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摘 要：土钉墙支护技术具有结构轻巧、性能可靠、造价经济、施工简便等特点被广泛应用。本文首先阐述了土钉支护近年的应用，对土钉技术的适用性及其特点进行了深入的分析，并探讨了土钉支护的加固机理和土钉支护在研究与应用方面存在的问题，以供参考。
关键词：深基坑支护工程土钉支护技术
Abstract: Due to its characteristics of dexterous structure, reliable performance, economical cost, simple construction and so on, thesoil-nail wall supporting technology has to be widely applied. Firstly, thepaper expounds the application of soil nailing supporting technology in recent years,; secondly, gives a deep analysis of the applicability and features of the technology; finally explores the the reinforcing mechanism the existed problems in the research and application of the technology. The paper is for your reference.
Keywords: deep foundation pit bracing engineering; soil-nail wall supporting technology
中图分类号：TU94+2 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
土钉墙是用钢筋作为加筋件，依靠土与加筋件之间的联接力， 使土体拉结成整体， 并在坡面上喷射混凝土， 以提高边坡的稳定性。这种挡土结构适用于基坑支护和天然边坡的加固。土钉按照施工方法的不同， 可分为钻孔注浆型土钉、 打入型土钉和射入型土钉三类，在以上三种类型的土钉中以钻孔注浆型土钉运用最多，这一支护结构由喷射混凝土、 注浆铺杆和钢筋网联合作用，对边坡提供天性支挡，其技术实质是隧道施工技术中喷锚支护技术在软土地基中的延伸，在实际工程中也称为喷射网支护技术。 土钉支护的应用范围，目前已涉及到的有岩土高边坡、 深基坑边壁、 铁路公路隧道、 地铁、 桥墩、 桥涵、 铁塔、 港口、 路基、 堤坝、 机场和人防等工程。 它所支护的除一般土层外， 尚有流砂、 软土、 厚杂填土、 强膨胀土和砂砾石等不良地层。土钉支护法在不良土层中的良好适用性与较优越的经济技术效果，是该方法的重要特点之一。
一、分析土钉支护在近年来的应用
我国土钉支护首例工程为深圳市建材集团公司投资兴建的文锦广场大厦基坑边壁工程(1992 年)。土钉支护法在当时被称为岩土深基坑喷锚网支护法。
自那时以来， 土钉支护的应用在全国已遍地开花。即便在工程围护难度较大的上海软土地区， 也已成功地建造了数十例工程。 至目前为止， 采用土钉支护技术建造的工程，在全国约有千例之数。其中深度及影响均较大的工程有； 广州 065 工程(深 18．0m， 1994 年建造)、广州海洋馆基坑边坡工程(深 18.13m， 1996 年建造)和烟台浅海深围堰边壁加固工程(深 20.5m， 1999 建造)。 这些工程的成功建造表明， 随着土钉支护技术的推广应用，相应的设计水平和施工水平已有了较大提高。 土钉支护优越的经济技术效果，是它在优胜劣汰的建筑市场上具有较强竞争力的最根本原因。 建筑投资者对工法的选择， 可以有多项参数指标。 但归纳起来，最要紧的就是一条： 综合经济目标， 即对工程总造价的权衡。人们可以从土钉支护方法在建筑市场的单价走势， 看出它巨大的社会效益和经济效益。最初在深圳、 广州地区， 土钉支护基坑边壁的单价约为 1000～2000 元／m2， 个别特殊工程可达到3000 元／m2以上， 后来下降到 600～800 元／m2。 现在仅有 400～500元／m2， 甚至更低。北京地区最初土钉支护单价在 700～900 元／m2，后来仅为 300～500 元／m2， 甚至更低。上海地区的单价从 1000 元／m2左右一路下滑，目前较浅工程也只有 400 元／m2上下或更低。
