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摘 要：由于城市建筑越来越高，建筑空间越来越狭小，深基坑支护施工技术就得到了更广泛的应用空间。文章针对土钉支护进行探讨，希望让同行相互借鉴。
关键词：高层建筑；深基坑；土钉支护；应用
建筑基坑工程是一项综合性强、风险性高的工程。随着深基坑工程的增多，出现了重力式支护、深埋式支护以及其它支护类型等10多种支护形式，其中土钉支护形式具有简单、快捷、经济性好等优点，在建筑行业中受到关注。由于土钉支护技术具有很好的经济性，并且以实践工程中不断积累的经验作为基础，人们试图利用土钉支护技术来解决比较复杂的支护技术问题甚至在部分工程中取代排桩、连续墙等传统支护型式，以取得更加突出的经济效益。
一、深基坑支护类型及土钉支护技术
（一）深基坑支护类型
深基坑支护结构是一种特殊的工程构筑物，具有复杂性、可变性、临时性、高风险的特点，通常包括挡墙和支撑两部分，支护形式分为加固型支护和支挡型支护两大类。
1.支挡型支护型结构是将支护墙排桩作为主要受力构件，目前常用的有钢板桩支护、排桩支护、地下连续墙支护等几种型式，支挡型支护钢板桩支护适于软弱场地地基和地下水位高且水量丰富的地区，具有强度、高阻水、施工简便快捷等优点，但也存在对设备要求较高，在同等条件下一般比其他支护形式工期短造价相对较高的缺点。排桩支护能够适应各种地质条件，在我国的应用较多，其施工简单、设备投入不大，但工程造价一般较高。地下连续墙的优越性明显，可以用于大深基坑和复杂的工程环境中，但其工程造价很高，在选用时需综合考虑。
2.加固型支护结构是充分利用加固土体的强度来达到稳定的目的，主要有水泥搅拌桩、高压旋喷桩、土钉墙等。加固型支护多采用深层水泥搅拌桩，水泥土搅拌桩对工艺设备要求简单，造价低廉，工期比较适中。高压旋喷桩施工费用要高于深层搅拌水泥土桩，但其施工设备占地小，噪音小。土钉是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制，适合于成孔困难的砂层和软弱土层，具有广泛的应用前景。目前报导的土钉墙支护的最大深度已达16米，与锚杆联合支护时开挖深度还可以更大。
（二）土钉支护技术
土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土钉中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似于重力式墙的挡土墙。以抵抗墙后传来的土压力及其它作用力，从而使开挖坡面稳定。
土钉支护在施工过程中对土体的扰动较小，分层、分段、小步开挖后迅速支护的施工工序对控制变形起到了重要的作用，这样防止土体发生难以预测的变化。
二、土钉支护技术的特点及作用原理
（一）土钉支护技术的特点
土钉与土体可以形成复合体，从而可以有效提高边坡的稳定性和承受坡顶超载的能力，具有结构轻、柔性大以及抗震性能好等优点，而且施工机械移动方便，占用的场地小，并可以通过调整土钉的长度和间距提高工程的安全性和可靠性。
土钉支护易受到水的影响，在施工过程中，应防止水对支护结构造成破坏。土层在进行分段开挖时，需保证边坡的直立和稳定性，因此土钉支护技术适用于有一定粘性的杂填土、粘性土、粉土、黄土及弱胶结的砂土边坡。
（二）土钉支护技术的作用原理
土钉自身的强度和刚度均较大，通过与土体形成复合骨架结构共同承担外荷载和自重应力。当边坡土体进入塑性变形区间后，土体中的应力会逐渐向土钉转移，利用土钉承受的弯剪、拉剪等复合应力来抵消和缓解土体的内应力。因此，土钉分担荷载的程度与土钉的布置方法及土钉自身的长度及直径等密切相关。为充分发挥土钉的作用效能，通常需要在开挖边坡的坡面上设置与土钉相连的钢筋混凝土面板，通过面板与土钉及土的摩阻力来边坡的整体变形。
