深基坑支护中土钉支护技术应用

王炳监

（盐城市建筑设计研究院有限公司，江苏 盐城 224007）

改革开放后，我国的经济进入了快速发展阶段，越来越多的人口参与到城市的发展过程中，在很大程度上加快了城市化的脚步。随着城市人口的迅速增长，对建筑的需求也随之增加，在这种巨大的需求下，建筑业迎来了空前的发展机会，而深基坑工程是工程建设中的一个关键环节，如何有效地提高工程质量以及建设的效率，是工程建设中非常关心的问题。

深基坑工程开挖深度大、坡度大、侧壁稳定性受影响因素多、场地周围环境复杂等特点，在工程建设中容易产生安全隐患。因此，深基坑的支护设计和施工是保证工程施工安全、顺利进行的最直接的保证。在深基坑施工中，若不能有效地将边墙放坡，或采取临时支护措施，不能满足基坑侧墙的安全稳定要求，则应采取质量更高、系统性更强、支护效果更佳的支护结构，以保证工程施工的安全与稳定，从而保证工人的生命和工程的正常、有序进行。

2.1 土钉支护结构作用原理

在基坑支护中，土钉具有许多优点，因而被广泛应用，它可以有效地抑制土体的变形，土钉与土壤一起承受所有的荷载，土体的抗剪和剪切强度都很高，因此，一旦进入塑形阶段，土体的应力就会发生转移。在此过程中，由于土钉会产生复合应力，从而导致土中的钢筋屈服。由于土钉的影响比较大，所以在荷载作用下，复合土的塑性变形会发生滞后。在这段时间内，土钉可以将裂缝处的压力转移到更大的范围内，这样可以应力集中，最重要的是，可以延缓裂缝的出现。在这种结构中，由于复合地基的裂缝与复合地基的摩阻关系密切，采用土钉支护方式，可以改善边坡的形状，提高土壤的稳定性，是一种积极约束的支挡结构系统。

2.2 土钉支护技术的特点

首先，土钉支护技术在工程中占有很大的比重，而在深基坑工程中，土钉的用量是相当大的，为确保土钉支护技术能真正发挥其工程效益，有关施工队伍通常会选用大量土钉，以确保其安全度，从而在个别土钉失效时，不会对整体的支护和稳定性造成很大的影响，从而在一定程度上增加了深基坑的安全。

在深基坑工程中，除了土钉支护外，还采用了连续墙和桩支护技术，这两种技术相比，土钉支护技术有着显著的优越性。使用土钉支护技术可以降低了成本，增加了公司的利润，减少了对原材料的需求，缩短了建造周期，所以，土钉支护技术所需要的时间比其他技术要短得多，而且还能在一定程度上提高工程的效率，缩短建设的工期成本建设成本。

2.3 土钉支护施工技术要求

在采用以土为主的基础上，采用土钉支护技术，由于其技术成熟、工期短、施工成本低等优点，常被选作最后一种。在采用土钉支护方案时，可以利用土体与土钉间的相互作用，实现对侧墙的加固，从而显著地改善边墙的稳定，增加边墙的安全储备。

基坑边墙通常没有放坡的条件，边墙坡度比较陡，受侧压力的影响，很容易产生变形。所以，必须严格按照设计要求、施工标准来确保土钉墙的强度、拉拔能力达到标准，从而达到施工的目的。

在土钉支护工程中，应注意以下几点：①按照设计和施工规范进行土钉拉拔试验，以确保拉拔力达到要求，而且在检测过程中一定要由资质合格的第三方来进行负责。注浆的数量和强度要保持在一个合理的范围之内，如果出现大量的灌浆，必须及时发现问题，并采取相应的措施。②在获得实际孔深时，应充分考虑到钻具的总长度，并标明钻孔深度。③重视水泥浆的水灰比例合理，按设计要求，结合现场使用情况，选用合适的掺料。在浆料初凝之前，应进行合理的灌浆，通常不能超过两次。

3.1 测量放样

建筑工程对精度的要求非常高，一旦精度有了偏差，就会对工程的质量造成很大的影响。这将会给工程的后续工作带来很大的障碍，而在土钉支护方面也是一样，相关的工作人员必须根据土钉支护的工作性质，结合深基坑工程的特点，来决定测量和放样的技术。