上述单价走势既反映了土钉支护技术的发展在走向成熟，管理水平已有所提高， 也存在竞争中互相压价或投资方盲目压价的问题。但无论如何， 土钉支护优越的经济技术效果，是受到建筑投资者青睐的最根本原因。
二、土钉技术的适用性及其特点
（1）土钉技术的适用性
土钉适用于地下水位低于土坡开挖段或经过降水使地下水位低于开挖层的情况。 在施工钻孔注浆型土钉时， 通常采用分阶段开控方式， 每一阶段高度为 1-2m， 由于处于无支撑状态， 要求开挖段土层在施工土钉、 面层构件及喷射混凝土期间， 能够保持自立稳定。 因此， 土钉适用于具有一定粘结性的杂填土、 粘性土、 粉土、 黄土及弱胶结的砂土边坡。
对标准贯入击数低于 10 击的岩土边坡，采用土钉一般不经济；对不均匀系数小于 2 的砂土， 以及含水丰富的粉细砂层、 砂卵石层和淤泥质土不宜采用。对塑性指数大于 20 的粘性土， 必须评价其蠕变特性后， 才可将土钉作为永久性挡土结构。土钉不适用于软土边坡，因为软土只能提供很低的界面摩阻力， 技术经济效益不理想。同样.土钉不适宜在腐蚀性土(如煤渣、 矿渣、 炉渣酸性矿物废料等)中作为永久性支挡结构。另外， 土钉墙一般不宜兼作挡水结构， 也不宜应用于对变形要求较严的深基坑支护工程。
（2） 土钉技术的特点
1)土钉墙施工具有快速、 及时， 且对邻近建筑物影响小的特点。由于土钉墙施工采用小台阶逐段开挖．在开挖成型后及时设置土钉与面层结构，对坡体扰动较少，且施工与基坑开挖同步进行， 不独立占用工期， 施工迅速， 土坡易于稳定。由实测资料表明，采用土钉支护的土坡只要产生微小变形就可发挥土钉的加筋力，因此， 坡面位移与坡顶变形很小，对相邻建筑物的影响很小。
2)施工机具简单， 施工灵活， 占用场地小。
施工土钉时所采用的钻进机制及混凝土喷射设备都属小型设备， 机动性强、 占用施工场地很少，即使紧靠建筑红线下切垂直开挖亦能照常施工。施工所产生的振动和噪音低，在城区施工具有—定的优越性。
3)经济效益好。
根据国内有关资料的分析， 土钉墙文护可比排桩法、 钢板桩节省投资 25％-40％； 根据统计资料， 开挖深度在 10m 以内的基坑， 土钉比锚杆支护可节省投资 10％-30％。因此， 采用土钉墙支护具有较高的经济效益。
三、土钉支护的加固机理
土钉墙的加固机理主要表现在以下几方面：
（1） 提高原位土体强度
由于土体的抗剪强度低， 抗拉强度更低， 因此自然边坡保持直立的临界高度较小。当土被自立高度超过临界高度， 或者坡顶有较大超载以及土的含水量等環境因素发生变化时，都会引起土坡的失稳。为此， 过去常采用支挡结构来承受侧向压力并限制土体的变形， 这属于常规的被动制约机制的支挡结构。上钉支护结构则是在土体内增设具有一定长度和分布密度的锚固体，使它与土体牢固结合并共同工作，增强土坡坡体自身的稳定性， 它属于主动制约机制的支挡体系。
土钉在其加强的复合土体中起箍束骨架作用，提高了土坡的整体刚度与稳定性。由模拟试验表明， 土钉墙在超载作用下的变形特征， 表现为持续的渐进性破坏。即使在土体内已出现局部剪切面和张拉裂缝， 并随着超载的增加而扩展， 但仍可持续很长时间不发生整体坍滑， 表明其仍具有一定的强度。然而素土边坡在坡顶超载作用下， 当其产生的水平位移远低于土钉加固的边坡时， 就出现快速的整体滑裂， 土钉的设置明显地提高了原位土体的抗剪强度， 土钉设置密度越大， 提高的幅度相对越大。
此外，在地层中常有裂隙发育，在进行钻孔压力注浆时， 会顺着裂隙扩散， 浆液胶结后， 必然会增强土钉与周围土体的粘结和整体作用。当采用一次压力注浆时， 才宽度为 1-2mm 的裂隙， 注浆后可扩大成 5mm 的浆脉。
（2） 土钉与土体间的相互作用
土钉与土体间摩阻力的发挥．主要是由土钉与土之间的相对位移而产生的。由于土压力的作用，在土钉加筋的边坡内存在着潜在的滑裂面， 并将土体分为主动区和被动区。主动区和被动区内土体与土钉间摩阻力的发挥方向正好相反。
四、土钉支护在研究与应用方面存在的问题
(1)研究方面的问题
