土钉墙在工业建筑地下室基坑开挖施工中的应用

摘要：本文论述了土钉墙在工业厂房地下室基坑工程中设计及技术应用。通过对基坑周围近距离厂房基础地基加固的方法，保证新建厂房基坑开挖期间不影响周围厂房的生产与安全性。

关键词：土钉墙；工业建筑；施工应用

Application of Soil nailing wall in construction of Industrial architecture

Li Ming-fenPang Hong-yong

(Yunnan Copper CO.,LTD，Kunming 650102，China)

Abstract: This text was mainly discussed application of soil nailing wall in construction of industrial architecture. Based on the method of foundation pit close building foundation reinforcement, this text was guarantee that the new plant during pit excavation was safety on surrounding building.

Key words: Soil nailing wall; Industrial architecture; Application

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

1 引言

土钉墙是由天然土体通过对开挖面边坡的加固，使其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；从而保持开挖面边坡的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙施工技术在我国应用始于上世纪80年代初，由于它具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，经济等优点，土钉墙支护技术特点为使用常用施工机具，工艺简单，能够适应比较狭小的工作场地，深受广大施工技术人员的重视，是现阶段基坑边坡和护壁加固值得推广的技术。

2 土钉墙特点及应用范围

2.1 土钉墙特点

土钉墙是高强度土钉、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，很好地改变了边坡稳定的性质，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。在投资方面，因土钉利用了土体的自承载能力，使基坑周围土体转化为支护结构的一部分，经济效益可观。 土钉墙支护一般适合于地下水位以上或经过降排水措施后的素填土、普通粘性土、粘性的砂土和粉土等较均匀土体边坡。近年来，该项技术在基坑开挖中的应用得到迅速发展，不仅在砂性土的基坑开挖中广泛应用，而且在填土和软弱土层中也得到成功应用。

2.2 土钉墙支护应用范围

⑴ 土体开挖时的临时支护。用于深基坑开挖，地下结构施工开挖，场地、公路土坡开挖等。

⑵永久挡土结构。这类工程一般与施工开挖时的临时支护相结合，如隧道洞门端部挡墙和洞口两侧挡墙，路堑土坡挡墙、桥台挡墙等。

⑶ 现有挡土结构和支护的修理、改建、抢险加固。如各类挡土墙的维修和加固，以及各类支护发生失稳或变形过大时的抢险加固等。

⑷ 边坡稳定。用于加固可能失稳的堤坡。

⑸ 土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。

2.3 土钉墙的构造

土钉墙结构由土钉和面层两部分组成，常用土钉主要有钻孔注浆土钉和打入式土钉两种形式。

(1)钻孔注浆土钉是最常用的土钉，一般采用φ6~φ32mm的钢筋，置于φ70~φ120mm钻孔中，采用强度等级不低于M10的水泥浆或水泥砂浆注入孔中形成。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。

（2）打入式土钉一般采用钢管材料打入土中形成，通常钉长较短，施工简单快速，但不易用于密实胶结土中。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，提高土钉的抗拔力。

土钉长度一般为开挖深度的0.5~1.2倍，间距为1~2m，与水平夹角为5~20°。注浆方式有低压注浆和高压注浆。面层为土钉墙的重要组成部分。土钉结构的面层虽不是结构的主要受力构件，但它是传力体系的一个重要部分，也起保证各土钉之间土体的局部稳定性，防止场地土体被侵蚀风化的作用。面层应在每一阶段开挖后立即设置，以限制原位土体的减少并阻止原土的力学性质特别是抗剪强度的降低。

3 土钉墙基本机理研究

3.1土钉墙的作用机理

土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，可存在使边坡保持直立的临界高度，但在超过这个深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。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与土体共同作用，弥补土体自身强度的不足。因此土钉墙是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，有效地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。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性；更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会突发整体性塌滑。

3.2 土钉作用机理

土钉在复合土体内的作用有以下几点：（1）土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体。（2） 土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，土钉起分担作用，由于土钉有很高的抗拉抗剪强度，所以土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，土钉分担作用更为突出。（3） 土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和发展。（4） 坡面变形的约束作用，在坡面上设置的与土钉连接的钢筋网喷射混凝土面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形，加强边界约束的作用。

3.3 土钉墙施工步骤

土钉墙施工由：挖土、坡面整修、土钉(锚管)施工、挂网、喷射混凝土作业、喷射混凝土养护、技术质量保障构成。

4 土钉墙应用实例

云南铜业股份有限公司稀贵分厂综合楼(以下简称综合楼)为地下一层(地下室深度5m)，地上四层框剪结构，建筑总高度约20m。单柱最大荷载为700t。拟建场地位于昆明市王家桥云南铜业股份有限公司稀贵分厂内部，场地地面标高介于1916.24～1916.58m，较为平坦，属滇池沉积盆地边缘地带，地下水位在7米以下。 根据场地实际情况、地质报告及上部结构要求，经多方案分析比较，确定对基坑采取如下的支护治理措施。

4.1 土钉墙设计支护简图

⑴ 对基坑（即平面图的a-b段）和基坑（即平面图的d-e-f段）分别紧邻基坑边为4层砖房和自行车棚，故对基坑（边坡或壁）采用φ500水泥土搅拌桩作为止水帷幕结合土钉墙进行支护（具体布置见图1-1、图2-2）：

图1—1图2—2

⑵ 对基坑其他部分（即平面图b-c-d、、f-g-a段），基坑周围较为空旷，对基坑进行适当放坡，并采用φ500水泥土搅拌桩作为止水帷幕结合土钉墙进行支护（具体布置见图3-3）。

图3—3

⑶ 基坑设置排水沟、集水井等作为必要的降、排水措施。

4.2 施工技术要求及注意事项

⑴ 施工前查清现场的建筑物基础、管线、水沟等构筑物的位置情况，并采取必要可行的避让及保护措施。

⑵ 基坑开挖和锚杆的施工应分级进行。

⑶ 施工期间做好基坑及周边建、构筑物的变形观测工作，若有异常，及时通知相关部门及单位进行处理。

⑷ 施工前做好地下及地表水的疏排工作，以防止水渗入施工现场。

⑸ 基坑边外5ｍ范围内不得堆放重物荷载及通行重车。

⑹ 施工期间须采取必要的安全措施。

4.3 综合楼土钉墙支护施工过程见图4-4、图5-5

图4-4图5-5

5 结论

实践证明，对稀贵分厂综合楼基坑边坡加固处理采用土钉墙的施工方案是成功的，满足了上部结构安全的要求，不影响在建厂房周围多栋生产厂房的生产。它具有材料用量少、造价低、施工方便的优点，并节省了工程投资。

参考文献

[1]余志成 施文华,《深基坑支护设计与施工》 中国建筑工业出版社 1997.01.01

[2]中国建筑科学研究院,《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122012.10.01

[3]武汉大学出版社,《土钉支护技术规范》 2007.01.01

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作者简介：李明芬，女，1963年3月出生，主要研究方向为：工业厂房地基处理 建构筑物防腐 混凝土防腐

云南铜业股份有限公司，工程师，云南省昆明市云南铜业股份有限公司稀贵分厂技术室。