钢管土钉墙支护技术探析

【摘要】 本文介绍了基坑工程中土钉墙支护技术工作原理和施工工艺，并就施工中的质量控制和基坑监测进行了分析。

【关键词】 钢管土钉墙支护技术；工作原理；质量控制

土钉支护技术是一种先进的新型岩土加固技术，它充分利用原状土体自身的承载能力，通过密布土钉及压力注浆，彻底改善加固区原状土体的力学性能，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；边坡加固施工紧随开挖，迅速封闭开挖面，使得因开挖造成的土层应力释放及时得到控制，从而使边坡土体变形得到有效控制；用土钉将不稳定的土压力引入深层土体中，借助稳定土层自身的承载力，提供有效的锚固力来平衡不稳定的压力，从而形成一种先进的深层承载力主动支护体系，与土体和面板墙共同作用，充分发挥土层能量，提高边坡土层的整体性，增强自身强度以提高自稳定能力，使边坡得以稳定。

土钉墙支护技术，是在被加固土体内植入一定角度、长度和密度的细长杆件与喷射混凝土面层相结合，形成一个类似重力式挡土墙。锚杆一般采用ф18～ф32的螺纹钢筋或ф48钢管制作，并采用高压注浆而形成。湖北地区因为是软土地基且地下水丰富，土钉墙支护主要以钢管土钉形式为主， 通过注浆在滑移面以外形成锚固端，以约束基坑变形。钢管土钉墙支护适用的范围一般为开挖深度5米以内的基坑工程且周边无复杂道路、管线、临近建筑物等。近年来随着基坑安全等级的提高，土钉墙结合水泥土搅拌桩基坑围护形式正得到广泛的应用。下面将结合这些特点和要求，就钢管土钉墙支护的施工工艺、质量控制、应用注意事项以及监测进行介绍。

1.土钉墙支护技术和施工工艺

土钉支护施工工艺流程是：测放基坑开挖边线，分层开挖基坑、土钉施打、土钉注浆锚固、绑扎钢筋网片、喷射护坡混凝土，排水设施和基坑监测落实。

1.1 测放基坑开挖边线

首先按设计施工图测定基础轴线，根据已审批的围护施工方案再结合地质勘察报告和现场施工情况，综合考虑施工工作面和放坡系数（当采用搅拌桩复合土钉墙支护时仅需考虑工作面），最后确定基础开挖范围。

1.2 开挖基坑

基坑开挖要配合基坑支护工作进行，一般按1～1.5m深度分层开挖，严禁超挖，并严格按设计图纸要求的坡度进行。坡面要求平整密实，坡体上的扰动松散土体应认真进行修整。

1.3 土钉施工

（1）土钉加工。根据设计及规范要求进行土钉制作，所用钢管应有出厂合格证，管径壁厚应符合设计要求。钢管土钉加工应严格按设计要求的区域和间距，设置锚固端的注浆孔。

（2）测放土钉位置并施打。按照设计要求测放土钉位置，钢管土钉一般采用空压机带动振动冲击锤施打，锚杆设计角度的允许偏差为1～2°，土钉锚杆端部要与护坡钢筋网片焊接牢固。

（3）土钉注浆。注浆前必须按设计要求计算不同长度土钉的注浆量，施工时以注浆量控制为主，注浆压力为辅。

1.4护坡钢筋混凝土施工

钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时应不出现振动，同时应把网片钢筋与土钉钢管牢固的焊接在一起。喷射混凝土采用现场搅拌，配合比强度应符合设计要求，同时需控制好塌落度，以确保护坡施工质量。

1.5土钉墙养护

每层土钉墙施工完成后应进行必要养护，待注浆终凝及喷射混凝土面层强度达到70%以后，方可进行下层土方开挖。

1.6排水设施

水是土钉支护结构最为敏感的问题，要充分考虑土钉支护结构工作期间地表水及地下水的处理。基坑四周地表和坡脚应设置明沟排水，支护坡面上宜适当设置泄水管口，释放背部土体中的部分地下水，有利于土体固结减少主动土压。 2.土钉墙支护施工质量要求和应用注意事项

