土钉墙支护技术在基坑支护工程中的应用

[摘 要]土钉墙是由天然土体通过土钉加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后土体的压力，保持开挖面的稳定。是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。因其施工工艺简单、造价低、安全性高在华北地区的基坑支护工程中被广泛应用。

[关键词] 基坑支护 土钉墙 施工工艺

引 言

50年代末期通过土层锚杆的使用使挡土结构有了新发展，在基坑开挖前先建造桩、地下连续墙、板桩等利用土层锚杆对其进行背拉从而形成锚杆式挡墙。10年后出现了锚杆构造墙，它是利用砼构件排列在开挖过程中的土层表面，用锚杆进行背拉。

60年代出现了加筋土墙，70年代出现了土钉墙，1972年法国承包商在法国凡尔赛市铁路边坡开挖进行了成功应用。1979年巴黎国际土加固会议之后在西方得到广泛应用，1990年在美国召开的挡土墙国际学术会议上，土钉墙作为一个独立的专题与锚杆挡墙并列，使它成为一个独立的土加固学科分支。

一 项目概况

某项目场地位于石家庄。石家庄市西靠太行山，东邻华北大平原，滹沱河发源于山西省境内，由西向东经市区北郊东去，石家庄市就处于滹沱河冲洪积扇上，位于河流南侧的Ⅱ级阶地上，地势平坦，微向南东倾斜，地面坡度1/1000左右。拟建场地内地势较平坦。

基坑开挖挖深度约为7.0m，基坑支护采用土钉墙支护。

二 场地土质条件

构成基坑边坡的土体为黄土状粉质粘土①、黄土状粉土②、粉土③层。根据构成基坑边坡的土体性状，经计算，该高度的土坡不能直立稳定，故应进行放坡或进行支护。根据施工现场实际条件，本工程基坑采取土钉墙支护方案。勘察报告提供的基坑支护参数见下表：

土层名称 天然重度γ（kN/m3） 粘聚力ck （kPa） 内摩擦角φk（ο）

黄土状粉质粘土① 19.0 20 17

黄土状粉土② 18.5 17 22

粉土③ 18.5* 17 23.0

基坑支护设计参数

三 基坑支护方案

考虑到基坑支护周围环境的复杂性及相邻建筑物和管线对基坑水平位移、地面沉降值的特殊要求，对本基坑工程采用分区分段设计的方法。将基坑分为个不同的计算区段，各个区域根据基坑外侧紧邻建筑物的荷载及变形的要求采用不同的支护形式和计算模型，以达到安全并经济合理的设计目的及建设单位对于工期、工程造价方面的要求。

结合工程实际特点，基坑深度为7.0m，坑边2.0-12.0m范围内荷载P=45kPa，采用“土钉墙”支护的方案。

四 土钉墙参数

基坑边坡土层按1：0.3放坡，坡面布设4排土钉锚杆。土钉孔径100mm，土钉横向间距1.3m，孔体注纯水泥浆，水灰比0.4～0.6，坡面铺设1.5mm厚@50mmX50mm钢板网喷射C20细石砼，拌和料配比1：2：2（水泥：中砂：石屑），厚度为80mm。

土钉墙参数表（土钉钢筋为三级钢）：

层号 竖向间距 横向间距 孔径 倾角 拉杆钢筋 钢筋长度 加强筋

① 1.5m 1.4m 100mm 15° 1φ16 7.00m 1φ14

② 1.5m 1.4m 100mm 15° 1φ16 8.00m 1φ14

③ 1.5m 1.4m 100mm 15° 1φ16 6.00m 1φ14

④ 1.5m 1.4m 100mm 15° 1φ16 5.00m 1φ14

五 土钉墙支护计算

1.基本参数

所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012

基坑深度： 6.700（m）

基坑内地下水深度： 20.000（m）

基坑外地下水深度： 20.000（m）

支护结构重要性系数： 1.000

土钉荷载分项系数： 1.250

土钉抗拔安全系数： 1.600

整体滑动稳定安全系数： 1.300

2.坡线参数

序号 水平投影（m） 竖向投影（m） 倾角（°）

1 2.048 7.000 73.0

3.土层参数

层号 土类名称 层厚 重度 粘聚力 内摩擦角 与锚固体摩阻力 与土钉摩阻力

（m） （kN/m^3） （kPa） （度） （kPa） （kPa）

1 粘性土 2.600 19.0 20.0 17.0 35.0 35.0

2 粉土 4.700 18.5 17.0 22.0 40.0 40.0

3 粉土 5.500 18.5 17.0 23.0 40.0 40.0

4.超载参数

序号 超载类型 超载值（kN/m） 作用深度（m） 作用宽度（m） 距坑边线距离（m） 形式 长（m）

1 局部均布 45.000 0.000 10.000 0.952 条形

5.整体稳定验算结果

工况号 安全系数 圆心坐标x（m） 圆心坐标y（m） 半径（m）

1 1.436 0.718 9.028 4.387

2 1.325 -0.973 9.465 6.562

3 1.357 -2.882 11.882 10.735

4 1.336 -3.924 11.511 11.992

5 1.324 -4.106 11.297 12.020

六 土钉墙施工工艺

1、修正坡面。墙体坡角75-80度，人工修正坡面，允许其平整度偏差20mm。

2、2、放线定位。用钢尺拉线度量，用小竹签定每个土钉孔的具置，其误差要求小于1cm。

3、成孔。人工洛阳铲成孔，在确定的土钉孔位置上进行成孔，要求其倾斜角为15度，其允许偏差±5%。

4、土钉加工与安装。为使锚杆居中，在锚杆轴向每2m布设一组由Φ6.5钢筋制成的船形定位卡，置入达标并清除虚土的钉孔中。

5、灌入水泥砂浆。用砂浆搅拌机搅拌水灰比为0.45-0.5的M15强度的水泥砂浆，通过插入距孔底不小于40mm的直径为35mm的注浆管将砂浆压入孔底。

6、挂网

① 在距基坑坑沿外侧地面1000mm处，用手锤夯入长1米的Φ18钢筋用作挂网桩，其外露部份的长度控制在5-7cm，挂网桩间距@2000。

② 拉平、直钢板网备用。

③ 土钉施工好后，再次修正坑壁坡面，使其平整。

④ 将编织好的钢板网固定在锚钉和挂网桩上，要求其间搭接长度在20mm以上。

7、喷墙面

① 细石粒径控制在5-10mm间。

② 喷前在墙面上，每20m2布一根砼厚度检查桩，其外露坑壁长度控制在10cm。

③ 喷射采用砼喷射机干喷法作业，喷射料配比符合C20砼配比要求，并应搅拌均匀。

8、修正施工翻边面。在上部第一批砼喷射后，即可施工坑沿地面的翻边面，要求压实砼使其表面平整，钢网片不露筋，并做好散水面。

八 结论

1）土钉墙支护技术在华北地区的土质应用非常经济且施工便利。

2）土钉墙支护技术随着土质情况的不同，土钉长度、钢筋级别也应相应调整。

参考文献：

[1]袁聚云.基础工程设计原理.上海：同济大学出版社，2001.？

[2]赵华明.基础工程.北京：高等教育出版社，2003.？

[3]黄强.深基坑支护工程设计。北京：中国建材工业出版社，2000.