土钉支护技术在基坑施工中的应用
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【摘要】在我国，深基坑开挖施工已经被广泛的应用开来。因此，在基坑施工的过程中，土钉支护技术的使用便显得尤为重要了。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
以下以某工程为例，围绕基坑施工支护方案选择的分析，加以阐述了土钉支护施工、深基坑工程特点、以及基坑土钉支护技术的施工工艺和应用这三个发面，并加以体现了土钉支护技术在基坑施工中应用的重要性。
二、土钉支护施工
1、施工方法
在某工程中，整个基坑二级放坡,设置1500宽台阶:第一级放坡深2m,坡角55b,第二级放坡深3.06m,坡角70b;设四道锚管,竖向间距均为1200,1100,1200,1100;采用48*3打入式锚管@1000,锚管长分别为6m,9m,9m,9m。土钉墙施工采取分层分段交替穿行,土方开挖与喷锚施工协调配合,在沿基坑约18m宽范围内沿土钉逐层自上而下分层、分段挖土,并及时进行喷锚网支护施工,土方开挖不得超过相应土钉层距0.3m,沿基坑水平向不超过15m,不宜太深太长,以保证边坡安全和稳定。
2、土钉支护技术的构造及材料
土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统共同组成。需要的结构材料主要包括：
（一）钢筋网片
土钉支护技术中需要铺设钢丝网来协同混凝土材料，进行加固边坡，要求具备相关性好、质量、尺寸适合设计标准的要求，宜采用H级或工H级钢筋，钢筋焊接使用的焊条要合格。
（二）喷射混凝土拌制材料
喷射混凝土的拌制，需要质量规格达标的普通水泥，必要时采用抗硫酸水泥，所需骨料要选用粒径与含泥量合格的石料和砂料。混凝土板制过程中，可使用不影响水泥凝结硬化的拌合水及添加剂。
（三）排水系统
土钉支护技术适合在没有地下水的条件下施工，应采取地表排水、内部排水以及基坑排水等恰当措施，减轻作用于土体面层上的静水压力。要在基坑支护范围内构筑排水沟和集水坑等排水体系，排除基坑内的渗水或雨水。
三、基坑施工支护方案选择
在该工程中，根据场区地质、水文情况及周边环境,此基坑开挖深度较深,周边环境允许放坡,但周边空地考虑为施工作业面和材料堆场,只能小角度放坡。依照基坑支护设计原则,基坑支护结构最大水平位移不大于100mm。综合上述条件,经有关专家多次研讨、可行性论证、方案比较、综合分析,最终选定土钉墙支护方案。采用土钉墙进行基坑开挖支护,在方案设计方面,可以保证基坑开挖安全;在经济投资方面,土钉墙支护比各类排桩支护造价低,施工工艺相对简单,施工周期短。
四、深基坑工程特点
1、复杂的周边条件
在该工程中，在周围环境方面，它的西面有两幢砖混结构8层建筑，其中一幢砖混结构建筑一共有两层;在地下管线方面，它的周围有两条紧邻西侧围墙南北走向的埋地电缆，因此这个区域也是被重点监测和防护的。
2、较高的技术管理要求
因为工程采用的是土钉墙支护方式，在部分区域还要用到钢管桩，基坑的深度相对很大，这样一来，在施工的过程中技术管理方面就需要有更高的更过硬的技术，对这些较高的要求进行有效的解决。
3、支护与挖土作业
支护和挖土作业有着十分密切的关系，因为土钉施工采用的是分层的方式，并且每个施工段的距离都控制在一定的长度之内，这样，在开挖土方的时候，就需要采用分区分层的方式。要控制每层开挖的深度，不能太深，也不能太浅，并且还应该能够有效的适应土钉的设计间距。因此土钉墙施工中十分重要的一个方面就是对土方的开挖进行有计划的控制。
4、基坑的支护设计
项目有着较大的基底面积和较多的支护工程量，并且有着比较复杂的周边条件，因此采用的支护方案是土钉墙支护方式，局部结合钢管桩的支护方式。施工的具体步骤是，在土体中插入钢管桩，然后将水泥砂浆灌注进去，微型桩就这样形成了，然后将滑裂面以外的土体和土钉、微型桩以及喷锚混凝土面板连接成为一个牢固的整体，在与微型桩连接的时候往往采用暗梁、锚头和钢筋网片等等，这样有效的连接就可以形成一个受力体，从而对主动土压力和水压力进行有效的承受，并且被锚固体还可以利用底层的锚固力来保证处于稳定的状态。
在正常的、无特殊要求的区段都采用土钉墙支护方式，按照70度的标准来设置土方开挖的坡度，采用的是20毫米到25毫米的钢筋作为土钉，将长度控制在9米到12米之间，倾角设置为15度;对于一些有着特殊要求的重点防护区段采用的支护方式则是土钉墙结合微型钢管桩支护的方式，这时土方开挖的坡度就要更大一点，通常情况下都设置为85度左右，土钉同样采取的是20毫米到25毫米之间的钢筋，长度也要比正常区域内的要长一点，最短应该保证有9米，将其的长度控制在15米以内，采用相同的倾角，15度。在微型钢管桩方面，采用无缝钢管，长度控制在9米到12米以内，控制它们之间的间距是1米。
