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土钉墙是一种原位土体加筋技术。土钉挡板是通过钻孔、插筋、注浆来设置的。一般砂浆锚杆，也可直接打入角钢粗钢筋形成土钉。土钉墙纵合了土钉墙与现浇混凝土挡板的优点，在基坑工程和边坡支护工程中应用越来越广泛。高速公路立交桥基础开挖时间紧，风险大，需要制定切实可行的支护方案，本文以云南省昆玉立交桥为例，介绍了用土钉挡板墙支护桥基础基坑的方法和效果，以供类似工程借鉴。
关键词：土钉挡板墙高速公路立交桥基础 开挖支护 现浇混凝土
1．引言
土钉墙（Soil Nail Wall）是一种原位土体加筋技术。 其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙属于重力式支护结构近三十年来发展起来的土钉墙是一种基于新奥隧道法（The New Austrian Tunelling Method）原理在原位土体中铺设拉筋而使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高基坑或边坡开挖稳定性的支挡技术。土钉墙由被加固土体、设置在土体中的土钉和喷射混凝土面层组成，主要用于基坑或边坡支护工程。由于土钉墙技术具有施工机具轻便灵活，工艺简单，对场地周围建筑影响小，适用于狭窄施工场地及投资少等优点，因而受到岩土工程界的广泛重视。但土钉墙在市区施工存在污染问题，且要有足够的材料存放场地。为此，将土钉墙与现浇混凝土挡板结合起来形成的土钉挡板墙克服了这些不足。该技术扩展了土钉墙支护的应用范围，应用于高速公路立交桥基础开挖支护，取得了较好的效果。
2．工程概况
昆玉立交桥位于云南省昆明市东城（呈贡）区，距昆明市城区中心约20km的昆玉高速公路交会处。该桥为昆洛路过昆玉高速公路的跨线桥，其中高桥宽35m，在昆玉路上跨径50m，高桥两侧设有两条平行于高桥的跨线倒桥，侧桥宽各18m，跨线桥全长约570m。采用灌注桩基础。在建昆玉立交桥是连接昆明市区和呈贡新区的城市Ⅰ级主干道。施工过程中，因承台施工需要，必须对D3、D4、C4、C5、B6、B7、A7和A8墩基础进行开挖（图1）。由于開挖
图1桥墩位置Fig.1 Location of bridge pier
基坑离昆玉高速公路只有0.80m，且时间要求紧迫，为此必须采取切实可行的方案对该基坑进行支护。
3工程地质条件
昆玉立交桥位于昆明断陷盆地东北部，地貌上属于盆地边缘底山残丘地貌，区域地质条件较为良好和稳定，附近无规模较大的发震断裂和活动断裂存在。根据上海世圳岩土工程公司提供的《岩
土工程勘察报告》，场区地层按自上而下的顺序分为：
1）1-2耕植土（Qpd 4） 褐黄色，褐红色，可塑状，以粘土为主，含植物根系。压缩模量Es=5.0MPa，承载力特征值fak=110kPa。
2）2-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 黄灰色，浅黄色，硬塑状，含少量强风化泥岩、砂岩砾碎石。压缩模量Es=8.4MPa，承载力特征值fak=220kPa。
3）3-1粘土（Qa1+d1 2-3） 紫红色，褐灰色，可塑至硬塑状，土面光滑有光泽。压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=210kPa。
4）3-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 褐灰色，褐黄色，可塑至硬塑状，土面光滑但无光泽。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=230kPa。
5）3风化残积土（Qa1+d1 2-3） 棕红色，黄灰色，中密至密实，稍湿至很湿，见原岩结构，主要为互层状泥岩及粉砂岩土状风化形成。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=240kPa。
6）3-1 全风化砂泥岩（εSs+Sh） 浅黄色，灰黄色，中密至密实，砂岩和泥岩互层，全风化，结合很差，散体或破碎状结构，岩性极破碎，基本质量级别为Ⅴ级，压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=260kPa，单轴饱和抗压强度fr=0.8MPa。
土层力学参数见表1。
表1 土层计算参数 Table 1 Calculation parameters of soil layer
