土钉墙的工程设计与施工实例

摘要：本文结合工程实例介绍了土钉墙的设计、施工、安全监测、施工质量检验及应急处理措施。

关键词：土钉墙，工程，设计，实例

中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

某综合楼，长77.4m，宽12.3m，地上23层，地下1层，剪力墙结构，设计采用桩筏（箱）联合基础，基坑开挖深度为13m。

2、.地层与岩性

本次勘察，在钻探深度范围内，场地地层为第四系全新统杂填土、冲洪积物粉质粘土、卵石及下卧晚三系泥岩。拟建场地地层自上而下分述如下：

①耕土（Q4ml）：以大量灰黄色粉质粘土为主，稍湿，呈可塑状态。混灰黑色团块、植物根系、腐殖质、砂粒及少量塑料袋等。该层土质不均匀，力学性能差，层厚为：0.40~0.80m。

②粉质粘土（Q4 al+pl）：灰黄色，湿，呈可塑~硬塑状态。土质较均匀，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性较差，摇振反应无。含白云母碎片、蜗牛贝壳碎片、青灰色团块、黄褐色团块、棕红色团块、植物根系、腐殖质、砾粒等；虫、根孔发育，层厚为12.10～12.90m；

③卵石（Q4 al+pl）：杂色，湿~饱和，中密~密实，骨架颗粒成份以变质岩为主，微~中等风化，呈亚圆状，磨圆状一般，级配良好，分选性差。骨架颗粒缝隙主要由中、粗砂及少量粉质粘土填充。粒径大于20㎜占65.5%~76.5%，最大粒径150mm，一般粒径21.0~43.5mm，小于0.075mm的细粒土含量占总土重的3.0%~9.3%。从浅部到深部颗粒粒径呈从小到大的变化趋势，层厚为6.10～8.40m。

④泥岩（N2）：棕红色，泥质构造，顶部有0.5~1.0m厚的强风化层，其下为中等风化~微风化，岩体完整，多呈块状、层状结构。泥质含量较高，透水性差，有较好的隔水性能。按岩石坚硬程度划分为极软岩，岩石基本质量等级为V级。岩芯均匀多呈短柱状或长柱状。该层系本区的基岩，层厚稳定，厚度大于9m，力学性能好。

地下水稳定水位埋深为14.10~15.30m，主要含水层为第四系冲洪积物卵石层内，水量较为丰富，单井涌水量500~1000m3/d。含水层厚度1.4~2.6m。粉质粘土为弱透水层，泥岩为隔水底板。

边坡支护采用土钉墙，高度13m，坡度70°，边坡重要性系数取1.0，安全系数取1.3，边坡土体参数如表1中所示。

表1 边坡参数表

3、支护结构方案设计及施工

（1）支护方法

该工程边坡高度较大但坡度较缓，边坡稳定，采用土钉墙支护。

（2）土钉墙设计

本设计计算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120- 2012、《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97的要求，对基坑边壁根据其实际开挖深度、周边建筑、道路等进行设计计算，采用北京理正深基坑支护结构设计软件F-SPW V6.01设计计算，并适当调整而成，设计结果见表1。

表2 上层土钉墙设计结果

根据《建筑桩基技术规范》JGJ94- 2008、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120- 2012、《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97的要求，必须对锚杆和土钉的设计参数进行实验测定，以保证工程的安全可靠。本设计要求测试非工作土钉3根，另外对工作状态中的各层土钉也需要选择合适位置进行应力应变监测。

（3）土钉墙施工

土钉墙采取自上而下分层修建的方式，分层开挖高度一般与土钉竖向间距相同，分层开挖的纵向长度，取决于土体维持不变形的最长时间和施工流程的相互衔接，一般多为10m左右。土钉墙施工工艺如下：

① 放线：用测量仪器准确定出坡面位置，坡顶外边线即为开挖线，用木楔和白灰作出开挖线标记。

② 土方开挖：放线后即可开挖。边开挖边支护，分层开挖，分层支护，挖完亦支护完。

③ 土钉制作、成孔：钢筋土钉采用直径为Φ18~25 的HRB335级钢筋制作，每间隔1.5~1.8m设置对中支架，对中支架由3~4Φ6.5@200~300mm钢筋制作。

④ 土钉注浆：土钉注浆时，采用底部注浆法，即用注浆导管将水泥浆送到底部，边注边抽，直至口部流浆后，浆口部封堵、加压；锚管土钉注浆的，根据土质条件，可以在注浆前先用水冲洗锚管，然后从锚管底部注浆，边注浆边拔管，然后进行口部高压注浆。注浆压力0.4~0.6MPa，锚杆返浆后即可停止注浆。水灰比控制在0.45~0.5范围内。施工中应做好注浆记录。

⑤ 编制钢筋网：按照设计要求编制钢筋网。土钉头焊接后用螺纹钢呈井字架形压在钢筋网片上。

⑥ 喷射砼：混凝土喷射在钢筋网编焊工作完成后进行，喷射厚度100mm，石子粒径5~15mm，砼等级为C20。添加喷射混凝土专用速凝剂。同时按照混凝土的批量及施工层次做好砼试块，以便检验砼施工质量。

4、支护结构安全监测

围护及土方开挖施工是信息化施工，其中围护的监测十分重要，监测数据能起到指导施工的作用，并保证围护体系的安全。该工程围护安全监测的内容：围护体系的水平变位和沉降观测。安全监测应与施工过程紧密结合，在土方开挖过程中，应贯彻动态监测原则，即该处边壁开挖较深时，开挖该边壁下一层后，必须增加监测次数，一天数次，甚至间隔时间更短，直到该边壁稳定，稳定后监测密度约为1天/次，视边壁稳定情况调整。期间若遇大雨或异常情况，监测密度应适当加密。围护监测结果应及时报送有关单位，为下一步的施工起指导作用。由于四周不存在重要管线、重要古建筑，对监测没有特别要求，只在四周中间(最大位移点)距开挖线1.5m左右设置四个观测点，就可满足监测要求。

5、施工质量检验：

、支护结构工程使用的原材料应符合要求。

、喷射混凝土抗压强度试验，每500㎡面积取一组试块，每组3块。

、喷射层厚度检查，每500㎡面积检查一点，全部检查点厚度的平均值应大于设计值，最小值应大于设计厚度的85%。

6、基坑支护应急处理措施

深基坑支护工程是风险性较大的工程，施工过程中可能会遇到各种意外情况，施工中要加强观测、加强信息法施工，要有应急处理措施，以防范于未然，为做到有备无患，针对本工程特点，制定以下应急措施：

较差土质的局部剥离坍塌的处理：迅速采用土钉挂网固定，喷射速凝混凝土。

②、施工中若出现位移速率过大，在位移沉降过大区域根据产生的原因，加长加密锚杆，加大注浆量，或增加锚杆数量，同时在支护面后采用小压力注浆补充损失的土体，加固边坡。

③、若地面沉降速率过大并有坑底隆起现象，应采用杉木桩、砂、袋或静压注浆等措施迅速加固坑底。

④、特别注意挖土时间和挖土顺序，严防深层土体流动，若有深层土体流动迹象，应立即停止挖土，采用进一步增加被动区土压力等方法加固坑底。