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摘要：土钉支护，一种用于土体开挖和边坡稳定的挡土结构，这种新技术更是我国目前10米以内基坑首选的支护形式，施工工艺简单、方便
关键词：土钉；新奥法；复合体
1工程概况
拟建邯郸市某宾馆位于邯郸市邯山区，主楼建筑物地上为26层，地下2层，主体结构型式为框架－筒体，桩筏基础，筏板基础垫层底标高为：-11.9m，主楼基坑长宽约为60m×55m，北部裙楼地上3层，地下2层，主体结构型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基。
2场区工程地质条件
根据提供的岩土工程勘察报告，该区地层主要为杂填土、冲洪积的粉质粘土、粉细砂、园砾土及卵石土等组成，地下水埋深约6.5~8.8m。主要物理力学性质指标见表１。
表１地层物理力学性质指标一览表
3支护方法选择
针对本地区基坑支护的成功经验及本场区的场地及岩土条件，可供考虑的主要基坑施工方案有：
(1) 1：1放坡开挖。由于本工程具有放坡开挖的场地条件，故可采取放坡开挖。但若主楼基坑采用全放坡方案，势必造成开挖量及回填土量大，开挖土方堆放现场占地多，影响布局且施工周期延长，故经分析比较裙楼部位可采用放坡开挖，主楼基坑不宜采用全放坡开挖。
(2) 全土钉墙支护。具有施工速度快，对周围环境影响小，造价低，支护稳定可靠的特点，但经费用对比分析，采用全土钉墙支护方案较放坡开挖的费用高约50﹪，故不予采用。
(3) 上部1：1放坡+下部土钉墙支护。它既克服了开挖量及回填土量大的缺点，又吸取了土钉墙造价低、施工速度快，不单独占用工期等诸多优点，同时从经济角度分析，此方案与放坡开挖相比，费用相差无几，故本工程优先考虑为首选方案。
结合本工程实际特点和地区基坑支护经验，从安全性，经济性，可行性方面考虑，最后决定采用土钉墙支护方案。
4土钉支护的设计与实施
4.1土钉支护的加固机理
土钉支护技术是以新奥法理论为基础发展起来，
土钉支护的基本原理：土与土钉共同作用，形成复合
体，提高整体稳定性，比素土提高2~3倍。
4.2土钉支护的设计
4.2.1土钉支护初步设计：
1) 孔直径确定为do=120mm；
2) 钉间距：水平方向Sh=1.2m，垂直方向Sv=1.2m；
3) 土钉倾角：该土钉为钻孔注浆型， =15°；
4) 注浆强度：不低于M15的水泥浆喷射混凝土厚度及强度：砼厚度为80mm~100mm，强度等级为C20，钢筋网为Φ6.5 @200 ×200；
5) 挖坡面坡度：深基坑(-11.9m)的主楼放坡的坡度系数为1.0，下部土钉墙支护的坡面坡度系数为0.2；
6) 长度取1.1×5.66m。
4.2.2土钉受土压力验算
4.2.3土钉锚固长度的验算
La1=3.2m
4.2.4土钉滑裂面内的长度计算
AO — 土钉至基坑底的距离 (m)；
Loi —各排土钉滑裂面内的长度 (m)；
θ —土钉倾角；
β —基坑坡面坡度78.7o。
第一道土钉Lo1 =2.34m 第二道土钉Lo2 =2.20m 第三道土钉Lo3 =1.63m
第四道土钉Lo4 =1.50m 第五道土钉Lo5 =0.55m
4.2.5抗滑移安全系数
Ft — 假設墙底断面上产生的抗滑合力 (kN )；
Ft = (γHB+qB)×SH×tan + c B SH ；
B — 墙体宽度取值为0.4～0.8H，取8.4m ；
Eax— 墙后主动土压力。
满足要求。
4.3 施工程序及注意事项
4.3.1开挖
1）土钉支护应按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在未完成上层作业面的土钉与喷混凝土支护以前，不得进行下以层深度的开挖。当基坑面积较大时，允许在距离四周边坡8～10米的基坑中部自由开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调。
2）当用机械进行土方作业时，应防止边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行清坡，保证边坡平整并符合设计规定的坡角。
4.3.2排水系统
1）土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取地表排水、支护内部排水、以及基坑排水以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
