土钉墙是将做为土钉的钢管打入加固的基坑侧壁土体中，通过管内注入水泥浆液，使其内固段深固于滑移面之外的土体内部，外固端同喷网面层联为一体形成的支护结构。由于其施工简便、快速及时、随挖随支、挖完支完等特点，在软土地区的一些深基坑围护中应用了土钉墙技术。

1.工程概况

某工程需要开挖约6m基坑，工程自然地坪标高为8.9m，坑底标高为2.94 m。该工程四周场地狭小，不能直接放坡开挖，需要进行基坑支护。经验算，水泥搅拌桩、松木桩不能满足抵抗土体压力的要求，若采用沉管灌注桩和搅拌桩相结合的方案，不但工期长，而且造价相对较高，综合比较后决定采用土钉墙支护技术。

2.主要施工方法及技术措施

施工工艺流程：测量、放线定位→开挖工作面、修整边坡→土钉的施工→绑扎钢筋网、连系筋→喷射混凝土。

2.1 测量、放线定位。

先用测量仪器准确定出水池外壁轴线位置，预留工作面，用石灰标出开挖线。

2.2 开挖工作面、修整边坡。

土方应按分层、分段、对称、均衡的原则进行开挖，每层土方开挖高度应小于1.5m，边坡预留15～20cm，厚土层用人工开挖并修整坡面后进行土钉支护。

图1 土钉竖向布置示意

2.3 锚杆（土钉）施工方法的确定

根据设计图纸，土钉墙的锚杆所处的土层为填土层和粉质粘土层，且多处于粉质粘土层。锚杆所处土层低于地下水位，由此可选定锚杆的成孔工艺宜采用水作业钻进法。水作业钻进法：施工时在钻杆外设有套管，钻出的泥渣用水冲刷出孔。本方法的优点：成孔过程中的钻进、出渣、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土，适合用于各种软硬土层，特别适合于有地下水或土的含水率大及有流砂的土层。缺点是施工现场积水较多，因此在施工过程中应做好排水工作。

2.4 拉杆安设

本工程使用φ28钢筋作为拉杆，拉杆应由专人制作，要求顺直。钻完后应尽快地安设拉杆，以防止钻孔坍塌。拉杆使用前要除锈，钢筋如涂有油脂，在其锚固段要仔细加以清除，以免影响与锚固体的粘结。拉杆焊接采用两根帮条焊接，帮条长度不小于4d（d—拉杆钢筋直径），一般焊缝高不小于7～8mm，焊缝宽不小于16mm。孔口附近拉杆钢筋事先涂一层防锈漆，并用两层沥青玻璃布包扎做好防锈层。为将拉杆安置于钻孔的中心，防止非锚固段产生过大的挠度和插入孔时不搅动孔壁，并保证拉杆有足够厚度的水泥浆保护层，通常在拉杆表面设置定位器。定位器的间距，在锚固段为2m左右，在非锚固段多为4～5m。插入拉杆时应将灌浆管与拉杆绑在一起同时插入孔内，放至距孔底保持50cm。通常要求清孔后，立即插入拉杆，插入时将拉杆有定位支架的一面向下方，在插入钢筋拉杆后将套管拔出。如用凿岩机凿孔，则要在灌完浆后才插入钢筋拉杆。为保证非锚固段锚杆可以自由伸长，可采取在锚固段与非锚固段之间设置堵浆器，或在锚杆的非锚固段处不灌注水泥浆，采用干砂、碎石或低强度等级混凝土；或在每根锚杆的自由端套一根空心塑料管；或在锚杆的全长上都灌注水泥浆，但在非锚固段的锚杆上涂上润滑油脂等，以保证在该段自由变形，并保证锚杆的承载力不降低。以上各种做法可根据施工具体条件采用。在灌浆前将钻管口封闭，接上压浆管，即可进行注浆，浇注锚固体。

