摘要：土钉技术是基于加筋和锚杆等多种技术发展起来的原位加固型支护技术。它是由土钉、原位土体、面层三个主要部位组成。该方法从上到下逐层开挖，逐层设置土钉体，依靠土钉体于周边土体接触面的摩擦力，形成复合土体，同时在高强度、网喷混凝土面层及原位土体三者共同作用下，不但增强土体的抗拉和抗剪强度，又有效地提高土体的整体刚度，保证基坑开挖工程中的安全性。土钉技术具有造价低、施工方法简单、工期短的优点。
关键词：深基坑；复合土钉技术；应用
1 前言
土钉墙支护，通过土钉孔压力注浆以及边坡表面设置钢筋混凝土，在边坡原状土体中形成加固区（土钉墙）以抵抗不稳定的侧向土压力；用土钉将不稳定的土压力引入深层土体中，充分利用基坑原状稳定土体自身的承载力，提供有效的锚固力来平衡不稳定的压力。即通过土钉、面墙与原状土的共同作用，最终使边坡得以稳定。
2 土钉支护作用机理分析
2.1土钉的作用机理
2.1.1箍束骨架作用
在土体结构的内部，土钉群分布形式按照三维空间结构分布，同时形成空间，其骨架结构具有一定刚度的，其主要作用是承受承受着拉、弯和剪切力，减少土体本身的内力，抑制土体发生剪胀以及拉伸变形，减少应力集中现象，抑制剪切滑裂面的形成。土钉的强度、刚度以及分布情况，具有抑制土体变形、增加土体整体性与稳定性的作用。
2.1.2分担荷载作用
在基坑复合土体中，土体中的荷载主要有土钉和土体之间的相互作用共同承担。由于土钉的抗拉强度、抗剪强度以及抗弯刚度较土体结构来说较高。土体进入塑性状态后，土钉承担主要应力。当土体完全开裂后，土钉完全承担拉剪、弯剪等作用力，使得土钉孔径内的混凝土破碎，土钉产生屈服，因此，土体表现为塑变延迟、渐进性开裂的特点。在复合土体内，基坑局部出现明显的剪切面和拉裂缝，通常荷载的增加其现象更加明显，但是土体仍然持续很长时间才能够滑塌。
2.1.3应力传递与扩散作用
土钉进入土体后，土体的变形使得土钉变形，但土钉的弹性模量E明显高于土体弹性模量，故二者的变形主要由土钉控制，土钉的应力从潜在滑移面处分别向活动区和抵抗区两侧传递和扩散，并随着开挖深度的增加通过应力传递与扩散作用将潜在滑移面向后转移，充分调动抵抗区内土钉的锚固力，从而提高了边坡的整体稳定性。
2.1.4坡面的约束作用
基坑的开挖、侧向土的位移变化、塑性区变化、基坑周围的裂缝必然导致坡面鼓胀变形，而土钉与面层的连接一定程度上可以使得土钉受力协调，可以降低土钉不均匀受力的程度，另一方面可以限制坡体侧向鼓胀变形和局部塌落，保持边坡完整，提高整体的稳定性，并避免雨水对边坡的冲刷。
2.2支护结构稳定性分析
稳定分析是根据岩土工程地质条件、荷载条件及支护情况，依照基坑的破坏形态和破坏机理，对实际基坑工程的稳定性进行定量的受力平衡分析。依赖性是进行稳定分析的最大特点。在一定程度上，基坑破坏模式能够展示基坑破坏形态与机理，因此深基坑土钉支护分析中的重要内容之一是分析深基坑稳定性。根据不同的定义安全系数、滑动面的形状、支护结构受力形式的不相同，其基坑的计算方法就各不相同。
2.2.1外部稳定性分析
基坑发生外部失稳时，主要表现在基坑的支护结构作为一个整体沿着滑移面发生大的位移，即其下滑力大于其承载力，使得土体稳定性遭到破坏，发生塑性滑动的现象。在土钉支护形式的实际工程中，极少发生整体失稳的现象。在实际工程中，能够提供一种关于支护的技术理论还是很有必要的。
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2.2.2内部稳定性分析