2)基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥地面。可在支护面层背部设置长度为40～60cm的水平塑料排水管，随着施工开挖过程，按一定间距从上到下将其插入边壁土体。在坑底应设置排水沟及集水坑，排水沟离边壁0.5～1米，用砖砌及砂浆抹面。
3）遇有特殊土层或为防止地表沉降不允许降低地下水位时，如果地下水流量不大，可采用全封闭堵截地下水的方法。
4.3.3注浆钉的设置
1）在易塌孔的土体中钻孔时应采用套管成孔或挤压成孔。
2）钻孔前，应根据设计要求定出孔位并作出标记和编号，孔位的允许差不大于200mm，成孔的倾角误差不大于±3 o，当成孔过程中遇有障碍需调整孔位时，不得损害支护原定的安全程度。
3）钻孔后要进行清孔检查，对于孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理。
4）土钉钢筋置入孔中前，先装上对中用定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距约为2～3米左右。支架的构造应不妨碍浆体自由流动。
5）土钉钢筋置入孔中后，采用重力、低压、或高压方法注浆填孔。通常用0.4～0.6Mpa的低压注浆。在钻孔口部位设置止浆塞（如为分段注浆，止浆塞置于钻孔内规定的中间位置），注满后保持压力3～5分钟，压力注浆时应注意到附近的面层混凝土强度已足能抵抗注浆引起的压力作用。
6）对于下倾的斜孔应采用底部注浆方式，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。对于水平钻孔，用口部压力注浆或分段压力注浆时，必须配以排气管，并与土钉钢筋绑牢。在注浆前与土钉钢筋同时送入孔中。二次挤压注浆在首次注浆的首次注浆（砂浆）终凝后2～4小时内，用高压（2～3Mpa）向钻孔中保持压力5～8分钟。二次注浆管的边壁带孔且与钻孔等长，在首次注浆前与土钉钢筋同时送入孔中。
7）注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过0.4～0.45，用水泥净浆时水灰比不超过0.45～0.5，宜使用外加剂促进早凝和控制泌水，掺入外加化学高效减水剂时浆体应搅拌均匀，开始注浆前或停歇后再作业时要用水冲洗管路。
8）应预先计算所需的浆体体积，实际注浆量必须超过孔的体积 。
9）用作注浆的砂浆强度用70×70×70mm或100×100×100mm立方试件经标准养护后测定，其7天强度平均值应不小于设计标号值的75%～80%。
10）端部螺纹、螺帽、楔形垫圈及金属垫板与喷混凝土面层连接时，垫板与喷混凝土面层之间空隙用高强水泥砂浆填平。井字接头的每根短钢筋与土钉钢筋的焊接长度不小于2cm。
4.3.4喷混凝土面层
1）钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。射距宜在0.8～1.5m 的范围内，并从底部逐渐向上部喷射。垂直指向喷射面，钢筋部位应先喷钢筋后方，再喷钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。
2）喷混凝土厚度达到规定值后，在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志。当面层超过120mm时，应分二次喷射，清除预留接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿。
3）钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长。如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍。
4）喷混凝土完成后应至少养护7天，采取连续喷水、织物覆盖浇水、或喷涂养护剂等方法养护。
5）喷混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45。
5有关土钉的现场测试与土钉支护的施工监测情况
1）土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，包括基本试验和验收试验，前者在专门设置的非工作钉上进行，一般应进行到破坏，用来确定极限荷载，后者则在工作钉上进行，为非破损加载检验。
2)每一典型土层中至少应有3个专门用于基本试验的非工作钉即测试钉。测试钉除其总长度和粘结长度可与工作钉有区别外，孔径、材料和其它参数以及施工方法等与工作钉完全相同。测试钉的注浆粘结长度一般不少于5m，在满足钢筋不发生屈服并最终发生拔出破坏的前提下宜取较长的粘结段。为消除加载试验时面层变形对粘结界面强度的影响，测试钉在距孔口处应保留不小于1m长的非粘结段。在试验结束后，非粘结段再用浆体回填。