五、施工中遇到的问题和解决方案
针对实际工程中出现的一些具体问题，采取了一些相应的措施加以解决：
1、由于地质条件、施工的复杂性，基坑各边坡地坪标高不一致，各坑深度也不同，边坡土钉的实际排数、土钉长度和间距根据实际情况由技术人员做相应调整。
2、因地下障碍物而无法按设计孔位或设计长度进行施工的，可适当调整土钉入射角度、间距和位置，以避开障碍物。当土钉间距调整幅度超过500mm或成孔深度比原设计孔深少2000mm以上时，施工现场技术人员应与设计人员协商解决。
六、基坑土钉支护技术的施工工艺和应用
相对来说，土钉支护技术是由上而下分步修建的过程，其工艺流程通常是先进行基坑降水—开挖整坡—测量标志—初喷混凝土—钻孔作业—安设土钉—实施注浆—安设连接件—铺设钢筋网—终喷混凝土—设置排水系统等操作工序。
1、基坑开挖、进行修整坡壁。通常情况下，土钉支护应在分层开挖施工中随时支护，并按照由上到下的程序进行支护，用机械进行基坑土方开挖时，应沿水平方向分小段间隔式开挖，严禁基坑边壁出现超挖现象或人为导致坡壁土体松动，破坏挡土结构。为防止基坑边坡土体发生塌陷，要及时修正坡壁土体。
2、基坑降水、初喷薄层混凝土。在基坑土钉支护施工中，土方开挖后，要采用理的降水与排水措施，排除基坑工程的地下水，包括土钉支护范围内的地表、内部、基坑等部位的排水，以避免基坑坡壁土体处于水分饱和状态并有效减轻静水压力。并及时安装钢筋网片，喷射薄层砂浆或混凝土，在支护面层背部应设置水平排水管，用于及时排除喷射混凝土产生的积水。
3、钻孔作业、设置土钉构件。待初喷混凝土面层凝结固化后，根据工程需求和现场工况，进行选点钻孔作业，钻孔时要有专业人员进行严格操作，保障孔位精度，防止高低参差不齐和互相交错，并保障成孔质量。网片采用绑扎制作,绑扎点间隔梅花形布置,制作网片时,相邻两网筋接头错开50cm。14钢筋为斜向加强筋,6.5钢筋网片应与边壁保持5cm距离且固定不出现晃动,钢丝绑牢,纵向筋插入土中300mm,与下一层钢筋搭接,铺设时每边绑扎搭接20cm;14加强筋压在钢筋网片上,与土钉外露部分焊牢。钻孔完毕后应立即安插钢筋、钢角片、角钢等相关土钉材料，以防止出现坡壁塌孔，形成基坑支护的受力型土钉构件体系。
4、灌浆操作、铺设钢丝网。灌浆是基坑土钉支护施工中的一道关键工艺，必须严格工序，合理操作。注浆前要科学检测灌浆导管的密闭性和畅通性能。灌浆材料宜采用质量达标的水泥浆或水泥砂浆，要严格控制灌浆材料拌制过程中的水灰比例，保障灌浆浆液的强度等级。为防止灌浆过程中出现泌水、干缩现象，可掺加适当木质素黄酸钙，注意把握灌浆时效和灌浆压力的控制，宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，灌浆后要根据现场工况，进行铺设编制钢筋网片，并采用焊接工艺将钢筋网与土钉构件的衔接处进行扎牢，注意控制钢筋网片的轧制密度和厚度，确保钢筋网片与坡壁岩层嵌合的整体稳固性。采用注浆泵按低压(0.6MPa)方法进行注浆填孔,注浆的浆体搅拌均匀后立即使用,注浆应达到标准压力及注浆量饱满。开始注浆前、中途停顿或作业完毕后,应用清水冲洗管路,防止管路堵塞。
5、喷射混凝土、设置排水系统。钢筋网结构铺设完毕后，检查标示面层内混凝土喷射厚度。喷射混凝土在拌制过程中必须保障水泥沙料以及骨料的粒径与强度质量达标，严格控制水灰配合比。喷射混凝土前，应对设备性能和水电进行全面检测，喷射混凝土作业，应由专业技术人员按序由上至下进行操作，控制喷射范围、射流方向，防止钢筋网背面出现空隙；干喷法,分片自下而上进行,喷头与受喷面距离控制在0.8m~1.0m,射流垂直指向喷射面,在土钉部位应从边壁开始喷射,防止出现空隙。喷混凝土面层厚度10cm,在待喷射区域内,每平方米范围内,设置毛竹标记,毛竹外露部分为10cm,喷射过程中,将毛竹外露部分完全覆盖后即达到要求厚度。为加强支护效果，在喷射混凝土中可加入早强剂，待固化后进行连续喷水养护。同时，在基坑四周构筑设置排水通道，在基坑底部设置排水沟和集水坑，及时排除积聚在基坑内的积水。
六、结束语
综上所述，我们能了解到土钉支护技术在基坑施工中重要作用。现代化建筑的发展越发的复杂化，土钉支护在基坑工程中凭借自身经济、高效的施工工艺，在日后的基坑施工建筑中将占据极其重要的地位。
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