浅析湿法作业在冀南地区土钉墙施工中的应用

 浅析湿法作业在冀南地区土钉墙施工中的应用

赵建龙

中冶地勘岩土工程有限责任公司，河北邯郸  056003

【摘要】结合冀南地区特殊地质条件、环保要求以及工程施工经验，分析探讨湿法作业在土钉墙施工中的应用，与常规土钉墙施工方法进行对比，详细阐述湿法土钉墙施工工艺流程，总结施工要点，确保土钉墙施工质量达标，满足设计要求，保证基坑安全。详细分析了土钉墙施工湿法作业常见问题及解决措施，对类似工程施工具有一定的参考和借鉴意义。

【关键词】湿法作业 土钉墙 施工工艺 

1 前言

近年来，城市发展对地下空间利用要求越来越高，基坑支护规模越来越大，施工技术要求越来越高，一定程度上促进了基坑支护施工技术的发展，同时施工技术、工艺和方法也在不断改进，以适应在不同地区、环境及地质条件下的适用性。冀南地区土钉墙广泛应用，并对施工工艺不断改进，形成土钉墙湿法作业施工工艺，相比传统土钉墙施工工艺质量更有保证且满足环保要求。在此，对土钉墙湿法作业施工工艺做简要总结。

2湿法土钉墙简介及作用原理

2.1湿法土钉墙简介

土钉墙构造主要由土钉、面层两部分组成，湿法土钉墙施工工艺指的是土钉成孔湿法作业和面层喷射混凝土湿法作业。

传统土钉成孔方法是采用锚杆钻机使用与设计同直径的螺旋钻杆干法成孔，成孔后置入土钉，再进行后注浆。土钉湿法作业是利用水泥浆护壁，锚杆钻机成孔，成孔后通过钻杆直接注浆，后放置土钉。湿法作业土钉成孔中钻头采用与设计孔径一致的三一钻头，通过钻头出浆口完成钻进中水泥浆护壁与注浆作业。面层湿法喷射混凝土作业是利用预拌商品混凝土，通过湿喷机进行喷面的施工作业。

2.2作用机理

土钉墙支护是在土体内设置一定长度和密度的土钉，土钉注浆体与土共同工作，形成了能大大提高原状土强度和刚度的复合土体，土钉的作用就是基于这种主动加固的机理，同时在土钉外露端与面层进行连接，形成一个较为有力的墙体，土钉墙的作用就是基于这种主动加固的机理。土钉墙与土相互作用，约束了土坡的变形和破坏形态，提高了土坡的整体稳定性。综上所述，如何确保土钉施工以及面层质量是关键。在冀南东部地区地下水位较高，土层以粉土、粉质黏土、粉细砂等软弱土为主，土层含水率较高，在这样的地层中，选择土钉墙作为支护方案，就必须要保证土钉的施工质量及面层的强度达到设计要求。

3 湿法土钉墙作业特点

软弱地质条件下湿法土钉墙施工优点如下。

湿法土钉成孔质量有保证。在冀南东部地区地层多为软弱土层，土层含水率高，降水效果差，常见土钉施工质量通病如塌孔，缩径等。为解决这一难题，湿法土钉施工工艺采用1.0水灰比的水泥浆液护壁，锚杆钻机利用三一钻头钻孔方式，成孔后即可开始压力注浆，注浆完成后放置土钉。这种施工方法能有效解决土钉钻孔塌孔以及成孔后缩径的质量通病。

湿法土钉注浆质量有保证。传统土钉成孔后利用注浆管置入孔中进行重力式注浆，注浆效果因成孔质量等原因很难达到设计要求。在诸多基坑坍塌案例中，有一定比例的土钉部分杆体甚至整个杆体未发现注浆锚固体，这也是导致基坑发生位移、开裂、甚至坍塌的重要原因之一。

湿法土钉工法利用高压泵、钻杆以及开孔钻头形成注浆通路，成孔后即开始置换式压力注浆。此注浆方式既能通过孔底注浆将钻孔时产生的含泥量超标的废浆液置换，又通过由下而上压力注浆方式使注浆更为饱满，同时加固孔壁土体，注浆效果更加显著。这种施工方式不仅能够改善土钉锚固体的形成，也能通过压力注浆方式对基坑边坡松软土体起到加固作用，提高土钉墙稳定性。

湿法土钉施工速度快，效率高，避免了开挖面的长期暴露。湿法土钉的施工方式大大提高了土钉的成孔效率，土钉安装更加容易，单根土钉从成孔到注浆完成所需时间较少，基本能做到与土方开挖同步跟进，大大提高了施工速度。

