土钉墙支护技术在工程中的应用

箍霸　工程科学　７９　土钉墙支护技术在工程中的应用　霍旭春　（张家口市京北建设有限公司，河北张家Ｅｌ　０７５０００）　摘要土钉墙是一种性能可靠、施工简便和造价低廉的支护结构。对土钉墙的工作机理、施Ｔ技术要点及施工监测等方面进行阐述，希　望对该项技术的推广应用起到一定的积极作用。　关键词土钉墙；应用；原材料；工艺；监测　中图分类号Ｔｕ　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２０１０）１１２—００７９—０１　深基坑支护技术在我国被列为重点推广应用的ｌＯ项新技术之一，土　４）孑Ｌ位布点。土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记和　钉墙支护技术是一项目前应用较为广泛的深基坑支护技术。该项技术是　编号。　通过原位土体加固，充分利用原位土体的自稳能力，因而能大幅度降低　５）成孔。根据设计要求的平面位置，孔深，下倾角，孑Ｌ径，选择　支护造价，一般比桩墙式支护结构节约费用３０％一６０％，而且施工期短，　合理的钻孑Ｌ设备，人工成孔常采用洛阳铲成孔。孔径、孔深、孔距、　具有显著的经济效益。　倾角必须满足设计要求，其偏差值不大于《基坑土钉支护技术规程》　１土钉墙的工作机理及适用范围　ＣＥＣＳ９６：９７中的规定。　工作机理：土钉墙由原位土体、设置在土中的土钉和喷射混凝土面　成孔过程中应做好成孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特　层组成。通过土钉、墙面与原状土体的共同作用，形成以主动制约机制　征、成孔质量、事故处理等。应将取出的土体与初步设计时所认定的加　为基础的复合体，具有明显提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减　以对比，有偏差时应及时修改土钉的设计参数。　小土体侧向变形，增强整体稳定性的特点。因此其支护效果主要由土钉　６）清孔。钻孔后应进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或　的长度、设置密度、土钉的抗拉抗弯和抗剪强度、土钉与土体的粘结强　掉落松土应立即处理。成孔后应及时安设土钉钢筋并注浆。　度、面墙刚度、土钉与面墙结合程度、原状土体性状、坡顶荷载、开挖　７）安设土钉钢筋。钢筋使用前应调直，除锈，涂油。为保证钢筋　深度等因素综合决定。　处于钻孔的中心部位，土钉钢筋置人孔中前应先设置定位支架，支架沿　适用范围：土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填　钉长的间距为２—３ｍ，可为金属或塑料件，其构造应不妨碍注浆时浆液的　土、粘性土和弱胶结砂土的基坑支护或边坡加同。土钉墙宜用于深度不　自由流动。　大于１８　ｍ的基坑支护或边坡加固，当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联　８）注浆。土钉钢筋置入孔中后，可采用重力、低压（０．４－０．６ＭＰａ）　合使用时，深度可增加。土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵　或高压（１－２ＭＰａ）方法注浆填孔。水平孔应采用低压或高压方法注浆，　石层和淤泥质土，不宜用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。　压力注浆时应在钻孔口部设置止浆塞（如为分段注浆，止浆塞置于钻孔　２原材料控镧要点　内规定的中间位置），注满后保持压力３—５ｍｉｎ。对于下倾的斜孔采用重　原材料质量的优劣，对土钉墙质量的影响极大。为了保证原材料的　力或低压注浆时宜采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，在　质量合格，对每批进场的原材料（钢筋、水泥、砂、石等），要按规定　注浆同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的　表面以下，保证孔中气体能全部逸出。　