钢管土钉支护需土方开挖密切配合，分层开挖分层喷锚支护，严禁超挖，质量控制包括开挖坡度控制、修坡平整密实、钢筋网片间距、钢管锚杆长度角度及与护坡钢筋网片的锚固连接、注浆的配合比、注浆压力、注浆量控制、喷射混凝土的配合比强度等。具体包括以下内容：

2.1土钉施工质量要求

钢管土钉水平竖向间距一般为1～1.5米、角度、长度、排数、注浆水灰比、注浆量等参数均需严格按专业围护设计方案施工，土钉施工质量要求有以下几点：1）施工前，建立质量保证体系，向所有施工人员进行技术交底，各负其责，严把质量关；2）施工前必须先进行原材料检验和注浆配比试验，取得检测合格证及配比实验结果后按要求严格施工，以保证土钉注浆达到设计强度；3）严格控制土钉的加工质量，确保锚杆长度，注浆空洞开设范围、密度；4）随时检查土钉打入的角度，土钉定位准确度；5）定时检查土钉施工，控制好土钉水平、竖向间距，防止少打、漏打；6）注浆浆液按设计要求配置，现场搅拌重点控制水灰比，一般宜取0.45～0.55之间，合理使用水玻璃等外加剂，严格控制注浆量；7）土钉端部与护坡钢筋网片需焊接牢固，一般可采用ф14井字型钢筋限位焊接后，再用ф12纵向通长钢筋与护坡钢筋网片焊接固定，确保土钉锚杆与护坡钢筋混凝土协同作业，以有效约束土体和支护变形。

2.2喷射混凝土质量要求

喷射混凝土质量要求有以下几点：1）混凝土水泥选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于32.5mpa。混凝土细骨料选用坚硬耐久的中砂或粗砂，粗骨料选用粒径5～15mm碎石；2）混凝土应采用符合质量要求的减水剂、早强剂，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求；3）搅拌混凝土的水中不应含有影响水泥正常凝固与硬化的有害杂质，不得使用污水及酸性水；4）选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量要求；5）护坡混凝土使用的钢筋需事先调直清除污锈，应重点控制钢筋网格尺寸，上下层坡面钢筋网片间的搭接；6）喷射混凝土厚度须符合设计要求，面层外观要平整，不得空鼓、开裂、露筋；7）根据基坑现场开挖的坡度和施工工艺要求，控制好喷射混凝土的配合比、塌落度指标，以保证混凝土喷射至坡面快速附着，少反弹、不流淌，平整密实；8）当土质较松软或地下水较丰富时，为使挖好的坡面不产生垮塌，可在分层开挖后立即喷射第一道约4cm厚混凝土护坡，以使坡体表层先行固结，待混凝土终凝2h后，再施工钢筋网片、土钉以及二道喷射混凝土。 3.基坑监测

监测是对工程施工过程中引起的周围环境与基坑和支护结构自身的安全及稳定性的变化进行的现场系统观测工作。从基坑开挖直至基础完成回填期间，为确保基坑支护体系及周围道路、管线和建筑物的安全，应落实各项监测手段，及时为基坑工程施工反馈变形信息，施工方可随时根据监测资料调整施工程序，消除安全隐患。总之基坑监测工作是工程信息化施工的重要组成部分，是判断基坑安全和环境安全的重要依据。

土钉墙施工其本质是止水挡土以供坑内施工安全，解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证施工安全。土钉墙施工周期短，与挖土同时进行，很少占用独立工期；挖土与土钉支护分层分块施工，充分发挥土体的支护作用，并在开挖后几小时内封闭，边坡位移和变形及时得到约束，提高了效率，节约了工期；因此在单层地下结构的浅基坑施工中，土钉墙不失为一种简单有效而且兼具一定经济性的支护体系。