湿法土钉性价比高。针对软弱地层，如采用套管法施工施工成本较高，相比之下湿法土钉更加有市场前景。

面层湿法施工质量有保证。湿法作业采用预拌细石商品混凝土，混凝土质量有保证，土钉墙面层施工强度稳定。面层湿法施工更加环保。干喷面层施工因现场拌合喷射混凝土时扬尘难以控制，且喷射时产生水泥粉末的飞溅，达不到环保要求。面层湿法作业采用预拌商品混凝土，利用湿喷机进行作业，无扬尘能够满足环保要求。

目前湿喷设备种类较多，有小型液压湿喷机，也有自动化程度较高的湿喷台车，施工具有振动小、噪声低，移动灵活等特点，通过控制空压机的喷射压力可以有效减少混凝土的回弹，从而减少材料浪费，节约施工成本，城市市区施工优点明显。

4湿法土钉墙施工工艺

4.1施工工艺流程

土方开挖→修坡→钻机就位成孔→注浆→安装土钉→编钢筋网→钉端焊接→喷射混凝土→结束。

4.2施工过程简述

4.2.1土钉杆体制作及钢筋网片编制

（1）原材料质量检验：钢筋和水泥进场后，应组织现场验收，查验产品出厂合格证明，并取样送由有相关检测资质的单位进行原材料复检，检测合格并出具材料复检报告后方可使用。

（2）面层编钢筋网：按设计要求钢筋在制网前均应拉伸调直，钢筋直径一般在6～8mm，严格按设计尺寸纵横向间距布网，网点分别用绑丝扎牢或焊接。在钢筋编网时，面层内钢筋网片应牢固固定在边壁上，钢筋网下加垫块或插短钢筋等固定钢筋网位置，一般要求钢筋网离开土坡40～50mm为宜。面层钢筋分布钢筋搭接长度不小于300mm，允许偏差为

±10mm。最底层钢筋网应插入坑底30cm。

（3）土钉制作：土钉筋体长度等于土钉孔深加20cm，每间隔1.5m焊接对中支架，形成锥形滑撬，保证钢筋能够处于钻孔中心部位。

（4）焊接：土钉端部与横拉筋相互焊接。各钢筋的位置由里向外依次是钢筋网、土钉端头弯勾、横拉筋。

4.2.2湿法土钉施工

（1）土钉成孔采用钻机型号为MXL-150D系列锚杆钻机,配备XPB-90EX高压注浆泵进行注浆，成孔钻进时采用水灰比为1.0的水泥浆液护壁，采用与设计孔径同直径的三一钻头进行成孔，在钻头处设置出浆孔，钻进时给浆压力约为0.4MPa。

（2）按照设计图纸要求测放土钉孔位，钻机就位，校正孔位，调整好角度，采用锚杆钻机成孔，钻孔允许偏差：成孔间距±100mm；成孔深度大于土钉长度100～200mm；成孔直径-5～+20mm；钻孔倾角误差不大于3°,成孔过程中遇障碍物时可调整孔位或成孔方向，但不得影响支护整体安全。

（3）土钉注浆水泥浆强度标号为M20，采用PO42.5普通硅酸盐水泥制备，水灰比0.5～0.6。采用两次注浆工艺，分压浆和孔口补浆两个阶段。注浆压力为0.4～1MPa。注浆时应采用底部注浆方式，注浆时当孔口返出新鲜水泥浆液后方可提管，提管后如发现水泥浆液下沉及时进行孔口补浆作业。

（4）注浆完成后即可安装土钉，土钉安装时应该在土钉端头缠绕PE材料增大端头接触面积，避免土钉人工插入过程中土钉端头插入孔壁造成塌孔。

4.2.3面层湿法施工

湿喷面层用的混凝土强度为标号C20的预拌细石商品混凝土，塌落度在160～180mm。

目前市场上湿喷设备种类较多，有机械化程度较高的GHP3017系列湿喷台车，也有GYP-90系列小型湿喷机。前者因高度自动化施工便捷高效，适用于大面积高跨度喷面施工，根据施工作业环境也可配置混凝土泵车进行高效施工；后者施工时需搭配一台空压机进行施工，其移动灵活，在场地狭小，工作面有限情况下，使用湿喷机性价比及施工效率较高。

