刍议高层建筑土钉墙施工技术

【摘要】近些年来，随着我国经济的发展，国内高层建筑和基础设施的大规模兴建，深基坑开挖项目愈来愈多，在基坑开挖中，由于经济、可靠且施工快速简便等特点，在基坑开挖中，土钉墙支护现已成为桩、墙、撑、锚支护之后的又一项较为成熟的支护技术。本文主要探讨土钉墙在基坑支护中的工作机理、支护特点和施工方法，为今后高层建筑土钉墙施工提供参考。

【关键字】高层建筑;土钉墙;施工技术

前言

土钉墙支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术，不仅经济、安全可靠且施工快速简便，而且结构轻巧，柔性大，有很好的延性，占用空地小、适应性强。自1980年传入我国后，在高层建筑和基础设施建设中得到了广泛的应用。现在除不良土层的地区之外，土钉墙支护已经成为了高层建筑基坑的首先方案。

1.土钉墙支护的构造和工作机理

1.1土钉墙支护的构造

土钉墙支护一般由土钉、面层和防水系统组成。土钉的特点是沿通长与周围土体接触，以群体起作用，与周围土体形成一个组合体，在土体发生变形的条件下，通过与土体接触界面上的黏结力或摩擦力，使土钉被动受拉，并主要通过受拉工作给土体以约束加固或使其稳定。

1.2土钉墙支护的工作机理

从表面看锚杆与土钉有着众多类似的地方，但实际上双方的工作机理大不相同。按照全长的不同位置，锚杆分为锚固段和自由段，其工作原理是作用于墙、桩的压力通过墙、桩构件的支点锚杆上的锚固段、自由段向土体深层传递。在自由段，整个长度每个地方所受的拉力也不尽相同，总体是两头拉力小，中间拉力大。喷混凝土面层的作用是稳定和防止开挖面上的局部土体在土体自重的下的崩落和下沉，它并不属于土钉墙支护中的主要挡土部件。土钉墙的工作机理类似于重力式挡土墙，其挡土墙是由土钉以及被土钉加固的周边土体构成。

锚杆的设置数量通常有限，而土钉则排列较密，在施工精度和质量要求上都没有锚杆那样严格。当然锚杆中也有不加预应力并沿通长注浆与土体黏结的特例，在特定的布置情况下，也就过渡到土钉了。

2.土钉墙支护的施工技术

2.1开挖

土钉墙支护应按设计规定的分层开挖深度及作业顺序施工，在未完成上层作业面的土钉与喷混凝土支护以前，不得进行下一层深度的开挖。当基坑面积较大时，允许在距离四周边超过8～10 m的基坑中部自由开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调。

为了防止高层建筑基坑边坡周边易踏的土地出现坍塌的情况，可以采取以下防护措施：首先，在易塌的边壁上边设置一层混凝土或者砂浆并等其冷却凝结后，对其进行钻孔作业。其次，在进行钻孔和设置土钉之前，要将钢筋网喷混凝土层面构筑到待作业面。再次，在进行开挖时，要有分段有间隔的在水平方向开挖。再次，为了保持深部边坡的稳定，在钻孔之前，要将深度作业的边坡设置为斜坡。最后，将钢管或者钢筋垂直击入开挖面。

2.2排水系统

地下水会对土钉墙支护的施工造成严重的影响，在进行土钉墙支护的施工时必须要配备恰当的排水系统。排水系统要包括基坑排水、地表排水以及内部支护排水三个部分。三方面的排水确保面层的静水压力不会过高。要修整整平基坑支护范围内的地表，构筑排水沟和水泥地面，防止地表降水向地下渗透。靠近边坡处的地面应适当垫高，便于水流远离边坡。