在施工开始前，有关工作人员要根据有关的设计规范和设计图纸，在工地上进行位置标注，使用木桩等方法进行标记，一方面可以让工作人员在施工前清楚地确定施工地点，更加全面地观察工地，及时地调整错误，另外一方面也可以较好地保障施工工作开展的精准性，提高施工质量。

3.2 基坑开挖

由于大部分深基坑工程都是在地下进行的，与地表工程相比，其受自然环境的影响比较大，特别是在大雨的时候，更是如此，一旦遇到暴雨，就会有大量的积水，这会影响到工作人员的工作，同时，还会对土壤产生一定的影响，使得基坑周围的土壤松软，在一定程度上降低基坑的质量，所以在进行基坑开挖的时候，要注意避免暴雨天气。最后在施工的时候还要把基坑内的各个层间连接起来，以排除积水，从而提高基坑工程的安全与稳定。

3.3 打土钉孔

在深基坑工程中采用土钉支护技术，对土钉孔的影响很大，如果不能保证土钉的质量，就很难保证其实用价值。一般情况下，钻孔的直径应该是100 mm，而相关的工作人员在进行钻孔的时候，也要保证钻孔的平整，避免钻孔的倾斜。

另外，土钉的制作和安装也要注意，一般来说，在安装的时候，施工人员都会将支架焊接在一起，支架之间的间距应该是两米，这样才能对钉子进行准确的定位，最大程度保证土钉支护工作的质量，使得基坑支护工程更加安全稳定。

3.4 挂网

通常，在挂网阶段，对挂网时间的要求比较高，而且网距也要特别注意，最好的挂网时间应该是4 h后，而且网片与网片的间距应该在30 mm以内。从而确保了钢筋网和网片的相互影响。

在喷入钢筋网的过程中，要注意喷淋的时机，以保证钢筋网与混凝土之间的结合。避免混凝土开裂，钢筋网不牢固。

3.5 土钉支护工作中挂网喷射混凝土支护

由于大部分的深基坑工程都是手工进行，因此在进行深基坑施工的过程中对相关人员的工作要求比较高。如果有一天，工人们对工作的精度和材质的控制不到位，那么就会对工程的质量造成很大的影响。在材料的选用上，采用了双向钢丝网。在施工过程中，保护层的长度应该超过20 mm，混凝土的厚度应该是60 mm。有关工作人员要严格执行施工规范，以此来保证工程的质量和效益。

3.6 土钉与混凝土之间的面体连接

在土钉支护中，最主要的工作是将混凝土与土钉之间的有效结合，而土钉与混凝土之间的连接采用了钢筋与肋骨的焊接。在此期间，需要确定钢筋的长度，一般来说，土钉和混凝土之间的连接应该是300 mm。

4.1 做好施工前准备工作

在建筑工程中，由于支护技术的运用受多种因素的影响，所以支护效果也不尽相同。为此，必须明确各种支护技术的应用，并做好前期的准备工作，使其在实际应用中最大限度地发挥作用，并制定科学的施工管理计划，以保证其质量。

在前期，要对周围水文地质资料进行调查，对影响土钉支护的有关资料进行分析，从而为施工提供有利的施工环境。此外，在边坡支护工艺中，要注意选用有关材料，并将其应用于整个支护施工中，在选用喷混凝土材料、钢筋结构和水泥材料时，要充分考虑工程的具体情况，在符合设计要求的前提下，合理确定材料的配比。根据项目的施工进度，规范物料的输送，合理的物料收集，保证各工序之间的衔接和有序。防止在运输中出现大量的工程构件，由于外部环境的影响，使得构件无法充分发挥其应有的功能，从而间接地降低了工程的整体质量。

4.2 注重基坑开挖阶段的工序交接

工艺的衔接是工程管理的一门重要知识，它反映出工程建设中的管理者的技术水平。若各工序之间不能进行有效的衔接，则会造成工地管理的混乱，从而影响工程的整体效益。在土钉支护的基础上，土方开挖应按土方开挖规模、土钉设计标高等进行分层施工。一般的土方开挖标准为每排土钉标高0.5 m，当土方开挖到一定高度后，再进行土钉和吊网喷混凝土，完成后再进行土方开挖。在此期间，施工组织要充分考虑各工序的工期，以达到有效的衔接，减少工期的延迟。

