土钉墙边坡支护技术浅析

【摘要】一、土钉墙的概念及组成部分 土钉墙是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面布置钢丝网喷射混凝土面层，通过土钉、面层和原位土体三者的共同作用而支护边坡或边壁。土钉墙...

摘要:土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。近年来土钉墙支护技术己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。土钉支护法在不良土层中的良好适用性与较优越的经济技术效果，是该方法的重要特点之一。本文作者通过工程实践，对土钉支护技术的特点做了简要分析，并探讨了土钉支护的构造与施工。

关键词:土钉墙、边坡支护、施工、质量控制

Abstract: soil nailing wall is through the soil nailing the reinforcement of the technology makes it an composite soil retaining structure. In recent years soil-nail wall supporting technology in our country has been widely applied in foundation pit engineering, and have achieved good economic and social benefits. Soil nail a protector of the soil layer in bad good applicability and the superior economic and technical effect, this method is one of the important characteristics. In this paper the author through the engineering practice, the soil nailing support the characteristics of the technology to make a brief analysis, and discusses the soil nailing structure and construction.

Key words: the soil nailed wall, slope supporting, construction, quality control

中图分类号：U213.1+3文献标识码：A 文章编号：

一、土钉墙的概念及组成部分

土钉墙是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面布置钢丝网喷射混凝土面层，通过土钉、面层和原位土体三者的共同作用而支护边坡或边壁。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。

二、土钉墙边坡支护的机理

土钉墙加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样。土钉墙在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的。加固区的整体稳定，包括加固区抗倾覆与抗滑移问题，用增加加固区的宽度和底排土锚杆打成向下倾斜穿过滑移面等措施来解决。

三、土钉墙边坡支护受力机理

在土钉支护体系中，土钉是重要的受力构件，土钉的作用是将作用于面层的土压力，通过土钉与土体的磨阻力传递到稳定的地层中去，类似于土层锚杆；通过密而短的土钉将支护后土体的变形约束起来，形成由土体、注浆体及土钉组成的复合土体，复合土体类似于重力式坝受力。这种作用类似于加筋土挡土支护；不管用什么形式施工的土钉，土钉通道都是注浆孔，该注浆不仅形成了土钉挡墙与地层之间的摩擦带，同时以劈裂、渗透及压密注浆的形式加固了支护后土体，这种作用类似于压密注浆机理。

四、土钉墙边坡支护的施工质量控制

1、原材料控制

⑴钢材

钢筋的种类、型号及尺寸规格应符合设计要求，宜采用H级或工H级钢筋，钢筋购进后应妥善保管，防止锈蚀，制作时应调直、除锈、除油，应进行物理力学性能或化学成份分析试验，焊接用的钢材，应作可焊性和焊接质量的试验。

⑵水泥

采用普通硅酸盐水泥，必要时采用抗硫酸水泥，不得使用高铝水泥。水泥应符合现行水泥标准的规定要求，必须有制造厂的试验报告单、质量检验单、出厂证等证明文件，并按其品种、标号、试验编号等进行检查验收并取样检验，按检验结果合理使用。袋装水泥在储运时应妥善保管、防雨、防潮，堆放在距离地面一定高度的堆架上，严禁抛摔和损坏包装袋，严禁使用受潮或不同标号品种混杂的水泥。

⑶骨料

石料和砂料(瓜子片、中细砂)应有检验报告单，粒径小于2mm的中砂，砂的含泥量按重量计不大于3%，粒径小于12mm碎石或瓜子片，含泥量按重量计不大于3%。

⑷拌合用水

水中不含有影响水泥正常凝结硬化的有害杂质，不得含油脂、糖类及游离酸等；污水、PH值小于4的酸性水和含硫酸根离子超过水重1%的水均不得使用；使用自来水或清洁的天然水作拌合用水，可免作试验。

2、开挖过程中的质量控制

土钉支护是从上到下分层进行的，随挖随支护。开挖深度须符合设计要求，一般约为0.8～2.5m，严禁超挖。坡角大小和坡面平整度应达到设计要求。基坑一次开挖长度视边坡允许变形范围、自然时间和施工流程相互衔接情况定。地址条件好，含水量少，施工速度快，长度可大些，反之要小些。通常控制在20m以内。在不良地层中施工，还可以采取跳槽间隔开挖，以及暂时开挖成斜坡待设置土钉后在清坡的办法。

3、土钉施工中的质量控制

土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆等工序，要保证土钉的质量，必须对这几道工序的施工要严格控制。

⑴定位

土钉的定位要根据设计的要求，控制土钉间距和土钉与顶面、底面的距离，在坡面上做好标记。

⑵成孔

按设计要求定孔位,允许误差为±50mm；孔径允许误差±20mm；孔深允许误差±200mm；孔斜角允许误差±5度。

在用钢管打入法设置土钉时，不需要进行预先钻孔。但直接打入土钉的办法对含块石的土是不适宜的，在松散的弱胶结粒状土中应用时要谨慎，以免引起土钉周围土体局部结构破坏而降低土钉与土体间的粘结力。

