有关土钉墙的施工技术应用与管理
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摘要：深基坑工程的支护要严格按照设计要求和有关的施工规范、规程进行施工，而如何加强对基坑支护工程的施工管理，确保施工安全、工程质量、经济、快速是项目管理人员的基本要求。文中结合某实际深基坑工程对用土钉墙方式进行支护的设计、施工和管理进行相关关键点的阐述，为今后类似工况提供有价值的借鉴。
关键词：支护施工，土钉墙，施工管理
引言：在建筑趋向高层化，基坑向大深度发展的形势下，基坑支护的应用越来越广泛。基坑支护的形式也比较多，包括钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、自立式水泥土挡墙和土钉墙等。基坑支护选择一般根据基坑形态、设计要求、地质条件等参数来决定。除了合适的支护类型，基坑工程的成功与否，还与施工方案的合理性和正确管理有很大的关系。严格按设计计算所采用的施工工况进行施工与科学管理是保证深基坑工程达到安全、经济和技术优良的必要条件。土钉支护技术始于法国,其名称原自法文(Clouage de Sol),20 世纪90 年代以来,我国有不少专家和学者对该项技术进行了深入地研究和实际应用,证实它是一种安全可靠,经济效益可观的技术,在我国南方地区,土钉支护最大垂直坑深已达21。5m。
1 基坑工况和场地地质条件
某工程为炼钢厂的连铸工程基坑，沉池基底标高为－19.9 m.上开口尺寸为40m x44 m，下开口尺寸为26m x24m。冲渣沟基坑开挖深度为(－10.1)m x(－13．55)m，上口宽14 m，下口宽4．4 m，长度约89 m。由于场地有限，不能进行放坡开挖，故拟采用有支护系统的开挖方式进行深基坑设计和施工。该场地原始地形起伏较大，高程在+25 m～+10m之间，土层分布由上至下分别为素填土(1m～2.5m厚)、粉质粘土(2m～2.5m厚)、泥质砂岩(4m～7m厚)。该场地属于长江阶地及阶地坳沟地貌。地下水类型为上层滞水(阶地区)和潜水(阶地坳沟区)，地下水位埋深－2.2 m～－2.9m。
2 土钉墙支护实施
2．1 施工工艺流程
该深基坑支护工程的主要施工工艺流程图见图1。土钉墙的主要特点是边开挖边支护，而不象其他的支护方式是预先进行支护结构的施工。这样可以大大节省工期，加快进度。土钉墙采用二次喷浆的方式保证土钉结构的整体性、面层的强度和防渗性能。
2．2 支护施工注意的问题
2．2．1 开挖与修坡
土方的开挖采用机械作业，施工中应注意尽量少扰动坡壁的原土层，一次开挖深度根据设计的钉垂直距离、地质条件以及施工机械的作业能力等综合条件来确定，开挖后，用人工及时修整。
2．2．2 初喷混凝土
边坡修整后，立即喷射第一层混凝土，其厚度根据设计要求为50 mm～ 80 mm。
每一层土钉施工按成孔 注浆、编钢筋网、二次喷浆的工作流程进行。首先用钻机成孔，注意减少土体的扰动和钻进过程中未明物体的阻挡。按设计规定的孔径、孔距及倾角成孔。成孔后及将土钉(连同注浆管)送入孔中，沿土钉长度每隔2 m设置一对中支架。注浆时先高速低压从孔底注浆，当水泥浆从孔口溢出后，再低速高压从孔口注浆。其次是编钢筋网，焊接土钉头。层与层之间的竖筋用对钩连接，竖筋与横筋之间用扎丝固定，土钉与垫板施焊。最后是按设计要求喷射第二层混凝土。这样一层土钉墙就施工完毕，继续开挖第二层土方，按此循环直至坑底标高。
2．2．4 过程控制
在连铸工程中，土方开挖由另一家单位施工，因此与支护施工如何协调非常关键。避免出现超挖或支护跟不上的情况，如果做不到先撑后挖，稍有疏忽就会出事。实际条件根据现场部分杂填土、大量砂质泥岩及施工区域狭小的情况，采用挖掘机、凿岩机施工，开设出土坡道口，机械倒运、出土。根据支护每一层的施工周期、机械的作业范围，组织开挖。每一次开挖深度严格控制在2m范围以内，要求基底平整，以便与支护机械水平作业。