三、工程实例应用分析
（一）工程简介
高层建筑作为城市发展的新标志，为促进城市的进步具有十分重要的意义。以某工程为例，该项目高度达95m，共计33层，地上29层，地下4层，累计建筑面积超过11万平米。基坑长为98m，宽为85m，基础埋深为18m，局部最深处达到22m，工程结构采用框支剪力墙结构。地质调查分析表明，该工程基坑深度范围内的土层有6种，且本工程无大面积放坡的条件，需在土方开挖前应进行降水和支护，防止边坡的坍塌。
该工程的主要施工难点有：
1. 本基坑的开挖深度基本超过18m，这对基坑边坡的稳定性和安全性提出了很高的要求。
2. 工程地处繁华的都市区，施工现场的场地相对狭小，且工程靠近城市主干道，车流与人
流量很大，环境较为复杂，在施工中要确保周边道路和建筑物的安全，使得本工程无法采用大放坡施工作业方法。
3. 地下水位的分布也很复杂，上层土体中存在大量的滞水和承压水，这给土方及护坡施工
带来很大的困难。
4. 基坑的平面面积很大，需要进行加固的边坡范围也较大，需要采取合理的护坡技术，在
保证基坑工程安全性和可靠性的同时，尽量降低工程成本。
（二）土钉支护设计与施工
1.土钉支护设计
本工程拟采用土钉进行深基坑支护结构，由于基坑的深度较大，且工程施工也较为困难，因此在深基坑的第三排、第六排、第九排土钉施加预应力，并参考以往类似工程设计与施工经验，从而制定出本工程深基坑支护的方案。通过采用土钉支护及预应力支护措施，可以有效控制面层以及地面的沉降和水平位移，从而提高基坑支护结构的安全性。
本工程的土钉支护设计应按照土钉抗拉强度验算、抗拔力验算、支护的内部和外部整体稳定性计算等三个步骤得出土钉支护结构的整体稳定安全系数、抗滑移安全系数、抗隆起安全系数，并使其符合规范的要求。在设计中，地面附加荷载通常按照常规超载的按l0Kpa进行计算，并按照条分法计算出土体的不平衡力矩。
2.土钉支护施工
基坑土钉支护的施工主要包括：成孔、清孔、置筋、注浆、挂网、混凝土面层浇筑等施工工序。
土钉成孔施工时采用钻孔注浆型土钉，并利用XJ-100型钻机进行钻孔，并确保土钉平面位置、孔深、角度符合设计要求。成孔完成后，为确保水泥浆的灌注效果应用0.5MPa～0.6MPa空气压力将孔内残留及松动的废土清除干净。在置筋和注浆中，应在杆体上每隔2.0m焊接一道定位支架，并用水平加强筋将各排的土钉连接起来，以提高土钉结构的整体性。待主筋放入后，用注浆泵采用二次注浆工艺从孔洞底部进行注浆。第一次注浆压力通常选中0.5MPa，第二次注浆压力可以采用1.5MPa。注浆时，注浆导管底端应先插入孔底，同时将导管缓慢地以匀速撤出，孔口设置止浆塞并留置排气孔。在置筋和注浆施工完成后，在坡面上用U型短钉及T型长钉固定面层钢筋网，并保证钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长，最底层钢筋网应插入坑底20cm以上。
3.土钉支护施工效果
检测结果表明：采用此土钉支护方案对基坑进行加固确保了基坑工程的稳定性，在施工期间没有出现滑坡塌方现象，工程质量良好。工期比原计划提前10天完工，节省了大量的资金。因此，土钉支护方案具有良好的工程应用价值。
结语
综上所述，本文主要针对加强对土钉支护技术原理、设计方法、注浆技术及变形控制技术等研究，以使深基坑土钉支护技术走上更加科学化、规范化的轨道。
参考文献
[1]陶宁生.深基坑支护技术的现状分析[J].安徽建筑， 2009，16（3）.
[2]潘雪桥.深基坑土钉支护技术的作用机理[J].山西建筑，2010（23）.