⑶土钉防腐

为保证土钉钢筋的防腐能力，在正常环境条件下，对临时性支护工程，一般仅由砂浆做锈蚀防护层，也可在钢筋表面涂一层防锈涂料；对永久性工程，可在钢筋外加环桩塑料保护层或涂多层防腐涂料，以提高钢筋锈蚀防护的能力。

⑷置筋

在置筋前，要采用压缩空气将孔内残留及扰乱的废土清除干净。放置的钢筋一般采用II级螺纹钢筋，为保证钢筋在孔中的位置，在钢筋上每隔2m焊置一个定位架。

⑸注浆

土钉注浆可采用灰浆泵或砂浆泵灌注，浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆。为保证土钉与周围土体紧密结合，在孔口处设置止浆塞并旋紧，使其与孔壁紧密贴合。在止浆塞上将注浆管插入注浆口，深入距孔底0.2～0.5m处，注浆管连接注浆泵，边注浆边向孔口方向拔管，直至注满为止，放松止浆塞，将注浆管与止浆塞拔出，用粘性土或水泥砂浆充填孔口。注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆注浆泵及其管道。水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。

⑹ 钢筋网

钢筋网通常用钢筋使用前应调直并清除污垢，钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设，钢筋与坡面的间隙不宜小于20mm，钢筋网宜采用绑扎，钢筋网与土钉应连接牢固，钢筋网外侧宜用加强筋固定在土钉上。

4、喷射混凝土的质量控制

⑴对喷射混凝土施工中的质量控制

喷射混凝土的钢筋网，应在喷射前铺设，钢筋网之间搭接长度应不小于200mm，钢筋网用插入土中的钢筋固定，与土钉应连接牢固。

为了保证喷射混凝土的质量，要对拌合料搅拌处、喷射机处和喷嘴处的施工质量进行严格控制。

在拌合料搅拌处，必须控制材料质量及配合比符合设计要求，拒绝使用任何不可靠的水泥和级配不良、质量差或含水率大于7%（按重量计）的骨料。

⑵喷射混凝土强度和厚度的检验

①强度检验

喷射混凝土应进行抗压强度试验，试块数量可每500m2取一组，可选择下列四种方法之一：

a.采用金刚石钻机，在养护28d的面层上直接取样做抗压强度试验。

b.在已喷好的具有一定强度的基坑边壁上用凿岩机打密排钻孔，取出长约35mm、宽15mm的混凝土块，再用切割机加工成10cm×10cm×10cm的立方体试块，养护28d后进行抗压强度试验。

c.将混凝土直接喷在15cm×15cm的钢模内，喷射条件和配比与实际施工相同。当喷射混凝土终凝后，用小刀刮除凸出部分并用砂浆抹平，养护至28d后进行抗压强度试验。

d.将混凝土喷在35cm×45cm×12cm或20cm×45cm×12cm的模板内，喷射条件和配比与实际工程施工相同。当混凝土达到一定强度后，用切割法去掉周边，加成10cm×10cm×10cm的立方体试块，养护到28d后进行抗压强度试验。

②厚度检验

喷层厚度应符合设计要求，合格条件为全部检查孔处厚度的平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%。为了保证喷射混凝土的厚度达到设计要求。喷射混凝土施工时，可用测针等方法作为大致标准来控制喷层厚度。喷层厚度可采用针探法或钻孔法进行检测，检查数量为100m2取一组或选择有疑虑的断面为一组，每组不小于3个点。检测喷层厚度的另一个简便方法就是量取预埋钢筋头的长度。

5、测量监测

对于土钉墙基坑支护工程，监测工程是非常必要的，最为直观和最为重要的监测是土钉墙顶面的水平位移和垂直位移。对土体内部变形的监测，可在坡面后不同距离的位置布置测斜管，用测斜仪进行观测。其它的监测项目，如土钉应力、土压力和面层应力等，可根据实际工程的需要选择。做好施工期间的监测，可以达到信息化施工的目的，对保证工程质量和安全具有重要的意义。

五、结束语

土钉支护技术能有效调用土体自身的强度和自身的稳定性，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最有效的之一。伴随着良好社会环境与经济体制的发展，土钉支护技术以其显著的造价、经济、施工工艺等方面的优点，除广泛的应用于一般土层和软土支护外，还将大量地运用于流砂、复杂填土、强膨胀土和砂砾等不良土层中，那些待解决的问题也必将在广大工作者的努力中为人们探知！

参考文献

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[2]白韶红，土钉支护设计中几个问题的探讨，岩土工程界，2001；

[3]YB9258-97，建筑基坑工程技术规范；

[4]曾宪民，李世丁，王作民，土钉支护设计与施工手册，北京：中国建筑工业出版社，2002。