序号 土层 层厚 γ(kN/cm3) C（kPa） φ（度）
1 耕植土 0.70 18.40 20.00 9.00
2 粉质粘土 6.20 19.40 20.00 21.00
3 粘 土 8.20 19.30 26.00 18.00
4 粉质粘土 3.00 20.20 20.00 22.00
5 风化残积土 6.60 20.10 15.00 25.00
4 支护方案
根据场地岩土工程条件，可采用的方案有钻孔桩、人工挖孔桩、旋喷桩和土钉挡板墙。由于场地狭窄，大型设备无法进入，旋喷桩方案无法采用。而钻孔桩和人工挖孔桩都存在施工周期长的问题。考虑施工周期要短，为此选用了土钉挡板墙支护方案。
以昆玉高速公路路面标高计，根据墩台基础底面标高，采用2种方案进行支护：承台D3、C4、B5、A7及D4、C5用5m深土钉墙支护；墩台B7、A8用8m深土钉墙支护。实际开挖深度根据底面标高确定。
取土钉墙墙面坡度β=85o，根据公路工程技术标准（JTGB01-2003），路面超载值按挂车-120验算载荷考虑，根据《基坑土钉支护技术规程》（ CECS 96:97）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）计算，5m深基坑采用4层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o；8m深基坑采用7层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o。
考虑到高速公路基础开挖支护要求高、场地窄小和周围环境的污染问题，采用现浇混凝土挡板作面层。面层厚度200 mm，用φ12钢筋按200 mm×200 mm配筋。
5m深、8m深基坑土钉布置见图4、图5。
图58m深基坑土钉布置图图45m深基坑土钉布置图
5土钉挡板墙施
土钉挡板墙施工时须采用短台阶逐阶下挖的方式。每一台阶切坡段的高度为1~2m。在施工土钉杆、面层构件期间，切坡段需保持自立稳定。
5.1 土方开挖
采用机械开挖结合人工开挖的方式进行综合开挖。基坑边缘位置根据实际需要确定。土钉支护与土方开挖密切配合，边开挖边支护，开挖一层，支护一层。每次挖至土钉设计标高下0.5m即可，上层支护合格后进行下层开挖。
5.2 土钉施工
5.2.1成孔
钻孔：钻孔施工前对基坑附近地下管网情况作了充分了解，根据本工程场地土质和环境，粘土层成孔采用人工洛阳铲钻孔。
钻孔前，根据设计要求对定出的孔位做出标记和编号，成孔过程中由专人做好钻孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等，并将取出的土体与初设时所认定的加以对比，有偏差时修改土钉的设计参数。本工程孔径为130mm，孔径误差为±5mm，成孔倾角为10°，偏差小于±1°，成孔后应进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理。
5.2.2置筋
插入土钉钢筋：为使土钉居中，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm，在土钉钢筋置入孔中前，每隔2.0m设置一个φ6.5钢筋定位卡，清孔后将土钉钢筋置入孔中。若孔中出现局部渗水，或掉落砂土立即处理。
5.2.3 注浆
注浆：注浆前要验收土钉钢筋安装质量是否达到设计要求。本工程采用P.032.5R水泥浆灌注，水灰比0.5，用砂浆搅拌机均匀后将注浆管插入孔内，距孔底250～500mm处，并在孔口部位注浆管上相应位置设置标记，便于检查。采用重力式注浆，直到砂浆饱满，在初凝前需补浆1～2次。为保证土钉质量，向孔内注入注浆体的充盈系数必须大于1.0，每次向孔内注浆时，预先计算所需的浆体的体积并根据注浆泵的冲程数求出实际向孔内注入的浆体体积，浆体应搅拌均匀，随拌随用，在初凝前用完。开始注浆前，中途停止超过30min或作业完毕后须用水冲洗注泵及其管路。
5.3 混凝土护面板施工
钢筋网片的安装：钢筋网片可用焊接可绑扎而成，网格允许偏差±10mm，钢筋网片每边的搭接长度应不小于一个网格边长或20cm，采用搭接焊时焊缝长度不小于钢筋直径的10倍，土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网片连接，其相互间应焊接牢固，钢筋网片在安放时应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度，钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下不出现振动。