2.5 灌浆

（1）灌浆是土层锚杆施工中的一道关键工序，必须认真进行，并做好记录。

（2）灌浆材料用纯水泥浆，水泥采用425号普通水泥，水灰比为0.4～0.45，以适合泵送要求。为防止渗水、干缩为降低水灰比，在砂浆中掺加0.3%的木质素磺酸钙。水泥浆液的抗压强度应大于25MPa，塑性流动时间应在22秒以内，可用时间应为30～60分钟。为加快凝固，提高早期强度，可掺速凝剂，但使用时要拌均匀，整个浇注过程限在4分钟内结束。

（3）灌浆方法采用一次灌浆法，即用压力泵将水泥浆经胶管（或用1根d=30mm左右的钢管作灌浆管）压入拉杆管内，再由拉杆管端注入锚孔，管端保持高于底150mm，灌注压力一般为0.4MPa左右。随着水泥浆的灌入，应逐步将灌浆管向外拔出直至孔口，在拔管过程中应保证管口始终埋在水泥浆内。压力不宜过大，以免吹散浆液。待浆液回流到孔口时，用水泥袋纸塞入孔内，再用湿粘土封堵孔口，并严密捣实，再以0.4～0.6MPa的压力进行补灌，稳压数分钟即告完成。

2.6 绑扎钢筋网

钢筋网片规格一般为φ8@200，双向布置，为加强面层与土钉协调受力，使钢筋网牢固在边壁上，增加φ14mm的连系筋，焊成井字形，将土钉与井字架焊牢，接头部分要预留一定的搭接长度（图2），锚杆端部、连系筋、三角筋应互相焊牢（图3）。

图2 钢筋网片平展示意

图3 锚杆锁定示意

2.7 喷射混凝土

在做好土钉（锚杆）和绑扎好钢筋网后，为防止土体松弛和崩解，应立即进行面层喷射混凝土的施工。喷射混凝土的射距在0.8～1.5m范围内，从底部逐渐向上部喷射，射流方向一般应垂直喷射面。该工程采用C20混凝土，喷射混凝土的水泥含量不宜低于400kg/立方米，最大骨料尺寸不宜大于15mm。在施工搭接处应清除杂质，在喷射前用水润湿，确保喷射混凝土搭接良好，保证喷射混凝土质量，不发生渗水现象。

3.施工监测

根据本基坑工程的情况和特点，监测内容主要有以下几个方面：（1）支护体纵向位移监测；（2）基坑周边水平位移监测；（3）基坑周边沉降观测；（4）基坑周边临近建筑物沉降变形观测；（5）土钉抗拔试验及土钉应力分布测试。

3.1 基坑监测控制标准

表1 基坑监测控制标准

3.2 试验土钉抗拔力测试

土钉抗拔力试验应在锚固体强度达到设计强度的80%以上，且不低于15MPa方可进行。对试验土钉的抗拔力按极限抗拔力测试，采用YCW100油压穿心千斤顶进行张拉测试，试验前应对张拉设备标定，并需特制稳定的支座平台。土钉极限设计拉力为150KN，最大试验荷载不应超过锚筋Afptk的0.8倍。每级加荷等级与观测时间见下表2：

表2 加荷等级观测时间表

3.3 土钉应力分布测试

土钉的应力分布可采用钢筋应力计测试，在试验土钉中选取2根进行沿长度应力分布测试，在土钉主筋上每间隔2m焊接1个钢筋应力计，用导线引出，在基坑开挖或试验土钉张拉时同步观测。

4.小结

基坑边坡挖开后，应及时进行支护，缩短基坑边坡暴露时间。土钉按照设计要求制作，土钉成孔时，控制土钉水平、垂直间距误差为10cm，土钉角度误差为50。工程竣工后，经过相关部门以及专业技术人员的审核，均已经合格。同时工程的顺利竣工，使土钉墙在大型水池基坑支护的应用技术得到了进一步的推广和更新。