3)土钉的现场抗拔试验用穿孔液压千斤顶加载，土钉、千斤顶、测力杆三者在同一轴线上，千斤顶的反力支架可置于喷混凝土面层上，加载时用油压表大体控制加载值并由测力杆准确予以计量。土钉的（拔出）位移量用百分表（精度不小于0.02mm，量程不小于50mm）测量，百分表的支架应远离混凝土面层着力点。
4)土钉支护的施工监测内容至少应包括支护整体位移的量测和附近地表、地物的变形、开裂状态观察。有条件时还宜对支护的工作状态作全面的监测，如用测斜仪量测地层的运动，用应变仪量测土钉钢筋的应力，以及面层后的土压力测量等。此外，还可用收敛计监测边壁水平位移的稳定过程。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。在支护施工阶段，每天监测不少于2次；在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下可减少监测次数。
5)支护整体位移的量测应包括基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降，一般可用精密光学仪器测量（精密水准仪和精密经纬仪）或激光定位测量，测点位置应选在变形最大或局部地质条件最为不利的地段，测点总数不宜小于3个。当基坑附近有重要建筑物等设施时，也应在相应位置设置测点。在可能情况下，宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平位移，以及地表离基坑边壁不同距离处的沉降，给出地表沉降曲线。
6)在整個施工开挖过程中，应连续观察邻近地表、地物的开裂、变形情况。一般情况下，地表发生细小裂缝和紧靠基坑的一般建筑物出现装修层的轻微开裂可以视作正常，但必须密切追踪发展趋势。当裂缝出现不断加速发展并延伸时，必须停止原定施工过程，修改支护参数及时加固。
综上所述，土钉支护在其相应的基坑支护工程中起着极其重要的作用，在该项的施工作业中，我们应本着严谨的态度进行有关的作业操作，并应严格按有关规范和技术理论依据进行施工，从而保证基坑边坡的稳定性和工程的安全性。
参考文献：
1. 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）；
2. 《建筑基坑工程设计计算与施工》（中国建材工业出版社）；
3. 《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社。
关键词：土钉；新奥法；复合体
1工程概况
拟建邯郸市某宾馆位于邯郸市邯山区，主楼建筑物地上为26层，地下2层，主体结构型式为框架－筒体，桩筏基础，筏板基础垫层底标高为：-11.9m，主楼基坑长宽约为60m×55m，北部裙楼地上3层，地下2层，主体结构型式为框架结构，基础型式为钢筋砼筏基。
2场区工程地质条件
根据提供的岩土工程勘察报告，该区地层主要为杂填土、冲洪积的粉质粘土、粉细砂、园砾土及卵石土等组成，地下水埋深约6.5~8.8m。主要物理力学性质指标见表１。
表１地层物理力学性质指标一览表
3支护方法选择
针对本地区基坑支护的成功经验及本场区的场地及岩土条件，可供考虑的主要基坑施工方案有：
(1) 1：1放坡开挖。由于本工程具有放坡开挖的场地条件，故可采取放坡开挖。但若主楼基坑采用全放坡方案，势必造成开挖量及回填土量大，开挖土方堆放现场占地多，影响布局且施工周期延长，故经分析比较裙楼部位可采用放坡开挖，主楼基坑不宜采用全放坡开挖。
(2) 全土钉墙支护。具有施工速度快，对周围环境影响小，造价低，支护稳定可靠的特点，但经费用对比分析，采用全土钉墙支护方案较放坡开挖的费用高约50﹪，故不予采用。
(3) 上部1：1放坡+下部土钉墙支护。它既克服了开挖量及回填土量大的缺点，又吸取了土钉墙造价低、施工速度快，不单独占用工期等诸多优点，同时从经济角度分析，此方案与放坡开挖相比，费用相差无几，故本工程优先考虑为首选方案。
结合本工程实际特点和地区基坑支护经验，从安全性，经济性，可行性方面考虑，最后决定采用土钉墙支护方案。
4土钉支护的设计与实施
4.1土钉支护的加固机理
土钉支护技术是以新奥法理论为基础发展起来，
土钉支护的基本原理：土与土钉共同作用，形成复合
体，提高整体稳定性，比素土提高2~3倍。
4.2土钉支护的设计
4.2.1土钉支护初步设计：
1) 孔直径确定为do=120mm；
2) 钉间距：水平方向Sh=1.2m，垂直方向Sv=1.2m；
3) 土钉倾角：该土钉为钻孔注浆型， =15°；
