杨　征

摘要：土钉墙支护与喷锚支护因其在支护施工中的可靠性、可行性与经济性，在现代的边坡基坑及隧道等支护工程中得到了广泛的应用。土钉墙支护与喷锚支护在型式上是相似的，但也有各自的特征和使用范围。文章通过对土钉墙支护和喷锚支护的构造组成和作用机理的分析，阐述了两者各自的优劣特点和适用范围，以指导实际应用中的正确选择。

关键词：土钉墙支护；喷锚支护；挡土支护技术；锚杆；锚索

中图分类号：TU942

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)17-0179-02

土钉墙支护与喷锚支护因其在支护施工中的可靠性、可行性与经济性，在现代的边坡基坑及隧道等支护工程中得到了广泛的应用。土钉墙支护与喷锚支护(特别是非预应力锚杆喷锚支护)在型式上是相似的，都是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔然后安设锚钉或锚杆(索)。二者从表面看有着很多相似之处，具有共性一面；另一方面，各自又有各自的特征和使用范围，具有个性的一面。由于二者的共性和个性，使我们在应用中有选择的可能性和必要性，而且能够借鉴两者各自的优点，设计复合支护结构，以满足各种复杂施工现场和环境的要求。其实，这种所谓的复合支护结构在实际应用中是较普遍的。现在先对二者进行简要的分析，然后在此基础上得出二者的异同点及适用条件。

一、土钉墙

土钉支护(soitnailing)，是新兴的挡土支护技术，最先用于隧道及治理滑坡，20世纪90年代在基础深基坑支护中应用。土钉墙是将短而密的土钉(钢筋、钢管)置入被支护的土体中，通常辅之以喷射混凝土面层。被支护土体置入土钉后得到加固改善而形成土钉墙。土钉墙是抵抗其后土压力的承载体，近似于重力式挡土墙。土钉墙后的土压力是使土钉墙变形、位移、倾覆的动力。土钉的长度取决于基坑的深度和土质情况，一般为基坑深度的0.5～0.8倍。

土钉支护工艺，可以先锚后喷，也可以先喷后锚。喷射混凝土在高压空气作用下，高速喷向喷面，在喷层与土层间产生嵌固效应，从而改善了边坡的受力条件，有效地保边坡稳定；土钉深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用，有效地提高周围土的强度，使土体加固变为支护结构的一部分，从而使原来的被动支护变为主动支护；钢筋网能调整喷层与锚杆应力分布，增大支护体系的柔性与整体性。

土钉支护的施工工艺流程是：按设计要求开挖工作面，修正边坡；喷射第一层混凝土；安设土钉(包括钻孔、插筋、注浆、垫板等)；绑扎钢筋网、留搭接筋、喷射第二层混凝土；开挖第二层土方，按此循环，直到坑底标高。

土钉施工机具采用螺旋钻、冲击钻、地质钻、洛阳铲等。其施工要点是：按设计图的纵向、横向尺寸与水平面夹角进行钻孔施工；钢筋要平直、除锈、除油；注浆材料用水泥或水泥砂浆，水泥砂浆配合比为1:1—1.2(重量比)，水灰比宜为0.4—0.45；注浆管插到距孔底250～500mm，为保证注浆饱满，在孔口设止浆塞：土钉应设定定位器，以保证钢筋的保护层厚度。

土钉支护适用于水位低的地区，或能保证降水到基坑面以下；土层为粘土、砂土和粉土；基坑深度一般在15m左右。

二、喷锚支护

喷锚支护(shot-anchoring protection)，其形式与土钉墙支护类似，亦是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔，但不是埋设土钉，而是锚杆，借助锚杆与周围土体间的粘聚力，使与边坡土体形成复合体共同工作。

喷锚支护是以圆弧滑动面以内的土体为研究对象，将其分成若干个垂直的土条，该土体的自重w土钉墙支护与喷锚支护因其在支护施工中的可靠性、可行性与经济性，在现代的边坡基坑及隧道等支护工程中得到了广泛的应用。土钉墙支护与喷锚支护(特别是非预应力锚杆喷锚支护)在型式上是相似的，和该土体上的地面荷载是该土体下滑失稳的动力，而圆弧滑动面上的总抗剪力和作用于该土体上的总锚固力是该土体下滑失稳的抗力。被研究的土体沿滑动面下滑的平衡状态是：下滑抗力≥下滑动力。

