浅谈深基坑支护中土钉墙技术的应用
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【摘 要】本文简述了土钉墙在深基坑工程中的设计与施工方法及技术应用，突出了对深基坑进行加固处理具有经济、简单、方便、效果好等优点，是一项值得重点推广的基坑支护技术。
【关键词】土钉墙；挂网；喷射混凝土；基坑检测
1、工程概况
某高层建筑工程，是由三栋28层建筑组成，五层裙房及基础部分连为一体，地下两层。整个基坑宽36m，长173m，深10.6m。由于超长，且一边距家属楼仅9m，一边为商业街，给基坑支护带来一定困难。经过多方论证，最后确定了在家属楼一边采用桩加锚，在商业街一边采用土钉墙支护的方案。
2、施工方法及技术措施
喷锚网支护的施工是与基坑挖土相互配合进行的，即按照土壁的稳定性、土钉设计位置和钻孔机械的施工要求确定每层挖土的深度，然后开挖一层，喷锚支护一层，施工主要程序为：挖土――整修边坡――安装排水孔――第一次喷射混凝土――钻孔、注浆，插土钉――钢筋网制作，挂网―― 第二次喷射混凝土――养护。现把各工序的施工方法及技术措施简述如下：
2.1挖土。挖土施工顺序应综合考虑喷锚施工与挖土作业同时进行，即先按喷锚作业宽度沿基坑边挖一道基槽，进行喷锚施工，在此同时，开挖基坑其它地方的土方，使挖土作业和喷锚施工在同一时间，不同区域内同时进行，以便缩短整体施工期限。
挖土施工时，应注意按设计要求进行放坡，防止边坡超挖塌陷，对喷锚施工造成影响。在地下水位以下挖土时，应在每层土底部，挖出坡向基坑内的坡面，以防止地下水积于边坡根部，造成边坡塌陷。
2.2坡面整修。由于机械开挖后的边坡表面疏松且不平整，故必须采用人工修整边坡，将松散的浮土和岩渣、卵石清除干净。铲平边坡表面；拆除障碍物；用石块补砌空洞；对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理；根据边坡地下水情况设置一定数量的泄水孔，以减少地下水对边坡造成的侧压力。
2.3喷射混凝土作业。喷射砼施工一般分两次进行，第一次为喷底，一般厚度30mm，主要为稳定土面，为挂网施工创造条件；然后在土钉、编网施工完后，再进行一次喷浆施工，直至达到设计厚度。
喷射砼的主要施工机具主要为：喷射机、空压机、搅拌机以及输送管等。
(1)作业前必须对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转，确认无误后，进行施工，以防止在施工过程中出现机械故障，堵管等现象，影响施工质量。(2)喷射混凝土之前，将坡面浮土清理干净，并按一定间距埋设控制喷射砼厚度的标志，以保证砼施工质量。(3)砼喷射作业应分段分片进行，每段喷射顺序为先下后上。作业开始时，应先送风，后开机，再给料。结束时，应待料喷完后，再关风，以防止堵管。(4)喷射时，喷射手应控制好水灰比，保持砼面平整，无干斑或滑移流淌现象。喷头与受喷面垂直，距离保持在0.6～1.0m。
2.4土钉(锚管)施工
(1)土钉钻孔施工一般采用凿岩机钻孔，孔径50～60mm，钻孔与坡面成10度左右向下的夹角，以利于注浆。(2)钻孔时必须随机钻速度钻进，不能强加压力冲钻，以免影响边坡的稳定。(3)该工程中土钉采用25mm螺纹钢筋，问排距2m，梅花型布置。土钉在制作时，在长度方向一定距离处，沿土钉周圈对等焊制三个短钢筋头，作为对中装置，以便土钉在插入孔后处于孔正中位置。在卵石层处，由于成孔难度较大，直接钉入长度2.5m的48钢管，该钢管头部作成尖状，并封闭，沿管身按间距100mm左右钻孔，作成花管。注浆时，直接将水泥浆注入花管内，通过小孔进入卵石层中。(4)土钉孔内注浆时，采用压力泵通过注浆管将1：1的水泥砂浆注入锚孔，注浆管应插至孔底50～l00mm处，然后随砂浆的注入缓慢匀速拔出。如遇空洞时不能加压太大，保持0.1MPa的工作压力。注浆要保证砂浆饱满，不得有里空外满的现象。(5)注完浆后，立即插入锚杆，若孔口无砂浆溢出，应及时补注砂浆。