4.3 土钉支护结构喷射混凝土面层施工

在土钉支护结构中，采用挂网喷淋混凝土面层可以将单点状态的土钉支护结构有效地结合为一体，并能有效地对边墙进行密封和防水保护，其混凝土强度不能小于C20，厚度一般为100~150 mm，并在面层中部设置相应的钢筋网和加固筋，并与各土钉端部进行有效的连接。喷淋面层的施工通常分两个阶段进行，首先是在锚杆钻孔灌注完成后，然后再对边坡的超开挖部位进行混凝土修补。在混凝土表面初凝完成后，在斜坡上铺上悬挂网片，然后用点焊或双绞线将其固定在土钉裸露的端部。在完成首次混凝土喷射和悬挂后，再进行二次喷射。在喷淋混凝土时，一般都是由手工操纵的喷射器来完成，既要保证混凝土的均匀度，又要控制喷头的水灰比，使混凝土的表面光滑，不能有干点和滑落。在喷淋混凝土结束2 h后，要进行喷洒养护，通常情况下，要保持3-7 d。若混凝土中未添加速凝剂，则应保持2 h以内，若添加速凝剂，则应保持20 min。在进行混凝土喷射作业前，应对机械设备、管道、电线、设备等进行全面的检测，确保各项工作性能符合相关规范。面层工程完成后，应按技术规范规定检查其表面的厚度。

4.4 土钉支护结构施工过程中深基坑降排水

深基坑的降水量与土石方开挖、土钉支护结构的施工和工期密切相关，是基础工程建设中的一个重要环节。按地下水的种类、埋设深度和水量大小，通常采取以下几种方法：①在基坑底部设有排水沟+集水井的集水明排水系统。②在基坑附近或基坑周围布置降压井。③在基坑周围布置了防渗帷幕。同时，在基坑侧墙设排水孔，将侧墙土壤中的地下水或下渗水排出，以避免因侧墙土壤含水率增加而使侧墙土层的抗剪强度降低。为了避免在施工中出现土层崩塌，给施工人员带来更大的风险，从而影响工程的整体质量和进度。

4.5 土方开挖施工要点

影影响深基坑边坡稳定性的因素有很多，而在开挖过程中，土方开挖是影响工程质量的主要因素，对施工造成的安全隐患和不利影响，在工程建设中，施工单位要做好土方开挖、土钉支护、地基排水等工作的协调。对于深基坑工程中出现的松散充填，应先进行加固，然后进行下挖，以免发生塌方。在工程建设中，应遵循分层开挖，先支后挖，严禁超挖。因此，在深基坑开挖过程中，应根据施工组织设计，对施工进度、工期进行有效的控制，以保证施工的质量和效益。若不按规定进行土方开挖，将会造成工程的安全隐患，因此，相关人员的技术水平要达到一定的标准，以防止支承和体系的崩塌。遇到地质条件恶劣的情况，应立即采取措施，制订救援计划，保证工程的安全。

4.6 深基坑变形监测

在基坑开挖之前，到基坑基础施工完成、基坑回填，在基坑顶部及周边已有的建筑（构）筑物、道路等关键部位设置监测点，监测基坑开挖与土钉支护施工过程中的基坑及周围监测点的沉降、位移变化数据，及时掌握基坑开挖引起的周围变形，以便当发生变形较大、存在安全隐患时，能够及时采取应对措施。当监测值大于或高于设计或规范规定的限值时，应立即停止基坑开挖、支护施工，疏散施工人员，并采取覆盖土反压等有效措施，以保证施工进度顺利进行。

在建设工程基坑支护施工中，由于其施工简便、机动灵活、安全经济，在缩短工期的同时也节约了施工成本，施工单位、设计单位、监理单位都十分重视，主要原因是施工简便、机动灵活、安全经济，在缩短工期的同时也节约了施工成本，具有较大的技术优势。然而，在实际工程中，由于土钉支护技术在实际工程中仍有许多局限性，例如，当地基变形要求很高时，不能达到设计要求，因此，必须对施工中可能对支护结构产生重大影响的相关设计、施工人员进行准确的判断，及早进行施工与设计的优选，以便更好地选择合适的支护结构，提高施工安全性、经济性、高效性，并总结设计与施工中的宝贵经验教训，促进土钉支护技术的发展与发展。

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