一般情况下，可支护基坑内选用人工降水，以满足基坑工程、基础工程的施工。

2.3注浆的设置

为了避免出现土钉孔在进钻和抽出的过程中塌孔，要根据具体项目的土层的特点选择适合的成孔机具。在容易出现塌孔的区域要采用挤压成孔技术，要严格按照规定作出孔位的编号和标记，且误差要小于20mm，成孔倾角误差控制在±3内。当遇到不能克服的障碍需要对孔位进行调整时，不得损害支护原定的安全程度。成孔过程中取出的土体特征应按土钉编号逐一加以记录并及时与初步设计时所认定的加以对比，发现有较大偏差时应及时修改土钉墙的设计参数。为了防止出现松土掉落以及因局部渗水而导致的塌孔现象，所以在钻孔后要逐一对没个孔进行检查。

为确保钻孔的中心位置是钢筋，首先要将定位支架支好，然后将土钉钢筋置入孔中，

每隔2米至三米设置一个金属或塑料支架，在设置支架时，要本着不能妨碍浆液流动的原则进行。在进行注浆填孔时，通常采用高压、低压或重力的方法，最常用的为0.4～0.6 MPa的低压注浆。在进行注浆的同时也要备好止浆塞（如为分段注浆，止浆塞置于钻孔内规定的中间位置），在确定注满后依然要保持5分钟左右的压力。

在采用分段压力注浆和口部压力注浆前，对于水平钻孔，要将土钉钢筋和准备好的排气管固定在一起并放置到孔中，要确保用于注浆的水泥砂浆的水灰在0.4-0.45内，当用水泥净浆时，为了促进水泥早凝和控制较少泌水，要在水灰中加入一定量的的外加剂且水灰比不能大于0.45-0.5为宜。在施工过程中，严禁随意扩大用水量，可以使用化学高效减水剂来确保浆体的稠度符合施工的要求。在进行孔内注浆前，不仅要对于所需要的浆体体积要根据工艺体现预算出，而且还要依照注浆机的冲程数得出准确的已注入的浆体体积。只有这样才能准备把握好具体的充填程度，确保实际注浆体积大于孔内体积。

2.4钢筋网喷混凝土面层

在喷射混凝土前，面层内的钢筋网应牢固固定在边壁上，并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。要在0.8-1.5m的范围内由低向上的进行喷射混凝土土工作。在进行喷射时，喷射面要与射流方向保持垂直状态，但在进行钢筋喷射时，为了杜绝钢筋背面有空隙的情况，喷射时首先要喷射钢筋后边，而后在进行钢筋前面的喷填。可以通过在边壁设置短钢筋段的方法，参照混凝土的喷射厚度，以确保喷射厚度达到工程的要求。当遇到厚面层的情况时，为确保喷射质量，要分2次进行喷射。并且将施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑清除干净，并使之潮湿后。再进行下一步的喷射混凝土作业。

钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长。如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍。喷射混凝土完成后应至少养护7天，可根据当地环境条件，采取连续喷水、织物覆盖浇水或喷涂养护等养护方法。喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45，应通过外加减水剂和速凝剂来调节所需坍落度和早强时间。当采用干法施工时，空压机风量不宜小于9m3/min，以防止堵管，喷头水压不应小于0.15MPa。喷前应对。

2.5质量检测

土钉应采用抗拉试验检测土钉承载力，采取循环加荷的办法来进行抗拉的实验。采用土钉混凝土强度的10%最为第一级负荷的基本荷载，其后的增加荷载为土钉混凝土钢筋强度的15%。且在测量残余变形时则要采用退荷循环的方式进行，直到变形的稳定才结束这一级的荷载。土钉的极限荷载即变形不可能在同级荷载下趋于稳定，这即为土钉的破坏标准。土钉墙面喷射混凝土厚度可采用钻孔检测，钻孔数宜采用每100 O墙面为一组，每组不应少于3点。

3.结语

经过国内数百次的实践证明，土钉墙技术不仅能降低整体工程建设成本，而且还能够大大提高高层建筑基坑的安全性，提高建筑质量。因此，土钉墙支护技术作为一项新的深基坑支护技术是完全值得推广的。

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