进行取样检测，检测合格后方可使用。　注浆时需加入早强剂和膨胀剂，以提高注浆体早期强度和增大土钉　土钉钢筋和面层网筋的强度必须满足规范要求。为增强土钉钢筋与　与孔壁土体的摩擦力。　砂浆（细石混凝土）的握裹力，土钉钢筋采用ＨＲＢ３３５级或ＨＲＢ４ｏｏ级热　９）铺设钢筋网。在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片应牢固固定　轧变形钢筋，直径在１８—３２ｍｍ的范围内。钢筋网宜采用ＨＰＢ２３５级钢筋，　钢筋直径宜为６－１Ｏｍｍ，钢筋网间距宜为１５０－３００ｍｍ。　在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插人土中的钢筋　固定，在混凝土喷射下应不出现振动。　水泥品种和标号应满足工程使用要求。当加入速凝剂时，应考虑水　泥与速凝剂的相容性。喷射混凝土应优先选用强度等级不低于３２．５的硅　钢筋网片可用焊接或绑扎而成，网格允许偏差为±ｌＯｍｍ。钢筋网铺　酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，因为这两种水泥的Ｃ３Ｓ和Ｃ３Ａ含量较高，同　设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或２００ｍｍ，如为搭焊则焊长　速凝剂的相容性好，能速凝、快硬，后期强度也较高。　不小于网筋直径的１Ｏ倍。　砂、石子：采用细度模数不小于２．３的中砂和粒径不大于１２　ｉＴＵＦＩ的细　１０）喷射混凝土面层。喷射混凝土时喷射顺序应自下而上，喷头与　受喷面距离宜控制在０．８—１．５ｍ范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢　石。砂含泥量不大于３％，石子含泥量不大于２％。石子采用卵石或碎石　均可，但以卵石为好。骨料级配对喷射混凝土拌合物的可泵性、通过管　筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空　隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一　道的流动性、在喷嘴处的水化和对受喷面的粘附，以及最终产品的表观　密度都有重要影响，为取得最大的表观密度，应避免使用间断级配的骨　次喷射厚度不宜／］＇，￣４０ｍｍ。喷射混凝土前应先向边壁土层喷水润湿，喷　射时应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度，防止混凝土塌落。　料。　为保证喷射混凝土的厚度，可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋　３施工技术要点　作为标志加以控制。当面层厚度超过１００ｍｍ时应分二次喷射，每次喷射　１）施工工艺：编制施Ｔ方案及施１＝准备一工作面开挖一清理边　厚度宜为５０—７０ｍｍ。喷射混凝土终凝后２ｈ，应根据当地条件，采取连续　坡—孔位布点一成孔—安设土钉钢筋一注浆—铺设钢筋网一喷射混凝土　喷水养护５—７ｄ天，或喷涂养护剂。土钉墙支护最下一步的混凝土面层宜　面层—开挖下一步。　插入基坑底部以下，深度不小于０．２ｍ，在基坑顶部也宜设置宽度为１—２ｍ　根据不同土性特点和支护构造方法，上述个别顺序可以变化。　的喷混凝土护顶。　２）工作面开挖。土钉支护应按设计规定的分层开挖深度按作业顺　土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包　序施工，在完成上层作业面的土钉与喷混凝土以前，不得进行下一层深　括地表排水、支护内部排水以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态　度的开挖。