混凝土喷射施工：喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.5，并应通过外加剂来调节所需工作度和早强时间。
喷射混凝土前，应对工人进行详细的技术交底，并对机械设备、风、水管路和电路进行全
面检查及试运转，以保证混凝土顺利施工。
噴射混凝土时应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80～1.50m范围内，射流方向垂直指向受喷面，在钢筋部位应先喷填钢筋后方，然后再喷前方，防止钢筋背后出现空隙。在继续喷射下部作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之湿润。喷射混凝土终凝后2小时，应采取连续喷水养护5～7天或喷涂养护剂。
6 监测
采用信息化施工，土方开挖后，进行变形观测，监测内容包括水平位移和垂直位移。每个承台监测点2个。
至工程竣工，未发现较大的位移和变形，偏差均在规范要求范围之内，对过往车辆未影响。
7 结束语
高速公路桥墩基础开挖支护具有较大的风险性和特殊性，采用土钉挡板墙方案具有以下优点：
1)对场地周围环境污染小。由于采用现浇混凝土挡板代替喷射混凝土，减少了粉尘污染；由于不用空压机，噪声低，振动小，在城市施工具有明显的优越性。
2）不用材料堆放，所需场地小。由于现浇混凝土由混凝土搅拌站预拌，施工现场不用材料堆放，所需场地小。
3）可靠性更高。由于挡板墙内有钢筋网片，且厚度大于混凝土喷面，因此土钉挡板墙可靠性高于喷射混凝土面层。
参考文献
[1] 陈志明，软土深基坑工程中的若干问题[J] 施工技术，2000,(1)
[2] 基坑土钉基坑土钉支护技术规程》 [S] （CECS 96:97）
[3] 侯学渊，刘国彬，黄院雄，城市基坑工程发展的几点看法[J]. 施工技术，2000。
[4] 土层锚杆设计与施工规范》[S] （CECS22：90）
[5]建筑基坑支护工程技术规程 [S] （DBJ/T15-20-97）
[6] 公路工程技术标准[S]（JTGB01-2003）
[7]陈忠汉，黄书秩，程丽萍 深基坑工程 [M] 北京：机械工业出版社，2002。
[8]建筑施工手册》中国建筑工业出版社第四版
[9]《地基与基础》中国建筑工业出版社2000版
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：土钉挡板墙高速公路立交桥基础 开挖支护 现浇混凝土
1．引言
土钉墙（Soil Nail Wall）是一种原位土体加筋技术。 其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙属于重力式支护结构近三十年来发展起来的土钉墙是一种基于新奥隧道法（The New Austrian Tunelling Method）原理在原位土体中铺设拉筋而使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高基坑或边坡开挖稳定性的支挡技术。土钉墙由被加固土体、设置在土体中的土钉和喷射混凝土面层组成，主要用于基坑或边坡支护工程。由于土钉墙技术具有施工机具轻便灵活，工艺简单，对场地周围建筑影响小，适用于狭窄施工场地及投资少等优点，因而受到岩土工程界的广泛重视。但土钉墙在市区施工存在污染问题，且要有足够的材料存放场地。为此，将土钉墙与现浇混凝土挡板结合起来形成的土钉挡板墙克服了这些不足。该技术扩展了土钉墙支护的应用范围，应用于高速公路立交桥基础开挖支护，取得了较好的效果。
2．工程概况
昆玉立交桥位于云南省昆明市东城（呈贡）区，距昆明市城区中心约20km的昆玉高速公路交会处。该桥为昆洛路过昆玉高速公路的跨线桥，其中高桥宽35m，在昆玉路上跨径50m，高桥两侧设有两条平行于高桥的跨线倒桥，侧桥宽各18m，跨线桥全长约570m。采用灌注桩基础。在建昆玉立交桥是连接昆明市区和呈贡新区的城市Ⅰ级主干道。施工过程中，因承台施工需要，必须对D3、D4、C4、C5、B6、B7、A7和A8墩基础进行开挖（图1）。由于開挖
图1桥墩位置Fig.1 Location of bridge pier
基坑离昆玉高速公路只有0.80m，且时间要求紧迫，为此必须采取切实可行的方案对该基坑进行支护。
3工程地质条件
昆玉立交桥位于昆明断陷盆地东北部，地貌上属于盆地边缘底山残丘地貌，区域地质条件较为良好和稳定，附近无规模较大的发震断裂和活动断裂存在。根据上海世圳岩土工程公司提供的《岩