土钉支护与岩土介质特别是软弱岩土介质相互作用机理的研究还较欠缺； 对某些机理的认识更多的还停留在定性描述方面； 缺少定量描述的结果，致使设计理论更多地不得不建立在工程类比法的基础之上。
(2)土钉支护临空面的深度上限问题
这既是一个涉及设计理论的问题， 也是一个实际工程问题。总的说来，目前土钉支护临空面的深度还不大，对于一般岩土介质，目前已达 20．5m； 对于软土介质，目前仅为 10．0m。 准确回答土钉支护临空面特别是直立临空面的深度上限问题，目前尚有困难。
(3)临空面临界变形速率及其与土钉支护参数的关系问题
我们知道，由不同介质构成的临空面稳定性不取决于变形的大小， 而是取决于变形速率的大小， 因而， 它们分别存在着不同的临界变形速率。迄今为止， 我们只能对很少的几种岩土介质的临空面临界变形速率提出相应的判断准则，而对更多的岩土介质尚处于未知状态。这是一个问题。我们知道，在支护条件下， 临空面的变形速率的大小， 与土钉支护参数的强弱相关。但这种关系的定量描述，目前仍在研究中。这是另一个问题。
(4)施工机械设备问题
土钉支护施工的机械设备目前还很落后，基本上还处在半机械半人工的水平。在某些砾石层中， 钻孔问题非常棘手； 软土中锚管的有效注浆问题， 也还需进一步探讨解决； 垂直锚管的施工效率还较低，等等。
(5)施工队伍素质和施工质量问题
一般而言， 土钉支护施工队伍素质尚不高。其中有相当部分施工队伍， 素质很差。施工队伍素质低下带来的直接后果， 就是工程质量得不到保证。采用土钉支护方法， 把工程做垮的事时有所闻，常常是这种原因造成的。
五、结束语
随着经济的发展，城市建设用地日益紧张，正大量兴建高层建筑同时开山造地进行建设的工程也日益增多，迅速、经济、有效地进行深基坑、高边坡的开挖支护已成为控制工程成败的关键技术问题之一。近三十年来发展起来的土钉支护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。
参考文献：
[1] 李雄辉. 深层搅拌桩在基坑支护工程中的应用探讨[J]. 四川建材 , 2008,(02)
[2] 朱克, 潘飞. 浅述土钉墙施工技术在基坑支护中的应用[J].地質装备 , 2007,(01)
[3] 韩振武. 拉力分散型锚索在基坑支护工程中的应用[J]. 铁道勘察 , 2008,(01)
关键词：深基坑支护工程土钉支护技术
Abstract: Due to its characteristics of dexterous structure, reliable performance, economical cost, simple construction and so on, thesoil-nail wall supporting technology has to be widely applied. Firstly, thepaper expounds the application of soil nailing supporting technology in recent years,; secondly, gives a deep analysis of the applicability and features of the technology; finally explores the the reinforcing mechanism the existed problems in the research and application of the technology. The paper is for your reference.
Keywords: deep foundation pit bracing engineering; soil-nail wall supporting technology
中图分类号：TU94+2 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
