土钉支护技术在深基坑开挖中的应用研究

【摘 要】我国建筑多元化发展的同时，建筑基坑的深度正随着建筑高度的增加而不断加大。基坑的深度越大，开挖支护难度也越大。土钉支护技术作为基坑开挖的一种新型挡土技术，凭借着自身的经济性、安全性、快速等优势迅速得到发展和应用。本文通过对土钉支护技术特点和其在深基坑开挖中的技术优势进行分析总结，对该支护技术在深基坑开挖支护中的应用进行了分析探讨，使该技术在深基坑开挖方面得到更好的推广和应用，具有非常重要的意义。

【关键词】深基坑；土钉支护技术；应用

1 引言

土钉支护技术的上世纪九十年展起来的新的适用于基坑开挖和边坡支护的挡土技术，因其具有施工迅速、造价成本低廉、工艺简单等特点在我国迅速得到推广和应用，在城市建设中可以随处见到深基坑的开挖工程。土钉支护技术是在工程部位设置适当数量和深度的土钉，在工程部位表面拉结钢丝网固定，并喷射混凝土面层，通过土体、土钉、混凝土面层的共同作用来支护和稳固土体边坡，是一种重力式挡土墙结构。随着基坑深度的加大，支护难度也越来越大，本文就土钉支护技术在深基坑中的应用进行了详细的探讨，为深基坑开挖的土钉支护技术的深入研究推广提供帮助，也给广大从事基坑开挖工作的相关技术人员提供技术参考。

2 土钉支护技术的特点和深基坑支护优势

土钉支护作为继桩、墙、锚支护技术后的新型挡土技术，因该技术有着鲜明的特点和优势而备受推广和应用，特点分析如下：

2.1 土钉充分融入土体，通过与土体之间的粘结界面的摩擦力和粘结力与土体相互作用，形成整体性较好，稳定性高的复合土体，整体稳定性得到很大提高，承受的上部坡顶荷载也越大，能够避免突然的滑坡和塌方，有利于安全施工。

2.2 支护效果好，土钉墙移一般控制在20mm，对周边相邻建筑的影响较小，而且施工操作机械比较简单实用，易于推广。

2.3 施工操作简单，由于土钉是细长金属杆件，比锚杆长度短，制作方便、快捷，钻孔深度相对锚杆钻孔深度浅，孔深越浅注浆越容易，注浆压力也比较容易控制，机械设备比较普遍，一般施工方都能能够实现。

2.4 土钉支护本身速度较快，如能与土方开挖配合好，实行平行流水作业方式，施工工期将会大大减少。

2.5 成本低廉，土钉充分与土体联合作用，充分利用了土体的承载能力，施工成本大大降低，比灌注桩、锚杆等支护技术的成本要低很多。

土钉支护技术用于深基坑开挖中的优势如下：

2.5.1 深基坑的开挖一般都是分层开挖、逐步支护，挖方与支护分工明确，单独作业时间少，工期短、效率高，开挖完毕后，支护也基本完成。

2.5.2 设备简单、成本低。深基坑支护中，开挖越深、地质条件越复杂，但是在一般情况下，普通的锚杆设备即可适用。工程经验和工程类比得出的支护成本投入要远小于桩锚围护法、连续墙法等。

2.5.3 对施工场地要求低，机械设备的简单、尺寸也不大，相应的作业范围也较小，特别适于大城市的深基坑工程。

另外，深基坑工程大多在城市区，土钉支护对周边的环境影响小，基本不存在噪音、振动及污染等问题，对相邻建筑的影响也较小。

3 土钉支护技术工艺

深基坑开挖土钉支护施工工艺流程大致可分为土方开挖、初喷混凝土、土钉安置、注浆、挂钢筋网、复喷混凝土、排水设置。

3.1 土方开挖

3.1.1 深基坑土方开挖必须采用分层开挖支护的方式进行，每层的开挖深度应控制在土钉以下0.5m左右，原则上各层土钉竖向间距为1.2m，第一层开挖长度方向不大于15m，第二层不大于10m，确保土钉成孔的工作面。

3.1.2 确定钻孔的位置应使用测量工具，钢卷尺、水准仪、经纬仪等进行精确地位置测量，允许偏差50mm，按照锚杆钻机成空操作规程钻孔，孔径误差在±10mm，控制好钻孔深度，不易过深过浅，在50mm范围以内，钻孔倾角在5°～15°。