目前，极限平衡法是定性分析土钉支护内部稳定性的方法。极限平衡理论主要应用于分析土体处于理想塑性状态时的应力分布以及滑移面轨迹。极限平衡法的主要目的是找出临界滑移面的具体位置，根据滑动面的位置计算相应的安全系数。在边坡稳定性分析中，极限平衡法的优点是计算方便简单。极限平衡法的前提是，假设作用被动土压力和主动土压力在基坑结构中的达到极限平衡状态，然后再利用该原理，推算出不同滑动面上各点的安全系数，同时计算整个滑动面滑动破坏的安全系数。支护结构的施工形式是由下而上，开挖一层后能够形成新的控制滑移面，所以在基坑开挖过程中各阶段的稳定性显得非常重要，特别在某层开挖完成时，在未进行支护时。同时，在边坡整体稳定性分析时，必须考虑施工期间，在不同开挖深度或基坑底面之下可能的滑动面，通常采用圆弧简单条分法进行计算。
3 施工工艺技术
3.1土钉支护技术施工工艺
主要技术要点如下
（1）定位：锚杆水平间距1.5m，纵向间距1.5m，其中4－4剖面中第一道锚杆标高为－0.5m，第二道锚杆标高为－2.0m，第三道锚杆标高为－3.5m。6－6剖面中第一道锚杆标高为0.7m，第二道锚杆标高为－0.8m，第三道锚杆标高为－2.3m，第四道锚杆标高为－3.8m。
（2）打锚杆（土钉）：用冲击器钻≥110mm深3米或6米孔，人工将3m18钢筋锚杆放入孔内，倾斜角度大约一致约25°。或将1m的ф48钢管人工打入土层。
（3）注浆：①注浆材料应根据设计要求确定，本工程采用一次注浆工艺，水灰比0.5∶1的纯水泥浆，可加入一定量的水泥早强剂；②浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完；③注浆压力为0.5～1.0MPa，排气管停止排气且注浆压力达到设计要求并稳压3min时，待孔口流出浆液时可停止注浆；④注浆时，宜边灌注边拔出注浆管。但应注意管口应始终处于浆面以下，注浆时应随时活动注浆管，待浆液溢出孔口时全部拔出；⑤拔出套管，立即将孔口用止浆塞将锚杆口堵住。
3.2边坡喷射混凝土护面
（1）待锚杆施工完成后人工修整压实护坡。
（2）根据设计图在边坡每1.5m钻ф50深500mm孔，将ф50PVC管（L=800mm）插入孔内做泄水口，管伸出边坡面100mm，管入土层外包二层滤网及滤料。
（3）边坡面先喷射3cm细石混凝土做护坡，由上至下喷射。
（4）绑扎钢筋网（铁丝网）：钢筋网规格为ф8@250x250（铁丝网规格机编ф1.65镀锌铁丝网，网孔5cm），用铁丝满扎，在钢筋网外用2ф16钢筋横向将锚杆焊接成整体（铁丝网外用2ф14钢筋横向将锚杆焊接成整体）。
（5）喷射混凝土：喷射混凝土面层强度等级C20，喷层厚度为80mm。喷射作业分段进行，同一分段内喷射顺序自上而下，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6～1.0m。
（6）残积土土方开挖后及时喷射混凝土。
3.3质量检查要求
边坡混凝土厚度采用钻孔检测，每100m2一组，每组3个；混凝土强度检测每400m2取一组试块；锚杆抗拔试验抽不少于土钉总数1%，且不应少于3点。
4 结束语
在深基坑施工阶段，土钉墙支护技术由于自身的优势和特点，对稳定工程质量和安全性具有十分重要的作用。在实际挖据过程中，必须做好检查和研究工作，对土钉墙支护技术开展应用，严格按照工程顺序开展作业，制定科学的土钉墙支护方案，降低堆载问题和沉降问题，从而确保公路深基坑施工的质量。
参考文献
[1]王国庆.复合土钉墙支护技术在深基坑施工中的运用[J].扬州职业大学学报.2016(03).
[2]任艳军.土钉墙支护施工技术及其在基坑施工中的应用[J].中华建设.2015(03).
论文作者:权宏升
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/19
标签：基坑论文; 稳定性论文; 锚杆论文; 标高论文; 混凝土论文; 作用论文; 注浆论文; 《防护工程》2017年第12期论文;