[3]谭威海.复合土钉支护在基础工程中的施工研究[J].城市建设，2010（24）.
关键词：高层建筑；深基坑；土钉支护；应用
建筑基坑工程是一项综合性强、风险性高的工程。随着深基坑工程的增多，出现了重力式支护、深埋式支护以及其它支护类型等10多种支护形式，其中土钉支护形式具有简单、快捷、经济性好等优点，在建筑行业中受到关注。由于土钉支护技术具有很好的经济性，并且以实践工程中不断积累的经验作为基础，人们试图利用土钉支护技术来解决比较复杂的支护技术问题甚至在部分工程中取代排桩、连续墙等传统支护型式，以取得更加突出的经济效益。
一、深基坑支护类型及土钉支护技术
（一）深基坑支护类型
深基坑支护结构是一种特殊的工程构筑物，具有复杂性、可变性、临时性、高风险的特点，通常包括挡墙和支撑两部分，支护形式分为加固型支护和支挡型支护两大类。
1.支挡型支护型结构是将支护墙排桩作为主要受力构件，目前常用的有钢板桩支护、排桩支护、地下连续墙支护等几种型式，支挡型支护钢板桩支护适于软弱场地地基和地下水位高且水量丰富的地区，具有强度、高阻水、施工简便快捷等优点，但也存在对设备要求较高，在同等条件下一般比其他支护形式工期短造价相对较高的缺点。排桩支护能够适应各种地质条件，在我国的应用较多，其施工简单、设备投入不大，但工程造价一般较高。地下连续墙的优越性明显，可以用于大深基坑和复杂的工程环境中，但其工程造价很高，在选用时需综合考虑。
2.加固型支护结构是充分利用加固土体的强度来达到稳定的目的，主要有水泥搅拌桩、高压旋喷桩、土钉墙等。加固型支护多采用深层水泥搅拌桩，水泥土搅拌桩对工艺设备要求简单，造价低廉，工期比较适中。高压旋喷桩施工费用要高于深层搅拌水泥土桩，但其施工设备占地小，噪音小。土钉是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制，适合于成孔困难的砂层和软弱土层，具有广泛的应用前景。目前报导的土钉墙支护的最大深度已达16米，与锚杆联合支护时开挖深度还可以更大。
（二）土钉支护技术
土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它由被加固土、放置于原位土钉中的细长金属杆件（土钉）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个类似于重力式墙的挡土墙。以抵抗墙后传来的土压力及其它作用力，从而使开挖坡面稳定。
土钉支护在施工过程中对土体的扰动较小，分层、分段、小步开挖后迅速支护的施工工序对控制变形起到了重要的作用，这样防止土体发生难以预测的变化。
二、土钉支护技术的特点及作用原理
（一）土钉支护技术的特点
土钉与土体可以形成复合体，从而可以有效提高边坡的稳定性和承受坡顶超载的能力，具有结构轻、柔性大以及抗震性能好等优点，而且施工机械移动方便，占用的场地小，并可以通过调整土钉的长度和间距提高工程的安全性和可靠性。
土钉支护易受到水的影响，在施工过程中，应防止水对支护结构造成破坏。土层在进行分段开挖时，需保证边坡的直立和稳定性，因此土钉支护技术适用于有一定粘性的杂填土、粘性土、粉土、黄土及弱胶结的砂土边坡。
（二）土钉支护技术的作用原理
土钉自身的强度和刚度均较大，通过与土体形成复合骨架结构共同承担外荷载和自重应力。当边坡土体进入塑性变形区间后，土体中的应力会逐渐向土钉转移，利用土钉承受的弯剪、拉剪等复合应力来抵消和缓解土体的内应力。因此，土钉分担荷载的程度与土钉的布置方法及土钉自身的长度及直径等密切相关。为充分发挥土钉的作用效能，通常需要在开挖边坡的坡面上设置与土钉相连的钢筋混凝土面板，通过面板与土钉及土的摩阻力来边坡的整体变形。