土工程勘察报告》，场区地层按自上而下的顺序分为：
1）1-2耕植土（Qpd 4） 褐黄色，褐红色，可塑状，以粘土为主，含植物根系。压缩模量Es=5.0MPa，承载力特征值fak=110kPa。
2）2-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 黄灰色，浅黄色，硬塑状，含少量强风化泥岩、砂岩砾碎石。压缩模量Es=8.4MPa，承载力特征值fak=220kPa。
3）3-1粘土（Qa1+d1 2-3） 紫红色，褐灰色，可塑至硬塑状，土面光滑有光泽。压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=210kPa。
4）3-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 褐灰色，褐黄色，可塑至硬塑状，土面光滑但无光泽。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=230kPa。
5）3风化残积土（Qa1+d1 2-3） 棕红色，黄灰色，中密至密实，稍湿至很湿，见原岩结构，主要为互层状泥岩及粉砂岩土状风化形成。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=240kPa。
6）3-1 全风化砂泥岩（εSs+Sh） 浅黄色，灰黄色，中密至密实，砂岩和泥岩互层，全风化，结合很差，散体或破碎状结构，岩性极破碎，基本质量级别为Ⅴ级，压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=260kPa，单轴饱和抗压强度fr=0.8MPa。
土层力学参数见表1。
表1 土层计算参数 Table 1 Calculation parameters of soil layer
序号 土层 层厚 γ(kN/cm3) C（kPa） φ（度）
1 耕植土 0.70 18.40 20.00 9.00
2 粉质粘土 6.20 19.40 20.00 21.00
3 粘 土 8.20 19.30 26.00 18.00
4 粉质粘土 3.00 20.20 20.00 22.00
5 风化残积土 6.60 20.10 15.00 25.00
4 支护方案
根据场地岩土工程条件，可采用的方案有钻孔桩、人工挖孔桩、旋喷桩和土钉挡板墙。由于场地狭窄，大型设备无法进入，旋喷桩方案无法采用。而钻孔桩和人工挖孔桩都存在施工周期长的问题。考虑施工周期要短，为此选用了土钉挡板墙支护方案。
以昆玉高速公路路面标高计，根据墩台基础底面标高，采用2种方案进行支护：承台D3、C4、B5、A7及D4、C5用5m深土钉墙支护；墩台B7、A8用8m深土钉墙支护。实际开挖深度根据底面标高确定。
取土钉墙墙面坡度β=85o，根据公路工程技术标准（JTGB01-2003），路面超载值按挂车-120验算载荷考虑，根据《基坑土钉支护技术规程》（ CECS 96:97）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）计算，5m深基坑采用4层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o；8m深基坑采用7层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o。
考虑到高速公路基础开挖支护要求高、场地窄小和周围环境的污染问题，采用现浇混凝土挡板作面层。面层厚度200 mm，用φ12钢筋按200 mm×200 mm配筋。
5m深、8m深基坑土钉布置见图4、图5。
图58m深基坑土钉布置图图45m深基坑土钉布置图
5土钉挡板墙施
土钉挡板墙施工时须采用短台阶逐阶下挖的方式。每一台阶切坡段的高度为1~2m。在施工土钉杆、面层构件期间，切坡段需保持自立稳定。
5.1 土方开挖
采用机械开挖结合人工开挖的方式进行综合开挖。基坑边缘位置根据实际需要确定。土钉支护与土方开挖密切配合，边开挖边支护，开挖一层，支护一层。每次挖至土钉设计标高下0.5m即可，上层支护合格后进行下层开挖。
5.2 土钉施工
5.2.1成孔
钻孔：钻孔施工前对基坑附近地下管网情况作了充分了解，根据本工程场地土质和环境，粘土层成孔采用人工洛阳铲钻孔。
