土钉墙支护深基坑施工工艺
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摘要：基坑土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。由于其具有经济、施工快捷等优势，在我国得以迅速推广应用。所谓土钉墙支护就是用加固和锚固现场原位土体的细长杆件（土钉） 作为受力构件，与被加固的原位土体、喷射混凝土面层组成的支护体系。
关键词：深基坑支护；施工；土钉墙
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
Abstract: The soil nailing retaining wall is developed in recent years for soil excavation and slope stability of a new retaining structure. Due to its economic, quick construction and other advantages, is widely used in our country. The soil nailing wall is the use of reinforcement and anchorage of in-situ soil slender bars (soil) as the stress component, and in situ soil, reinforced shotcrete layer composed of supporting system.
Key words: deep foundation pit; construction; soil nailing wall
近几年来，土钉墙支护在我省发展较快，多次用于工业与民用建筑的基坑支护工程中，并与其他支护方法联合使用，均取得了良好的效果，获得了显著的社会效益和经济效益。
1.土钉墙支护的特点
在水利工程中，为了维护边坡的稳定，防止江河堤坝的崩塌和水土流失，常用砌筑石块法或用浇筑砼墙等施工技术来加以解决。
1） 采用本工法进行深基坑围护施工时，无需设支撑，坑壁变形较小，对周围环境影响较小。
2） 施工时可随基坑挖土同时埋设土钉与挖土基本同步施工。
3） 井点降水可保持基坑干燥、提高挖土、运土的效率。
4） 施工工艺及施工工具简单、结构稳固、质量可靠。
5） 同比效益较明显。
6） 稳定可靠，支护后边坡位移小，水平位移一般为基坑深度的0.1％～0.2％，最大不超过0.3％，超载能力强。
7） 总工期短，可以随开挖随支护，基本不占用施工工期。
8） 费用低，经济，与其他支护类型相比，工程造价降低10％～40％左右。
2.土钉墙支护的应用范围与适用条件
2.1 土钉墙支护的应用范围
1） 托换基础。
2） 基坑或竖井的支挡。
3） 基坑工程抢险。
4） 斜坡面的稳定。
5） 与预应力锚杆相结合做斜面的防护。
2.2 适用条件
土钉墙支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的粘性土，胶结或弱胶结（包括毛细水粘结） 的粉土、砂土和角砾、填土；随着土钉墙理论与施工技术的不断成熟，在经过大量工程实践后，土钉墙支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用，并可与混凝土灌注桩、钢板桩或在地下水位以上的土层与止水帷幕等配合使用进行支护，从而扩大了土钉墙支护的使用范围。采用土钉墙支护的基坑其深度不宜超过18m。
3.土钉墙支护的作用机理及工作性能
土钉通过滑裂面将坑周土体加固，土钉与土共同工作，形成了能大大提高原状土强度和刚度的复合土体，如同重力式挡土墙。在土体受力条件改变的情况下，土体必然发生相应变形，通过土钉加固体与土的摩擦力，使土钉被动受拉而给土体以约束加固使其稳定，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组成。面层是复合土钉支护系统中的重要的组成部分，它的主要作用为承受水土压力、土钉端部拉力、地面超载引起的荷载以及限制土体坍塌等，所以对面层进行受力分析和设计是非常重要。但是，国内外无论是土钉支护还是复合土钉支护，对面层的工作机理和受力分析研究的都比较少，面层的设计方法和施工多采取经验方法。
针对复合土钉支护型式中的一种———止水帷幕与土钉联合支护，国内某些学者提出了面层的计算方法，对其进行受力计算并推导出计算公式。他们认为：在土钉与止水帷幕联合支护中，混凝土面层和止水帷幕共同承受边坡水土压力、土钉端部对其的拉力以及地表超载等荷载。在计算过程中可按照弹性板来计算，但是计算过程较为复杂。由于面层在整个支护面上与地基紧密接触，与地基共同变形，符合弹性地基梁的概念，并且从模型试验中观测到面层的变形主要为弯曲变形，在基坑底部处破坏。因此，为简化计算，将弹性板按水平方向和竖直方向分别简化为发生弯曲破坏的弹性梁，计算模型采用温克尔地基模型。然后根据基本条件列方程，结合边界条件进行求解。面层水平方向计算模型称为水平向地基梁，竖直方向计算模型称为竖直向地基梁。
1） 任何一种支挡结构类型的设计，必须与基坑开挖方式土应力释放的工况相吻合。这就除了研究地层条件荷载条件以下，必须明确支挡结构的工作机理。尤其矛盾的是设计的支挡方式是确定的唯一的，而基坑开挖顺序与工况却是变化的，开挖顺序不同造成应力条件不同，后期坡顶荷载的变化，基坑使用情况的变化，地下水的变化，土质本身条件变化造成强度指标的可能折减，都造成了这种复杂性。
2） 单一支挡结构由于工作机理的确定，针对单一边坡条件的话其设计方法已趋成熟。虽然还存在着这样或那样的不足，但与工程实践的接近已是不争的事实。单一悬臂桩支挡，单一土钉墙支挡结构的设计与实践被广泛应用，虽然局部塌整体失稳的工程有报，但已是背离客观的个别现象而已。
3）多层反力支点拉单排桩是何支挡结构？是复合支挡结构，由排桩与锚杆两种构件维持工作，这种设计方法为成熟之法。
4） 微型桩与土钉墙是何种支挡结构？复合支挡结构。微型桩发挥何种作用？只能假设无有土钉单一微型桩支挡结构在各工况之下表现出来的变异；这种复合支挡结构肯定是在单一支挡结构不足以表现的前提下发挥一个互补作用，这个互补作用要在多种工况之下的递进互补为主，所以这种复杂性要求设计人必须能识别互补交叉的的弱点，用包络线的方法来弥补之。
4.施工质量要求及验收标准
1） 认真讨论支护技术方案，做好向施工人员技术交底工作，使大家明确施工工艺，技术要领和质量标准。
2） 对土钉的安装、注浆、喷混凝土、焊接等关键工序实行工程技术人员跟班作业，确保质量符合设计要求。
3） 实行全面质量管理，对每一道工序严把质量关，分合以下质量标差±100mm，孔径允许偏差±50mm。
5.施工监测
采用闭合法，要求三等水准精度。在远离基坑边线15m 外选定基准点，在基坑周边及马路、管线沟边设置观测点，并记录观测结果与原始数据的差值即为总的位移量；根据时间与变形增量绘制位移曲线，以7d 为一周期，每周期绘制一次 S- t 曲线图；检测结果评析。方向线交汇法，二级导线精度。每次观测结果与原始数据的差值即为总的位移量；根据时间与变形增量绘制位移曲线，以7d 为一周期，每周期绘制一次S- t 曲线图；检测结果评析。根据基坑开挖、支护的进度计划，基坑检测分为3 个阶段，根据不同施工阶段诱发基坑形变程度的不同，确定相应的观测频率：第一阶段：土方开挖0m ~ 4.5m 深度期间内，每 2天观测一次。第二阶段：土方开挖4.5m~9.2m 深度期间内，每天观测1 次 ~ 2 次，如出现险情，每 2h 观测 1 次，全天不间断。第三阶段：土方开挖、支护完成，每2 天观测1 次（持续至土方回填完，如长时间无变化，可每周观测1次）。
6.结语
基坑土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。由于其具有经济、施工快捷等优势，在我国得以迅速推广应用。近几年来，土钉墙支护在我省发展较快，多次用于工业与民用建筑的基坑支护工程中，并与其他支护方法联合使用，均取得了良好的效果，获得了显著的社会效益和经济效益。
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