土钉墙在边坡支护中的应用
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摘要：在开挖基坑和稳定边坡过程中，常采用土钉墙的支护技术进行挡土，因为土钉墙的支护技术具有可靠、经济、施工便捷的优势，因此在国内得到了大范围应用及推广，是在墙、桩、锚支护技术后又一项新兴的支护技术。
关键词：土钉墙 支护技术 布孔 置钉
土钉墙是用自然的土体通过一定技术手段就地加固并和网版相结合而成的，土钉墙外形类似于一个重力挡墙，利用该挡墙达到对墙后土压力的抵抗作用，并以此保证开挖面的稳定性能。在一些城市的大型地下车站，通常采用土钉墙的防护体系对其进行建造，该法能够使结构受力均匀，节省成本，并缩短施工周期，对地下及边坡支护有重要作用。
一、土钉墙支护特点及作用机理
土钉墙的边坡支护技术是近年发展起来的一种新型挡土结构，对土地的开挖和边坡的稳定有促进作用，因该技术性能稳定，适用范围较广，因此得到了广泛推广应用。现结合工程经验，对土钉墙在边坡支护应用中作用机理进行剖析。
虽土体自身抗拉、抗剪强度较低，但土体本身保持着结构的整体性，因此在开挖基坑时候，土体有能力存在一个使边坡保持原有直立状态的一个临界高度，在这个临界高度超过土体本身所能承受的最大值时，坡体将会发生突发性破坏。土钉墙技术正是通过在土体里安置一定分布密度和长度的土钉与坡上土体共同作用，增加土体的自身强度。通过土钉墙的支护，不仅土体的整体刚度会有所提高，而且还会增加土体抗拉、抗剪的能力，使土体自身强度通过相互作用得到明显改善。土钉墙支护不仅会使土体塑性变形发展阶段有所延迟，而而且还会防止坡体发生整体塌滑。土钉在支护过程中主要有以下几点作用：（1）土钉能够对土体起到骨架支护作用，制约土体滑落，将复合土体变成一个整体；（2）土钉在土体中能够起到应力扩散与传递的作用，能有效延迟开裂区的发展；（3）能够约束坡面变形，使边界约束能力有所加强。
土钉墙的施工技术较传统支护技术有较大改善，现结合工程实践，分析该施工方法所具有的优点。
1.在土钉墙施工过程中，可以和开挖土方流水施工，节省施工时间，缩短施工周期；
2.为使土体的自稳定作用得到充分发挥与应用，该技术采用分层开挖、支护的手段，有力的约束和限制了边坡的变形和位移，并有效地降低了对周围建筑物造成的影响。
3.土钉墙支护工艺简单，施工全过程安全稳定。因土钉制作工艺简单便捷，在实际施工过程可根据现场勘测情况和发生的特殊情况及时更改设计图纸，能够很好的应对突发事件及恶劣环境等不确定因素造成的影响。
二、土钉墙的施工顺序
1.开挖
在土钉墙的支护过程中对其进行分层开挖。在对各层进行开挖施工前，一定要确保上层面的土钉与喷射混凝土已完成施工，否则下一层不得进行深度开挖。在对每层进行开挖过程中，保证该层所开挖的深度在土钉以下0.5m，对超挖现象严格禁止。在用机械工具对土方进行作业时，注意避免边壁超挖现象，并防止边壁上土体发生松动，对边线较长的基坑，可采用分段方式对其进行开挖，其长度保持在10到20米。
施工过程中，对边壁上土体要最大限度的减小其裸露时间，对于没有天然粘结力或含水分较高的粘性土及其他无较强自稳力的土体，要及时高效的采取支护措施。在处理开挖过程中出现的原设计与土质不符情况的，要及时将此信息反馈到设计单位，待查明原由制定出新的解决方案时，再开始施工。
2.边坡清理
在基坑开始开挖后，对坡度不符合设计要求或边壁不整洁的情况，要使用铲锹或其他小型机具对基坑的边壁进行清整，使坡度达到设计要求。
3.孔位布点
在土钉成孔之前，对孔定位要按照设计规则制定，并对孔位进行编号标记，同时控制孔位的偏差在50mm之内。
4.成孔