土钉墙是用钢筋作为加筋件，依靠土与加筋件之间的联接力， 使土体拉结成整体， 并在坡面上喷射混凝土， 以提高边坡的稳定性。这种挡土结构适用于基坑支护和天然边坡的加固。土钉按照施工方法的不同， 可分为钻孔注浆型土钉、 打入型土钉和射入型土钉三类，在以上三种类型的土钉中以钻孔注浆型土钉运用最多，这一支护结构由喷射混凝土、 注浆铺杆和钢筋网联合作用，对边坡提供天性支挡，其技术实质是隧道施工技术中喷锚支护技术在软土地基中的延伸，在实际工程中也称为喷射网支护技术。 土钉支护的应用范围，目前已涉及到的有岩土高边坡、 深基坑边壁、 铁路公路隧道、 地铁、 桥墩、 桥涵、 铁塔、 港口、 路基、 堤坝、 机场和人防等工程。 它所支护的除一般土层外， 尚有流砂、 软土、 厚杂填土、 强膨胀土和砂砾石等不良地层。土钉支护法在不良土层中的良好适用性与较优越的经济技术效果，是该方法的重要特点之一。
一、分析土钉支护在近年来的应用
我国土钉支护首例工程为深圳市建材集团公司投资兴建的文锦广场大厦基坑边壁工程(1992 年)。土钉支护法在当时被称为岩土深基坑喷锚网支护法。
自那时以来， 土钉支护的应用在全国已遍地开花。即便在工程围护难度较大的上海软土地区， 也已成功地建造了数十例工程。 至目前为止， 采用土钉支护技术建造的工程，在全国约有千例之数。其中深度及影响均较大的工程有； 广州 065 工程(深 18．0m， 1994 年建造)、广州海洋馆基坑边坡工程(深 18.13m， 1996 年建造)和烟台浅海深围堰边壁加固工程(深 20.5m， 1999 建造)。 这些工程的成功建造表明， 随着土钉支护技术的推广应用，相应的设计水平和施工水平已有了较大提高。 土钉支护优越的经济技术效果，是它在优胜劣汰的建筑市场上具有较强竞争力的最根本原因。 建筑投资者对工法的选择， 可以有多项参数指标。 但归纳起来，最要紧的就是一条： 综合经济目标， 即对工程总造价的权衡。人们可以从土钉支护方法在建筑市场的单价走势， 看出它巨大的社会效益和经济效益。最初在深圳、 广州地区， 土钉支护基坑边壁的单价约为 1000～2000 元／m2， 个别特殊工程可达到3000 元／m2以上， 后来下降到 600～800 元／m2。 现在仅有 400～500元／m2， 甚至更低。北京地区最初土钉支护单价在 700～900 元／m2，后来仅为 300～500 元／m2， 甚至更低。上海地区的单价从 1000 元／m2左右一路下滑，目前较浅工程也只有 400 元／m2上下或更低。
上述单价走势既反映了土钉支护技术的发展在走向成熟，管理水平已有所提高， 也存在竞争中互相压价或投资方盲目压价的问题。但无论如何， 土钉支护优越的经济技术效果，是受到建筑投资者青睐的最根本原因。
二、土钉技术的适用性及其特点
（1）土钉技术的适用性
土钉适用于地下水位低于土坡开挖段或经过降水使地下水位低于开挖层的情况。 在施工钻孔注浆型土钉时， 通常采用分阶段开控方式， 每一阶段高度为 1-2m， 由于处于无支撑状态， 要求开挖段土层在施工土钉、 面层构件及喷射混凝土期间， 能够保持自立稳定。 因此， 土钉适用于具有一定粘结性的杂填土、 粘性土、 粉土、 黄土及弱胶结的砂土边坡。
对标准贯入击数低于 10 击的岩土边坡，采用土钉一般不经济；对不均匀系数小于 2 的砂土， 以及含水丰富的粉细砂层、 砂卵石层和淤泥质土不宜采用。对塑性指数大于 20 的粘性土， 必须评价其蠕变特性后， 才可将土钉作为永久性挡土结构。土钉不适用于软土边坡，因为软土只能提供很低的界面摩阻力， 技术经济效益不理想。同样.土钉不适宜在腐蚀性土(如煤渣、 矿渣、 炉渣酸性矿物废料等)中作为永久性支挡结构。另外， 土钉墙一般不宜兼作挡水结构， 也不宜应用于对变形要求较严的深基坑支护工程。
（2） 土钉技术的特点
1)土钉墙施工具有快速、 及时， 且对邻近建筑物影响小的特点。由于土钉墙施工采用小台阶逐段开挖．在开挖成型后及时设置土钉与面层结构，对坡体扰动较少，且施工与基坑开挖同步进行， 不独立占用工期， 施工迅速， 土坡易于稳定。由实测资料表明，采用土钉支护的土坡只要产生微小变形就可发挥土钉的加筋力，因此， 坡面位移与坡顶变形很小，对相邻建筑物的影响很小。
2)施工机具简单， 施工灵活， 占用场地小。
施工土钉时所采用的钻进机制及混凝土喷射设备都属小型设备， 机动性强、 占用施工场地很少，即使紧靠建筑红线下切垂直开挖亦能照常施工。施工所产生的振动和噪音低，在城区施工具有—定的优越性。
3)经济效益好。