4) 注浆强度：不低于M15的水泥浆喷射混凝土厚度及强度：砼厚度为80mm~100mm，强度等级为C20，钢筋网为Φ6.5 @200 ×200；
5) 挖坡面坡度：深基坑(-11.9m)的主楼放坡的坡度系数为1.0，下部土钉墙支护的坡面坡度系数为0.2；
6) 长度取1.1×5.66m。
4.2.2土钉受土压力验算
4.2.3土钉锚固长度的验算
La1=3.2m
4.2.4土钉滑裂面内的长度计算
AO — 土钉至基坑底的距离 (m)；
Loi —各排土钉滑裂面内的长度 (m)；
θ —土钉倾角；
β —基坑坡面坡度78.7o。
第一道土钉Lo1 =2.34m 第二道土钉Lo2 =2.20m 第三道土钉Lo3 =1.63m
第四道土钉Lo4 =1.50m 第五道土钉Lo5 =0.55m
4.2.5抗滑移安全系数
Ft — 假設墙底断面上产生的抗滑合力 (kN )；
Ft = (γHB+qB)×SH×tan + c B SH ；
B — 墙体宽度取值为0.4～0.8H，取8.4m ；
Eax— 墙后主动土压力。
满足要求。
4.3 施工程序及注意事项
4.3.1开挖
1）土钉支护应按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在未完成上层作业面的土钉与喷混凝土支护以前，不得进行下以层深度的开挖。当基坑面积较大时，允许在距离四周边坡8～10米的基坑中部自由开挖，但应注意与分层作业区的开挖相协调。
2）当用机械进行土方作业时，应防止边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行清坡，保证边坡平整并符合设计规定的坡角。
4.3.2排水系统
1）土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取地表排水、支护内部排水、以及基坑排水以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
2)基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥地面。可在支护面层背部设置长度为40～60cm的水平塑料排水管，随着施工开挖过程，按一定间距从上到下将其插入边壁土体。在坑底应设置排水沟及集水坑，排水沟离边壁0.5～1米，用砖砌及砂浆抹面。
3）遇有特殊土层或为防止地表沉降不允许降低地下水位时，如果地下水流量不大，可采用全封闭堵截地下水的方法。
4.3.3注浆钉的设置
1）在易塌孔的土体中钻孔时应采用套管成孔或挤压成孔。
2）钻孔前，应根据设计要求定出孔位并作出标记和编号，孔位的允许差不大于200mm，成孔的倾角误差不大于±3 o，当成孔过程中遇有障碍需调整孔位时，不得损害支护原定的安全程度。
3）钻孔后要进行清孔检查，对于孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理。
4）土钉钢筋置入孔中前，先装上对中用定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距约为2～3米左右。支架的构造应不妨碍浆体自由流动。
5）土钉钢筋置入孔中后，采用重力、低压、或高压方法注浆填孔。通常用0.4～0.6Mpa的低压注浆。在钻孔口部位设置止浆塞（如为分段注浆，止浆塞置于钻孔内规定的中间位置），注满后保持压力3～5分钟，压力注浆时应注意到附近的面层混凝土强度已足能抵抗注浆引起的压力作用。
6）对于下倾的斜孔应采用底部注浆方式，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。对于水平钻孔，用口部压力注浆或分段压力注浆时，必须配以排气管，并与土钉钢筋绑牢。在注浆前与土钉钢筋同时送入孔中。二次挤压注浆在首次注浆的首次注浆（砂浆）终凝后2～4小时内，用高压（2～3Mpa）向钻孔中保持压力5～8分钟。二次注浆管的边壁带孔且与钻孔等长，在首次注浆前与土钉钢筋同时送入孔中。
7）注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过0.4～0.45，用水泥净浆时水灰比不超过0.45～0.5，宜使用外加剂促进早凝和控制泌水，掺入外加化学高效减水剂时浆体应搅拌均匀，开始注浆前或停歇后再作业时要用水冲洗管路。
8）应预先计算所需的浆体体积，实际注浆量必须超过孔的体积 。
9）用作注浆的砂浆强度用70×70×70mm或100×100×100mm立方试件经标准养护后测定，其7天强度平均值应不小于设计标号值的75%～80%。