3.1.3 上层的混凝土强度必须达到要求强度的70％，方可进行下层土方的开挖和支护。

3.2 初喷混凝土

混凝土的初喷是为及时封闭和保护暴露在外的新鲜土体，免受外界环境影响而风化干裂。初喷工作需在开挖土方后并经作业人员的整平处理，进行强度等级为C20的混凝土初喷，C20混凝土水泥、碎石、砂的比例为l∶2∶2，水灰比0.46，碎石粒径避免过大和过小，要均匀分配，厚度50mm，喷射压力在0.3～0.4MPa。

3.3 土钉设置

土钉的制作一般都是现场处理，组装前应该除锈，土钉制作长度误差控制在20mm以内，每间隔1.5～2.0m焊接一组对中支架，由Ф6.5钢筋制作而成。安放入钻孔前，认真检查土钉质量，杆体若有扭曲、弯曲的现象应停止使用，注浆管与土钉一起入钻孔内，注浆管应在孔底0.5～1.0m处，孔口部位设置阻浆塞及排气管。土钉水平间距要求误差不超过150mm。

3.4 清理钻孔

注浆前孔内的淤泥要及时清理，否则会混入注浆材料中破坏浆液质量，降低锚杆的承载力。注浆前要采用高压空气吹干净孔内残留物，保证注浆施工的质量。水泥浆清晰钻孔可以提高其锚固力，但是成本较高。

3.5 注浆施工

注浆材料的选择。采用水泥砂浆进行注浆，采用早强型硅酸盐42.5号水泥，水灰比为0.45～0.55。在注浆过程中，从钻孔底部开始高速低压注浆，当孔口浆液外溢后，再从孔口进行低速高压注浆，确保浆液充满孔内，并适度扩散到周围土体中。一般加压四次以上，压力控制在0.6～0.8MPa，在一次浆液初凝后终凝前进行二次注浆，压力应大于2.5MPa。

3.6 挂钢筋网

注浆结束后进行挂钢筋网工作，在复喷之前进行。一般采用Ф6.5@200×200的钢筋网，钢筋网规格为双向钢筋网片，采用20#双股扎丝连接绑扎，其长度不短于200mm，钢筋搭接焊接长度不短于10D（D为相应钢筋直径）。复喷混凝土前，可在钢筋网片后垫小砖块撑起，确保面层内的钢筋网片牢牢固定在边壁上，保护层厚度在20mm。在钢筋网片外采用2ф16加强筋固定在土钉上，焊接牢固。

3.7 复喷混凝土

3.7.1 复喷混凝土前全面清理初喷混凝土面层上的杂物碎屑，冲洗干净。喷射混凝土时，按照从下向上，左右复喷的方式，垂直坡面进行喷射，距离在1.0～1.2m，在喷射时应注意避免干料和回弹现象，及时调整水量和距离。喷层厚度应符合设计要求，表面平整。

3.7.2 混凝土喷射时注意加强筋位置的喷射方式，应先喷射加强筋的后背面，然后再喷射前面，以保证在加强筋的背面不会出现空洞。复喷完成后，对其要进行适当的洒水养护。

3.8 排水设置

基坑的排水系统设置是保证深基坑工程安全的关键，基坑越深，地下水就越丰富，而水是导致基坑塌陷的直接因素。坡面、坡顶应设置明沟排水；地下水位较高区域进行井点降水，降水设备和井点预先布置好；基坑周围必要时应做水泥搅拌桩止水帷幕防水。

4 结束语

土钉支护技术能够充分发挥与土体的共同作用而提高土体的强度和稳定性，是目前提高深基工程稳定性和解决深基工程稳定问题的有效技术措施。本文对土钉支护技术特点分析充分体现了其可靠性高、施工简便和造价低廉的优势，其在深基坑工程中的应用研究，为广大从事基坑开挖工作的相关技术人员提供技术参考，也为该技术的深入研究提供帮助。

参考文献：

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[2] 国家标准.《土钉支护技术规范》GJB 5055- 2006.

[3] 聂重军，许百盛，雷鸣. 复合土钉支护技术在深基坑中的应用[J]. 长沙大学学报 2009（05）.

[4] 陈冬瑞. 土钉支护技术的发展应用与研究[J]. 安徽地质，2004（14）.

作者简介：

吴兵伟，男，浙江杭州人，职称：助理工程师，学历：专科。张翼，男，浙江杭州人，职称：助理工程师，学历：专科。