对施工区域有影响的管道、构建物的资料必须收集齐全，提前编制保护或清除方案。保证施工作业过程中不出现由于地下管道、构建物的问题而引发的工程事故或误工。施工过程中出现了由于总包提供的资料不全，原出土方案中出土口位置有地下生产管道，出土口必须另设，结果增大了施工成本和难度。
土钉墙支护施工中成孔是关键。目前国内土层锚杆专用机械基础是由钻机改装的，XU-300型、600型KHYD75A电动岩石机。施工中应根据施工进度的要求，调整施工设备的数量及作业时间，确保工程进度。从钻孔的特点来分，又有干钻和湿钻之分，干钻主要适用于岩层、砂土层，施工速度较慢；湿钻主要适用于粘土层，施工速度较快。在该基坑支护工程施工中，由于地形起伏较大，因此两种方式均有使用，效果也较理想。但是对杂填土层，由于较松散，孔隙较多，湿钻成孔质量很难保证，容易出现塌孔，后来采用干钻成孔，质量基本能满足施工要求。
土钉的制作与安装是保证土钉正常有效工作的关键之一。土钉的制作应严格按图纸设计、施工规范要求验收，分批验收合格后才可以安装。土钉安装过程设专人验收，合格后方可进行下道工序，这样可以避免出现偷工减料，达不到设计要求。土钉的安装要及时、合理，以防成孔后，不立即安装，这样容易出现塌孔的现象，影响质量和进度。同时加强对现场材料的管理、控制，支护施工完成后，通过现场确认工程量进行工料分析，与实际使用材料相比较，误差基本控制在5％以内。
注浆的质量控制也是保证土钉能正常工作的必要环节。在施工中，第一次注浆采用水泥砂浆，配比为水泥：砂：水=1：0.5：0.45，注浆压力为0.2MPa～0.5MPa。在第一次注浆结束后2 h进行第二次注浆。第二次注浆选用纯水泥浆，配合比为水泥：水=1：0.45，注浆压力为1．5 MPa～2.0MPa，使浆液冲破封口薄膜及初凝砂浆，浆液注入到砂浆和土体之间，达到控制压力1 min～2 min即可结束注浆。施工中必须设专人监测注浆及压力表数值，并签字确认，才能确保注浆质量。钢筋混凝土面层施工要严格按图纸设计、施工规范要求验收，要求边坡平整，喷射厚度均匀，可通过定点抽查混凝土层厚度来提高质量。面层施工完后须上层土钉注浆体及混凝土面层达到设计强度的70％后，方可进行下层土方开挖，切忌提前开挖。待上层混凝土面层强度达到70％后，按要求将土钉与垫板进行固定，使土钉与混凝土面层、土体形成一个整体，提高整体稳定性的效果。
降水和排水是深基坑支护施工过程中的难题，效果不理想会给施工带来很大难度，施工周期也会延长。在本次施工中，由于地下水位较低，因此采用坑内明排水的方法。首先做好坡面压顶及排水沟系统，要求平整，排水畅通，做到即使雨季地表水也不能流渗到坑内。另外，还在坑内设简易排水沟及集水井，两台大功率、高扬程水泵及时排水，确保支护施工不受影响。
安全监测环节是指导深基坑支护正常施工、避免事故发生的必要措施，在该工程的施工中采用水平位移观测的方式，基坑四周布设观测点，随着基坑深度的增大，调整观测周期，收集信息，及时进行安全分析。尤其雨季施工阶段，进行24 h安全监测，对边坡有无裂缝、渗漏点进行检查，及时修复，以防出现滑坡、坍塌，确保施工安全。
采用信息化施工的模式对施工过程中发现地质情况与勘察报告不符、墙体变形过大或按设计施工困难等情况及时与设计、勘察单位联系、沟通，及时修改、加固或补救。充分利用外部资源来完善、指导施工。因此，支护工程从施工质量、安全性论证都得到了充分的肯定。
主体结构施工完成后，对支护部分的材料进行回收利用，降低施工成本。
3 结语
过对该连铸工程深基坑支护的施工与管理，发现有不少跟土钉墙有关的问题需要注意，在总结教训的同时，也积累了经验，这些积累不仅对该工程的工程质量和施工管理提供了良好的保障，也希望这些经验能为将来类似的工况提供有价值的借鉴。
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