10）端部螺纹、螺帽、楔形垫圈及金属垫板与喷混凝土面层连接时，垫板与喷混凝土面层之间空隙用高强水泥砂浆填平。井字接头的每根短钢筋与土钉钢筋的焊接长度不小于2cm。
4.3.4喷混凝土面层
1）钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现振动。射距宜在0.8～1.5m 的范围内，并从底部逐渐向上部喷射。垂直指向喷射面，钢筋部位应先喷钢筋后方，再喷钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。
2）喷混凝土厚度达到规定值后，在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志。当面层超过120mm时，应分二次喷射，清除预留接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿。
3）钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长。如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍。
4）喷混凝土完成后应至少养护7天，采取连续喷水、织物覆盖浇水、或喷涂养护剂等方法养护。
5）喷混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45。
5有关土钉的现场测试与土钉支护的施工监测情况
1）土钉支护施工必须进行土钉的现场抗拔试验，包括基本试验和验收试验，前者在专门设置的非工作钉上进行，一般应进行到破坏，用来确定极限荷载，后者则在工作钉上进行，为非破损加载检验。
2)每一典型土层中至少应有3个专门用于基本试验的非工作钉即测试钉。测试钉除其总长度和粘结长度可与工作钉有区别外，孔径、材料和其它参数以及施工方法等与工作钉完全相同。测试钉的注浆粘结长度一般不少于5m，在满足钢筋不发生屈服并最终发生拔出破坏的前提下宜取较长的粘结段。为消除加载试验时面层变形对粘结界面强度的影响，测试钉在距孔口处应保留不小于1m长的非粘结段。在试验结束后，非粘结段再用浆体回填。
3)土钉的现场抗拔试验用穿孔液压千斤顶加载，土钉、千斤顶、测力杆三者在同一轴线上，千斤顶的反力支架可置于喷混凝土面层上，加载时用油压表大体控制加载值并由测力杆准确予以计量。土钉的（拔出）位移量用百分表（精度不小于0.02mm，量程不小于50mm）测量，百分表的支架应远离混凝土面层着力点。
4)土钉支护的施工监测内容至少应包括支护整体位移的量测和附近地表、地物的变形、开裂状态观察。有条件时还宜对支护的工作状态作全面的监测，如用测斜仪量测地层的运动，用应变仪量测土钉钢筋的应力，以及面层后的土压力测量等。此外，还可用收敛计监测边壁水平位移的稳定过程。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。在支护施工阶段，每天监测不少于2次；在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下可减少监测次数。
5)支护整体位移的量测应包括基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降，一般可用精密光学仪器测量（精密水准仪和精密经纬仪）或激光定位测量，测点位置应选在变形最大或局部地质条件最为不利的地段，测点总数不宜小于3个。当基坑附近有重要建筑物等设施时，也应在相应位置设置测点。在可能情况下，宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平位移，以及地表离基坑边壁不同距离处的沉降，给出地表沉降曲线。
6)在整個施工开挖过程中，应连续观察邻近地表、地物的开裂、变形情况。一般情况下，地表发生细小裂缝和紧靠基坑的一般建筑物出现装修层的轻微开裂可以视作正常，但必须密切追踪发展趋势。当裂缝出现不断加速发展并延伸时，必须停止原定施工过程，修改支护参数及时加固。
综上所述，土钉支护在其相应的基坑支护工程中起着极其重要的作用，在该项的施工作业中，我们应本着严谨的态度进行有关的作业操作，并应严格按有关规范和技术理论依据进行施工，从而保证基坑边坡的稳定性和工程的安全性。
参考文献：
1. 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）；
2. 《建筑基坑工程设计计算与施工》（中国建材工业出版社）；
3. 《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社。