根据国内有关资料的分析， 土钉墙文护可比排桩法、 钢板桩节省投资 25％-40％； 根据统计资料， 开挖深度在 10m 以内的基坑， 土钉比锚杆支护可节省投资 10％-30％。因此， 采用土钉墙支护具有较高的经济效益。
三、土钉支护的加固机理
土钉墙的加固机理主要表现在以下几方面：
（1） 提高原位土体强度
由于土体的抗剪强度低， 抗拉强度更低， 因此自然边坡保持直立的临界高度较小。当土被自立高度超过临界高度， 或者坡顶有较大超载以及土的含水量等環境因素发生变化时，都会引起土坡的失稳。为此， 过去常采用支挡结构来承受侧向压力并限制土体的变形， 这属于常规的被动制约机制的支挡结构。上钉支护结构则是在土体内增设具有一定长度和分布密度的锚固体，使它与土体牢固结合并共同工作，增强土坡坡体自身的稳定性， 它属于主动制约机制的支挡体系。
土钉在其加强的复合土体中起箍束骨架作用，提高了土坡的整体刚度与稳定性。由模拟试验表明， 土钉墙在超载作用下的变形特征， 表现为持续的渐进性破坏。即使在土体内已出现局部剪切面和张拉裂缝， 并随着超载的增加而扩展， 但仍可持续很长时间不发生整体坍滑， 表明其仍具有一定的强度。然而素土边坡在坡顶超载作用下， 当其产生的水平位移远低于土钉加固的边坡时， 就出现快速的整体滑裂， 土钉的设置明显地提高了原位土体的抗剪强度， 土钉设置密度越大， 提高的幅度相对越大。
此外，在地层中常有裂隙发育，在进行钻孔压力注浆时， 会顺着裂隙扩散， 浆液胶结后， 必然会增强土钉与周围土体的粘结和整体作用。当采用一次压力注浆时， 才宽度为 1-2mm 的裂隙， 注浆后可扩大成 5mm 的浆脉。
（2） 土钉与土体间的相互作用
土钉与土体间摩阻力的发挥．主要是由土钉与土之间的相对位移而产生的。由于土压力的作用，在土钉加筋的边坡内存在着潜在的滑裂面， 并将土体分为主动区和被动区。主动区和被动区内土体与土钉间摩阻力的发挥方向正好相反。
四、土钉支护在研究与应用方面存在的问题
(1)研究方面的问题
土钉支护与岩土介质特别是软弱岩土介质相互作用机理的研究还较欠缺； 对某些机理的认识更多的还停留在定性描述方面； 缺少定量描述的结果，致使设计理论更多地不得不建立在工程类比法的基础之上。
(2)土钉支护临空面的深度上限问题
这既是一个涉及设计理论的问题， 也是一个实际工程问题。总的说来，目前土钉支护临空面的深度还不大，对于一般岩土介质，目前已达 20．5m； 对于软土介质，目前仅为 10．0m。 准确回答土钉支护临空面特别是直立临空面的深度上限问题，目前尚有困难。
(3)临空面临界变形速率及其与土钉支护参数的关系问题
我们知道，由不同介质构成的临空面稳定性不取决于变形的大小， 而是取决于变形速率的大小， 因而， 它们分别存在着不同的临界变形速率。迄今为止， 我们只能对很少的几种岩土介质的临空面临界变形速率提出相应的判断准则，而对更多的岩土介质尚处于未知状态。这是一个问题。我们知道，在支护条件下， 临空面的变形速率的大小， 与土钉支护参数的强弱相关。但这种关系的定量描述，目前仍在研究中。这是另一个问题。
(4)施工机械设备问题
土钉支护施工的机械设备目前还很落后，基本上还处在半机械半人工的水平。在某些砾石层中， 钻孔问题非常棘手； 软土中锚管的有效注浆问题， 也还需进一步探讨解决； 垂直锚管的施工效率还较低，等等。
(5)施工队伍素质和施工质量问题
一般而言， 土钉支护施工队伍素质尚不高。其中有相当部分施工队伍， 素质很差。施工队伍素质低下带来的直接后果， 就是工程质量得不到保证。采用土钉支护方法， 把工程做垮的事时有所闻，常常是这种原因造成的。
五、结束语
随着经济的发展，城市建设用地日益紧张，正大量兴建高层建筑同时开山造地进行建设的工程也日益增多，迅速、经济、有效地进行深基坑、高边坡的开挖支护已成为控制工程成败的关键技术问题之一。近三十年来发展起来的土钉支护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。
参考文献：
[1] 李雄辉. 深层搅拌桩在基坑支护工程中的应用探讨[J]. 四川建材 , 2008,(02)
[2] 朱克, 潘飞. 浅述土钉墙施工技术在基坑支护中的应用[J].地質装备 , 2007,(01)
[3] 韩振武. 拉力分散型锚索在基坑支护工程中的应用[J]. 铁道勘察 , 2008,(01)