当基坑面积较大时允许在距离四周边坡８—１０ｍ的基坑中部自　并减轻作用于面层上的静水压力。基坑顶部四周可做散水和排水沟，　由开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调。支护分层开挖深度和施　坑内应设置排水沟和集水坑，并与边壁保留０．５一ｌｍ的距离，集水坑内　工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在　积水应及时抽出。如基坑侧壁水压较大时可在支护面层背部插入长度　限定的时间内完成支护，即及时设置土钉和喷射混凝土。基坑在水平方　４００—６００ｍｍ、直径不小于４０ｒａｍ的水平导水管，外端伸出支护面层，间距　向的开挖也应分段进行，可按１ｏ＿２嘶分段。　１．５—２ｍ，以便将混凝土面层后的积水排出。　３）清理边坡。基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进　行切削清坡，以达到设计规定的坡度。　（下转第９５页）　箍霾　应用科学　９５　底部排污，主要排除底部沉积物，同时起到减少浓缩物的作用；②间隔　３其他若干意见　一段时间取锅水样化验，分析含盐、总碱、ｐＨ值是否超标，确定是否表　１）软水池（箱）的水质监督不可忽视。不少锅炉用户经处理过的　面排污；③表面排污（或以底部排污代替）后再取样化验。如此循环直　合格软化水进入软水池（箱）储备后失效，硬度或氯根升高，甚至二者　至各项合格。　同时增高，硬度几乎接近原水，氯根大大超过原水。产生这种情况有多　４）关于排污量的计量。给水进入锅炉后，由于不断蒸发而浓缩，　种因素。　使得炉水的含盐浓度比给水高得多。增加排　亏量，可使炉水含盐浓度降　就硬度增高而言有以下原因：①金属制作的软水池（箱）没有防腐　低，从而提高蒸汽品质，但使热损失增加和补给水量增大。以化学软水　措施，钢板铁皮锈蚀（同时大量铁离子带进锅筒造成腐蚀）；②用混凝　为补给水的＿ｌＬ业用汽锅炉，排污率推荐为３—１０％，计算公式：　土砌成或批面的软水池（箱）破裂，钙离子大量涌入；③软水池（箱）　ｐ　ｐｗ＝等×１００％　遭受外界污染，长期不作清洗；④交换器系统管道阀门内漏或误操作，　式中：ｐ　ｐｗ＿—　｝污率，％。ｐ　ｐｗ￣＞０＿３％。　原水混入软水池（箱）。　Ｄｐｓ——排污量，ｔ／ｈ；　就氯根增高而言有以下原因：①离子交换器再生后未正洗或清洗不　Ｉ卜一蒸发量，　。　净，废盐水带进软水池（箱）；②交换器系统管道阀门误操作或内漏，　综上可得，排污计量可通过以下ｉ种计算确定：　盐水混人软水池（箱）；③遭受外界污染、长期未清洗等。　①水位表水位高度计量法：　所以，尽管离子交换运行正常出水合格，倘若不把好软水池（箱）　ＤＦ）ｓ　＝Ｌ’Ｄｉ’Ｈ。ｐ　的水质监督关，则会“前功尽弃”，不合格水仍然进入锅炉。因　式中：Ｄｏｓ　——每次排污量，ｋｇ；　此，建立软水池（箱）定期监督制度是保证水处理效果不可缺少的一　Ｌ——上汽包长度，ｍ；　环。　Ｄｉ——上汽包内径，ｍ；　软水池（箱）水质监督两项：残硬和氯根，以残硬达到国标，氯根　Ｈ——水位计下降高度，ｍ；　接近生水为合格，如发现异常则分析原因对“症”下药，化验间隔期可　Ｐ——排污压力下饱和水的密度，ｋｇ／ｍ，。　每班一次也可每周一次抽查。　②排污阀开启时间计量法：在按上法测算每次排污量Ｄｐｓ的同时，　２）关于锅炉容水量。锅内加药上水时的药量计算、酸洗或碱煮时　记下排污阀（全开）的开启时间ｓ（秒）计算出排污量ｋｇ／ｓ。　的药量计算等都需要已知锅炉容水量。一些锅炉用户或因技术力量有限　③排污池排污体积计量法：　或因过于繁琐不愿计算，使估算容水量误差很大，对此应根据锅炉设计　Ｄｐｓ　＝Ｓ　‘Ｈ　‘Ｄ。　制造单位提供的有关资料进行确定。　式中：Ｓ　——　Ｆ污池截面积，ｍ２；　３）关于结垢腐蚀程度的规定。作为水处理效果衡量标志之一，在　Ｈ　——排污水位深度，ｍ。　《锅炉化学清洗规则》中对水垢厚度、锈蚀程度均有明确规定。