三、工程实例应用分析
（一）工程简介
高层建筑作为城市发展的新标志，为促进城市的进步具有十分重要的意义。以某工程为例，该项目高度达95m，共计33层，地上29层，地下4层，累计建筑面积超过11万平米。基坑长为98m，宽为85m，基础埋深为18m，局部最深处达到22m，工程结构采用框支剪力墙结构。地质调查分析表明，该工程基坑深度范围内的土层有6种，且本工程无大面积放坡的条件，需在土方开挖前应进行降水和支护，防止边坡的坍塌。
该工程的主要施工难点有：
1. 本基坑的开挖深度基本超过18m，这对基坑边坡的稳定性和安全性提出了很高的要求。
2. 工程地处繁华的都市区，施工现场的场地相对狭小，且工程靠近城市主干道，车流与人
流量很大，环境较为复杂，在施工中要确保周边道路和建筑物的安全，使得本工程无法采用大放坡施工作业方法。
3. 地下水位的分布也很复杂，上层土体中存在大量的滞水和承压水，这给土方及护坡施工
带来很大的困难。
4. 基坑的平面面积很大，需要进行加固的边坡范围也较大，需要采取合理的护坡技术，在
保证基坑工程安全性和可靠性的同时，尽量降低工程成本。
（二）土钉支护设计与施工
1.土钉支护设计
本工程拟采用土钉进行深基坑支护结构，由于基坑的深度较大，且工程施工也较为困难，因此在深基坑的第三排、第六排、第九排土钉施加预应力，并参考以往类似工程设计与施工经验，从而制定出本工程深基坑支护的方案。通过采用土钉支护及预应力支护措施，可以有效控制面层以及地面的沉降和水平位移，从而提高基坑支护结构的安全性。
本工程的土钉支护设计应按照土钉抗拉强度验算、抗拔力验算、支护的内部和外部整体稳定性计算等三个步骤得出土钉支护结构的整体稳定安全系数、抗滑移安全系数、抗隆起安全系数，并使其符合规范的要求。在设计中，地面附加荷载通常按照常规超载的按l0Kpa进行计算，并按照条分法计算出土体的不平衡力矩。
2.土钉支护施工
基坑土钉支护的施工主要包括：成孔、清孔、置筋、注浆、挂网、混凝土面层浇筑等施工工序。
土钉成孔施工时采用钻孔注浆型土钉，并利用XJ-100型钻机进行钻孔，并确保土钉平面位置、孔深、角度符合设计要求。成孔完成后，为确保水泥浆的灌注效果应用0.5MPa～0.6MPa空气压力将孔内残留及松动的废土清除干净。在置筋和注浆中，应在杆体上每隔2.0m焊接一道定位支架，并用水平加强筋将各排的土钉连接起来，以提高土钉结构的整体性。待主筋放入后，用注浆泵采用二次注浆工艺从孔洞底部进行注浆。第一次注浆压力通常选中0.5MPa，第二次注浆压力可以采用1.5MPa。注浆时，注浆导管底端应先插入孔底，同时将导管缓慢地以匀速撤出，孔口设置止浆塞并留置排气孔。在置筋和注浆施工完成后，在坡面上用U型短钉及T型长钉固定面层钢筋网，并保证钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长，最底层钢筋网应插入坑底20cm以上。
3.土钉支护施工效果
检测结果表明：采用此土钉支护方案对基坑进行加固确保了基坑工程的稳定性，在施工期间没有出现滑坡塌方现象，工程质量良好。工期比原计划提前10天完工，节省了大量的资金。因此，土钉支护方案具有良好的工程应用价值。
结语
综上所述，本文主要针对加强对土钉支护技术原理、设计方法、注浆技术及变形控制技术等研究，以使深基坑土钉支护技术走上更加科学化、规范化的轨道。
参考文献
[1]陶宁生.深基坑支护技术的现状分析[J].安徽建筑， 2009，16（3）.
[2]潘雪桥.深基坑土钉支护技术的作用机理[J].山西建筑，2010（23）.
[3]谭威海.复合土钉支护在基础工程中的施工研究[J].城市建设，2010（24）.