地区基坑工程支护设计实例，北京：中国建筑工业出版社，2011
[5]刘国彬，王卫东主编，基坑工程手册，北京：中国建筑工业出版社，2009
论文作者:方业博,李云霞
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：基坑论文; 钢筋论文; 土层论文; 面层论文; 技术论文; 混凝土论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第26期论文;