如当锅　为方便锅炉用户，建议由锅炉设计制造单位将结果注明在使用说明　炉受热面被水垢覆盖８Ｏ×１０　以上，且平均水垢厚度达到或超过一定数　书中。如水位表水位下降１００ｍｍ￣污量为多少，排污阀（全开）开启每　值时，均应进行化学清洗处理。　秒排污量为多少。　４）关于水处理工作的综合评定。①普及率：防垢防腐措施可靠，　工业锅炉的排污率每增大１％，燃料的消耗量就增）Ｊ￣ｌｏ．３％。这样既浪　因炉因水制宜；②达标率：监督项目齐全，控制正确，符合标准；③有　费了燃料且不能正确评价锅炉的能源消耗及综合管理水平。因此，在水　效率：结垢厚度与腐蚀深度在允许范围内；④持证率：水处理人员经考　质符合国家标准的前提下，尽量减小排污量，是锅炉安全经济运行的基　核合格，持证操作；⑤完好率：水处理设施运行正常，工艺合理（包括　本原则之一。　加药）；⑥合格率：取样与化验结果正确，排污合理。　（上接第７９页）　土钉墙支护的施工监测至少应包括下列内容：①支护位移的测量；　４施工质量控制　②地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察；③附近建筑物和重要管线　１）注浆强度检验。用于注浆的水泥砂浆强度用７０７ｎⅡｒＪ×７０．７ｒｍａｘ７０．７ｒｍｎ　等设施的变形测量和裂缝观察；④基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变　立方体试件经标准养护后测定。每批至少留取３组（每组３块）试件，检　化。　Ｎ３ｄ和２８ｄ强度。　监测过程中应特别加强雨天和雨后的监测，以及对各种可能危及　２）喷射混凝土质量控制。喷射混凝土厚度，可采用凿孔法作为检　支护安全的水源进行仔细观察。在支护施工阶段，每天监测不少于１—２　查依据，也可以用混凝土厚度标志或其它方法检查，有争议时以凿孔法　次。在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下可适当减少监测次数。施　为准。检查数量为每１００ｍ取１组，每组不少于３个点，其合格条件可定　工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。　为：全部检查处厚度平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚　对于土钉墙基坑支护工程，监测工程是非常必要的，最为直观和最　度的８０％。　为重要的监测是土钉墙顶面的水平位移和垂直位移。对土体内部变形的　喷射混凝土强度可用边长ｌｏｏｍｍ立方试块进行测定，制作试块时应　监测，可在坡面后不同距离的位置布置测斜管，用测斜仪进行观测。其　将试模底面紧贴边壁，从侧向喷入混凝土，每批至少留取３组（每组３　它的监测项目，如土钉应力、土压力和面层应力等，可根据实际工程的　块）试件。　需要选择。做好施工期间的监测，可以达到信息化施工的目的，对保证　３）土钉的抗拔试验。土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试　工程质量和安全具有重要的意义。　验，应在专门设置的非Ｔ作钉上进行抗拔试验直至破坏，用来确定极限　荷载，并据此估计土钉的界面极限粘结强度。　每一典型土层中至少应有３个专门用于测试的非工作钉。测试钉除　其总长度和粘结长度可与工作钉有区别外，应与工作钉采用相同的施工　工艺同时制作，其孔径、注浆材料等参数以及施工方法等应与工作钉完　全相同。测试钉的注浆粘结长度不小于工作钉的二分之一且不短于５ｍ，　在满足钢筋不发生屈服并最终发生拔出破坏的前提下宜取较长的粘结　段，必要时适当加大土钉钢筋直径。为消除加载试验时支护面层变形对　参考文献　粘结界面强度的影响，测试钉在距孔口处应保留不小于ｌｍ长的非粘结　［１］Ｅ步云．土钉墙设计岩土工程技术，１９９７，４．　段。在试验结束后非粘结段再用浆体回填。　［２】陈肇元，等．土钉支护在基础工程中的应用，北京：中国建筑工业出版社，２０００　５施工监测　［３】程良奎，扬志银．喷射混凝土与土钉墙．北京：中国建筑工业出版社，１９９８．