使用钻机及其他工具对土钉进行成孔，并确保孔深、孔距、孔径、倾角是在一定设计要求下完成建造的。对含水量较大或有较厚杂填土不适合采用人工成孔的，可以钢管替代钢筋，采用机械将其打入土层内部。在钢管上要钻出直径8到10mm的出浆孔，各孔之间间隔300mm，以梅花形形状将其布置成型。为增加钢管抗拔能力，要将钢管前端部分制成锥形，使将管打入时的摩擦阻力尽可能的减小。
在成孔完成以后要定期的对孔进行清理检查，对出现的塌孔要立即清理，可采用钻机或其他工具钻入孔内，使孔内出现的塌土及时清除掉，以能保证成孔满足设计深度要求。清孔过程一定要缓慢仔细，并认真观察，避免塌孔再次发生，标记好已发生坍塌的孔，在对其注浆时注意二次注浆，保证孔内浆液饱满。
5.置钉
为确保钢筋处在孔的中心位置，可在钢筋上安置定位架，使其间距在3米左右，注意所安置的支架不能妨碍浆液的自由流动。
6.注浆
在土钉钢筋的安设质量确保达标以后开始注浆。在成孔完成后立即将土钉钢筋安置孔内，并使用高压、重力等方法将水泥砂浆注入孔内。利用重力注浆时，以浆满孔为止，并对其酌情进行补浆；以压力进行注浆时，常采用二次注浆方法，同时在钻孔口位置安置排气孔及浆塞，提前将注浆导管插入孔中底部，采用低压开始对其注浆，同时缓慢撤出导管，并保持导管的出浆口在浆体液面以下，能够确保孔内气体可以全部溢出不会影响注浆。在导管接近孔口时候采用高压对其注浆，高压时间保持在3到5分钟；采用钢管时通常采用高压注浆方式，浆满后将钢管及时封堵，使管内压力缓慢扩散开来，同时，为使注浆体的早期强度得以提高，在注浆过程中可加入早强剂进行防治。
7.钢筋网片的铺设
钢筋网片由直径8mm的圆钢点焊接而成，网格偏差不允许超过20mm。在钢筋的铺设过程中，各边搭接长度均在300mm左右。坡面与网面留有20mm间隙。用直径25mm的井字加强钢筋与土钉的钢筋端部焊接牢固，在面层钢筋网上先喷一层混凝土，再按照设计图纸对面层钢筋网固定、绑扎。将钢筋网片与边壁在符合设计厚度要求的前提下牢固固定。
8.喷射混凝土面层
利用干喷法在工程上喷射一层混凝土，喷射顺序由上至下，受喷面与喷头距离在1.5米之内，垂直受喷面对其进行喷射。钢筋网片在铺设前都要进行一次初喷，铺设网片后还要对其再次喷射，为避免混凝土发生塌落，在喷射过程中对其加入速凝剂，以此使喷射混凝土时凝结时间缩短。对混凝土的喷射厚度，可通过已经插入土内的钢筋网片的钢筋做标志对其控制。在混凝土喷射结束两小时候，要通过对其连续喷水的方式对其进行养护，养护时间在14天以上。
三、土钉墙支护质量保护措施
采用土钉墙支护过程中，为避免边坡裸露的土地发生塌陷事故，对裸露土体注意应采取以下的防护措施：
1.基坑周围禁止增加任何载荷；
2.开挖过程中，水平方向要分小段对其间隔开挖；
3.在开挖之前，在沿着开挖面方向垂直击入钢管或钢筋，或者对其注入砂浆用来加固土体。在土钉注浆过程中，要求整个钉孔注满砂浆，避免土钉因砂浆不满而减弱作用，使土钉墙的稳定性受到削弱。同时，土钉墙的施工也受到地下水的影响，因此，在施工过程中要及时排除地下水，确保地下水位不超过开挖面。
在施工过程中，施工人员的人身安全问题是不容忽视的。国务院为保障工程安全施工，颁布了《建筑安装工程安全技术规程》，在土钉墙支护的施工过程中，施工单位一定要注意按照规范进行施工操作。工程操作人员在操作实施前，对施工机械一定要做全面检查和修护，操作过程中严格遵守机械设备的规程要求。在施工过程突遇恶劣天气如暴雨时，施工单位务必做好防洪、排涝工作，对基坑内积水及时排出，禁止存水。
在传统施工过程中，基坑稳定性和边坡强度往往不能得到有效解决，采用土钉墙施工技术后，能有效地解决上述问题，并确保施工的安全稳定性。除此之外，土钉墙施工方法能够将土体自承能力得到充分发挥，与其他支护手段相比，土钉墙施工技术造价低廉，施工简便。所以，在条件合适的情况下，尽量采取土钉墙支护技术手段，以此便可节省大量投资。
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