2.5挂网
(1)编网前，钢筋应调直，然后根据边坡形状尺寸下料，按网孔 150mm×l50mm的规格编织成钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。(2)相邻钢筋网片问的搭接长度，不应小于35d，并在钢筋端部作180°的弯钩。(3)在土钉端头要加网眼为50的加密网片，加密网片大小不小于300×300，并与土钉端部进行焊接，以保证土钉与网片间的传力可靠。
2．6喷射砼养护
(1)在最后一次喷射的混凝土终凝2h后，进行喷水养护，每天喷水养护不少于四次。养护期一般不得少于7d。(2)在终凝后的第一次喷水养护时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土表面。(3)气温低于+5℃时，不得喷水养护。(4)在养护过程中如果发现砼剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因、及时采取措施进行修补，以防后患。
3、施工质量检测
3.1喷射砼抗压强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试验，试块在工程施工过程中抽样制取。每喷射50～100m3混合料，试块数量不得少于一组，当材料或配合比变化时，另加一组。标准试块采用从现场喷射砼板件上按要求尺寸切割而成，模具尺寸为450×350×120mm，尺寸较小的一边为敞开边，制作时，在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80°(与水平面的夹角)左右置于墙脚，先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，将喷头移至模具位置，由下而上，逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护7d后，将混凝土加工成边长为100mm的立方体试块。继续在标准条件下养护至28d龄期后，进行抗压强度试验，抗压试验时，加载方向与试块喷射成型方向垂直。本工程共计试件10组，经测试，结果均符合设计及施工规范要求。
3.2喷射砼厚度检测。用凿孔法检测。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，“每个断面上，全部检查孔处的喷层厚度，60％以上不应小于设计厚度；最小值不应小于设计厚度的一半；同时，检查孔处厚度的平均值，不应小于设计厚度值。”本工程共检测20点，结果均符合要求。
3.3土钉问排距检测。土钉问排距是施工质量的一项主要考核指标，是土钉能否发挥作用的保证条件之一。在土钉被喷射混凝土覆盖前，主要采用在工作面用尺直接量恻的方式进行检测。
4、基坑支护监测
4.1监控方法。在上述工程施工中，沿基坑周边设置了8个观测点，进行边坡位移、高程变化的监测，并在基坑两个长边受力最不利处，各选取2个土钉(锚杆)，进行土钉(锚杆)应力变化的测定。并在施工前，专门对土钉进行了抗拔试验，记录了在不同拉力作用下，土钉的应力变化情况，将该数据作为同基坑施工过程中土钉应力变化的对比值，事先确定了土钉应力变化的警戒线，使监控工作作到了心中有数。
该工程监测中，位移、高程主要采用全站仪测定，应力采用专用电子仪器测定。
4.2监测次数。在基坑开挖阶段，监测次数不少于每天两次，出项异常情况时，增加监测次数，不少于每天四次。在基础施工期间，监测次数为每天一次。在降水作业停止前后，增加监测次数。
5、结束语
综合上述，同单纯的锚杆支护比较，土钉墙具有钉土间相互作用，提高原位土体稳定性的特点，土钉起到了骨架作用、承力作用、应力传递和扩散作用，使土钉和土体形成复合体，从而提高了土体的粘聚力，并在相邻土钉问形成承压拱，大大提高了土体自身的整体稳定性。