喷锚支护实际上可分为两大部分：一部分是喷混凝土；一部分是设锚杆。在基础开控后，将岩石或土体表面清理，然后立刻喷上一层厚3～8cm的混凝土，防止围岩或土体过分松动。如果这层混凝土不足以支护围岩，则根据情况及时加设锚杆，或再加厚混凝土的喷层。

喷混凝土的施工工序是：首先清理支护面(为了提高喷层与支护面的粘结，并减少回弹，有的国家在岩体表面先喷一层厚约1cm、水灰比较小的砂浆，或喷2～3cm含水泥量较高的混凝土)。喷完底层后，即可分层喷混凝土，每层厚度约3～8cm，每层喷完之后，应将回弹、松散料加以消除。每层喷完之后，头7d内应喷水养护，正确的养护是保证混凝土强度所必不可少的。第一层喷完之后，常加设锚杆，再挂钢筋网，然后再喷第二层以至第三层混凝土。

喷混凝土的方法有“干喷”、“湿喷”两种。干喷是将水泥、砂、小石等干料拌和好，装入喷射机中，用压缩空气通过输料管，把拌和物送到喷嘴处加上溶有速凝剂的水，喷射出去；湿喷是将水泥、砂、小石及水等拌和好，装入喷射机中，送到喷嘴处，在喷嘴处再加上溶入水的速凝剂喷射出去。上述两种方法各有优缺点，目前我国多数工地仍然采用干喷。

混凝土配比一般为水：水泥：砂：石：速凝剂为0.35～0.5:1:2:2:0.03。正确选用配合比和正确操作养护是提高混凝土强度的基本方法。此外，还可以在喷射混凝土中加入钢纤维，这样将大大改变喷混凝土层的韧性及抗拉强度，使之能够承担较大的荷载。

锚杆与锚索有各种不同的形式。按材料分，有金属锚杆、木锚杆；按受力情况分，有不加预应力锚杆和预应力锚杆。锚杆与锚索各有不同，锚杆一般都较短，不超过10m，锚索则可以较长，如有的长达30～40m；锚杆一般受力较小，每根锚杆几吨至十余吨，锚索受力则较大，一组锚索受力可达几十吨甚至上百吨。

所有各种锚杆锚索均要求先钻孔，然后才能安设。锚杆的孔径较小，钻孔的费用较小，一般间距较小；锚索要求的孔径较大，可大到150mm，钻孔的费用较大，一般间距较大。锚杆与锚索的类型多样，主要有楔缝杆、涨壳式锚杆、倒楔式锚杆、开缝管式锚杆、树脂锚杆、砂浆锚杆、预应力锚索等。

三、二者的区别

由以上两种结构的组成构造和作用机理可以看出，正是因为喷锚支护和土钉墙支护的作用机理不同，设计思想和方法也不同，造成了支护的适用对象范围的不同，从而也造成了造价的不同。

土钉墙是埋设土钉，使边坡与土体形成复合体共同工作，适用于无水的基坑，起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，基坑深度不宜大于12m。喷锚护壁埋设的是锚杆(预应力和非预应力)，主要利用的是锚杆与周围土体之间的粘聚力。喷锚支护一般用于土质不均匀、不稳定土层、地下水位较低、埋置较深、基坑深度在18m以内时采用；对硬塑土层，可适当放宽；对风化页岩、页岩开挖深度不受限制，但不适用于有流砂土层和淤泥质土采用。目前，喷锚支护已广泛采用，锚杆喷射混凝土支护技术适用于矿山井巷交通“隧道”、水工“隧洞”和各类“洞室”等地下工程，也适用于大部分岩土边坡锚喷支护的施工。

设计的锚杆一般是钢绞线束。土钉墙不施加预应力，锚杆可施加预应力。土钉全长范围内受力，锚杆分为自由段和锚固段。土钉复合整体作用，个别失效，整个土钉墙影响不大；而各锚杆为重要受力部位，失效影响范围大。土钉墙面板基本不受力，锚杆护墙面板和立柱受力较大。

土钉墙与喷锚支护相比，前者构造较简单、成本相对要低些，一般适用于土质较好、放一定坡度的情况；后者在不适宜有较大放坡的情况下采用，且后者要求锚杆前端嵌入坚实可靠的岩土层，才能起到支护的作用，要不然就转化为土钉墙了。

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作者简介：扬征(1980-)，女，北京人，北京交通大学工程师。研究方向：基本建设项目施工技术和工程项目管理。