湿喷作业时可根据作业环境加入适量外加剂，射距宜在0.8～1.5m的范围内；为使施工搭接方便，每层下部0.2m暂时不喷射，并作成45°的斜面形状。湿喷机作业时，喷浆压力根据喷浆距离适当调整，保持混凝土表面平整、无干斑及滑移流淌现象；喷射混凝土的厚度误差不超过±5mm；喷射混凝土回弹率控制在15%以内；喷射混凝土完成后应自然养护七天。

5质量检验

5.1施工偏差控制指标

湿法土钉墙施工时偏差控制应符合规范要求：（1）土钉孔位间距允许偏差不大于100mm；（2）土钉倾角允许偏差不大于1°；（3）土钉杆体长度允许偏差不大于30mm；（4）土钉墙面层厚度允许偏差不大于10mm。

5.2承载力检验要求

土钉承载力检验项目主要是抗拔承载力，应符合规范要求：（1）土钉的检测数量不宜少于土钉总数的1%，且同一土层中的土钉检测数量不应少于3根；（2）检测土钉应按随机抽样的原则选取，并应在土钉固结体强度达到设计强度的70%或者达到10MPa 后进行试验；（3）当检测的土钉承载力不符合设计要求时，应扩大检测数量，不合格时根据设计要求可以降低承载力使用，并按设计要求补施工；（4）对安全等级为二级、三级的土钉墙，抗拔承载力检测值分别不应小于轴向拉力标准值的1.3倍、1.2倍。

    土钉墙面层喷射混凝土应进行现场试块强度试验，每500m²喷射混凝土面积试验数量不应少于一组，每组试块不应少于3个；应对土钉墙的喷射混凝土面层厚度进行检测，每500m²喷射混凝土面积检测数量不应少于一组，每组的检测点不应少于3个。

5.3承载力检验合格标准

土钉抗拔承载力平均值应大于设计极限抗拔承载力。抗拔承载力最小值应大于设计极限抗拔承载力的0.9倍。全部检查孔处厚度平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%，并不应小于50mm。

6 工程应用实例

6.1 工程概况

拟建项目是邯郸东部地区某基坑支护项目。基坑南北宽约116m，东西长约273m，周长约为800m，基坑开挖深度7.3～7.8m。基坑周边无重要建筑物及市政道路和管线。

6.2工程地质、水文地质条件

根据岩土工程勘察报告，与本基坑施工有关的地层主要为粉土、粉质黏土、粉细砂等，工程地质参数详见表1。

表1工程地质参数统计表

根据勘察报告显示，地下水水位埋深为3.90～4.60m，稳定水位埋深为2.60～3.60m，地下水类型属于潜水，对本工程有影响的含水层为第2层粉土、第2-1层粉砂、第3层粉质黏土，以上层水体渗透补给为主，以水井抽吸为主要排泄方式，水位波动幅度为2.00～3.00m。

6.3基坑支护设计方案简述

支护方式采用土钉墙支护结构，基坑四周均采用单排水泥搅拌桩进行止水，基坑内侧管井疏干，设计五道土钉的支护方案。土钉墙支护主要设计参数详见表2。

表2 土钉墙支护主要设计参数表

基坑开挖采用1:0.6放坡，喷射混凝土面层厚度80mm，面层内配筋Φ8@200钢筋网片，混凝土强度等级C20，开挖过程中如遇到局部地段渗水，应在坡面设置一道泄水孔。土钉锚固体直径150mm，土钉筋体长度等于土钉孔深加20cm。水泥浆强度标号为M20，采用PO.42.5普通硅酸盐水泥制备，水灰比0.6。

6.4土钉拉拔承载力检测

本项目土钉墙施工完成后，按设计要求对土钉抗拔承载力进行了检测，通过对15根土钉进行抗拔试验，土钉最大荷载均达到要求试验荷载值，且土钉未出现破坏，锚头位移稳定，最大上拔量见上表，故土钉施工质量达到设计要求。检测情况详见表3。

表3 土钉抗拔承载力检测结果汇总表

7 结束语

本文对土钉墙湿法施工工艺做了详细的阐述，总结了湿法土钉墙的工艺原理、特点及施工过程中的注意要点，对于冀南地区土钉墙的应用与施工具有一定的参考和借鉴意义。

参考文献

[1]JGJ 120-2012 建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]GB 50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]GB50739-2011 复合土钉墙基坑支护技术规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

作者简介：赵建龙，男，19840208，汉，河北邯郸，本科，项目经理/工程师

研究方向：岩土工程施工与设计及项目管理

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