钻孔前，根据设计要求对定出的孔位做出标记和编号，成孔过程中由专人做好钻孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等，并将取出的土体与初设时所认定的加以对比，有偏差时修改土钉的设计参数。本工程孔径为130mm，孔径误差为±5mm，成孔倾角为10°，偏差小于±1°，成孔后应进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理。
5.2.2置筋
插入土钉钢筋：为使土钉居中，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm，在土钉钢筋置入孔中前，每隔2.0m设置一个φ6.5钢筋定位卡，清孔后将土钉钢筋置入孔中。若孔中出现局部渗水，或掉落砂土立即处理。
5.2.3 注浆
注浆：注浆前要验收土钉钢筋安装质量是否达到设计要求。本工程采用P.032.5R水泥浆灌注，水灰比0.5，用砂浆搅拌机均匀后将注浆管插入孔内，距孔底250～500mm处，并在孔口部位注浆管上相应位置设置标记，便于检查。采用重力式注浆，直到砂浆饱满，在初凝前需补浆1～2次。为保证土钉质量，向孔内注入注浆体的充盈系数必须大于1.0，每次向孔内注浆时，预先计算所需的浆体的体积并根据注浆泵的冲程数求出实际向孔内注入的浆体体积，浆体应搅拌均匀，随拌随用，在初凝前用完。开始注浆前，中途停止超过30min或作业完毕后须用水冲洗注泵及其管路。
5.3 混凝土护面板施工
钢筋网片的安装：钢筋网片可用焊接可绑扎而成，网格允许偏差±10mm，钢筋网片每边的搭接长度应不小于一个网格边长或20cm，采用搭接焊时焊缝长度不小于钢筋直径的10倍，土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网片连接，其相互间应焊接牢固，钢筋网片在安放时应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度，钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下不出现振动。
混凝土喷射施工：喷射混凝土配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.5，并应通过外加剂来调节所需工作度和早强时间。
喷射混凝土前，应对工人进行详细的技术交底，并对机械设备、风、水管路和电路进行全
面检查及试运转，以保证混凝土顺利施工。
噴射混凝土时应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80～1.50m范围内，射流方向垂直指向受喷面，在钢筋部位应先喷填钢筋后方，然后再喷前方，防止钢筋背后出现空隙。在继续喷射下部作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之湿润。喷射混凝土终凝后2小时，应采取连续喷水养护5～7天或喷涂养护剂。
6 监测
采用信息化施工，土方开挖后，进行变形观测，监测内容包括水平位移和垂直位移。每个承台监测点2个。
至工程竣工，未发现较大的位移和变形，偏差均在规范要求范围之内，对过往车辆未影响。
7 结束语
高速公路桥墩基础开挖支护具有较大的风险性和特殊性，采用土钉挡板墙方案具有以下优点：
1)对场地周围环境污染小。由于采用现浇混凝土挡板代替喷射混凝土，减少了粉尘污染；由于不用空压机，噪声低，振动小，在城市施工具有明显的优越性。
2）不用材料堆放，所需场地小。由于现浇混凝土由混凝土搅拌站预拌，施工现场不用材料堆放，所需场地小。
3）可靠性更高。由于挡板墙内有钢筋网片，且厚度大于混凝土喷面，因此土钉挡板墙可靠性高于喷射混凝土面层。
参考文献
[1] 陈志明，软土深基坑工程中的若干问题[J] 施工技术，2000,(1)
[2] 基坑土钉基坑土钉支护技术规程》 [S] （CECS 96:97）
[3] 侯学渊，刘国彬，黄院雄，城市基坑工程发展的几点看法[J]. 施工技术，2000。
[4] 土层锚杆设计与施工规范》[S] （CECS22：90）
[5]建筑基坑支护工程技术规程 [S] （DBJ/T15-20-97）
[6] 公路工程技术标准[S]（JTGB01-2003）
[7]陈忠汉，黄书秩，程丽萍 深基坑工程 [M] 北京：机械工业出版社，2002。
[8]建筑施工手册》中国建筑工业出版社第四版
[9]《地基与基础》中国建筑工业出版社2000版
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。