浅谈土钉墙及基坑事故原因及解决措施(原版)

4、成孔
• 首先进行成孔位置的定位并且利用白灰 进行标记，施工过程中严格参照图纸进行 施工。完成钻孔处理之后，立即对孔内进 行清孔处理，如果孔内出现渗水或者是松 土等现象，必须立即按照图纸说明进行处 理，处理之后对出现问题的孔进行标记和 记录。
对于一般土层，土钉 成孔一般宜采用洛阳铲 成孔。
洛阳铲
5、安土钉、注浆、安连接件
从支护结构受力的角度对支护结构进行划分：
• 1、被动受力的支护结构
• 被动受力的支护结构具有的特点是，基坑开挖过程中 的支护结构能有效地利用自己强度、刚度被动承受土体 压，从而实现边坡稳定。当前，用得最多的被动受力支 护方法通常是传统的支护技术，比如说人工挖孔桩，冲 孔桩、地下连续墙等。
• 2、主动受力的支护结构
• （2）结构轻型，柔性大，有良好的抗 震性能和延性
• （3）施工方便，速度快，不需单独占 用场地，适用性非常好
• （4）施工设备简单轻便，不需大型的 机具和复杂的工艺
• （5）进行土钉支护结构的施工所需要 的工作面比较小，有利于在城市建筑 比较密集的区域内施工
• （6）土钉支护的在造价方面可以比常 规支护方法节约 10％-30％的工程费 用
目录
一、前言 二、发展简史和研究现状 三、土钉支护的概念 四、土钉支护技术适用范围及支护优缺点 五、土钉墙基坑支护技术施工工艺与监测 六、土钉支护的防水 七、复合土钉支护技术 八、土钉基坑支护常见问题及处理方法 九、基坑工程事故问题原因分析及防范措施 十、基坑安全督查要点
一、前言
• 岩土工程是近几十年来根据工程实际要求而逐渐发展起来的一门具有综合专业 • 性技术的学科。而基坑支护工程又是岩土工程逐渐发展出来的一个分支学科，并且 • 在工程实践的推动下，基坑支护工程在学术界亦形成了一门新兴的学科。 • 基坑支护工程主要是指建筑物或构筑物的地下基础部分在施工过程中需要开挖， • 并且进行降水和基坑边坡的支护，保证在基坑开挖和施工的过程中，基坑周围的建 • 筑物、构筑物的沉降在安全范围内，以及地下管线正常运行，确保基础部分在开挖 • 和支护的过程中能够安全施工的一项综合性工程。 • 基坑支护工程是地下基础施工中内容丰富且富于变化的领域，也是一项风险性很 • 高的支护工程。作为一门综合性很强的新兴学科，它基本涉及了土木工程领域的全 • 部学科内容，包括土力学，材料力学，结构力学，环境岩土工程学，基础工程学等 • 等。基坑支护工程大多是随着开挖过程而临时在基坑边坡上进行支护，降雨、地震 • 地下水以及坡顶荷载等因素都会影响基坑支护工程的效果，因此基坑支护工程是一 • 门需要考虑很多外界影响因素的综合性系统工程。
根据住建部关于印发《危险性较
大分布分项工程安全管理办法》中 深基坑工程规定，开挖深度超过5m （含5m）的基坑（槽）的土方开挖 、支护、降水工程；开挖深度虽未 超过5m，但地质条件、周围环境和 地下管线复杂，或影响毗邻建筑（ 构筑）物安全的基坑的土方开挖、 支护、降水工程，这两种情况需要
专家论证。
根据《建筑施工土石方工程安全技术规范》
• 美国最早是加州大学 Davis 分校对土钉和土锚杆进行了相关的基础性研究，其主要的 研究工作有现场基坑工程的相关数据实测，进行土钉支护模型的室内离心机试验以及对 土钉支护进行有限元分析等等。英国对于土钉支护结构也进行了非常多的研究，主要有 土钉支护的理论设计分析方法，土钉和土体相互作用的试验研究等等。
四、土钉支护技术适用范围（1）土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶 结砂土
• （2）对于无胶结砂层、砂砾卵石层和淤泥质土，土钉成孔困难，不宜采用土钉支护 • （3）对于不能临时自稳的软弱土层，土钉支护的现场施工无法实现，因此也不能采
人工挖孔桩
土钉支护
二、发展简史和研究现状
1、土钉支护技术在国外的发展概况
• 土钉墙支护作为一种现代基坑支护技术，最早出现于 20 世纪 70 年代。它的出现与新 奥法有着密切的关系，可以说是新奥法的延续。六十年代出现的新奥法在当时取得了很 大的成功，并得到了广泛的应用，在大量的隧道工程实践中，人们尝试把新奥法沿用到 岩土工程中，并采用将粘结型锚杆与喷射混凝土面层相结合的方法，于是为土钉技术的 产生奠定了基础。
土钉安装
注浆后
• 安连接件
• 土钉钢筋端部通过锁定筋与面层 内的加强筋及钢筋网连接时,其相互 之间应可靠焊牢。当采用钢管杆体 时,钢管通过锁定筋与加强筋焊接,连 接做法如下图所示。
6、钢筋网绑扎及复喷
• 在注浆完成之后，依照设计要求，将一定直径的 钢筋按一定网距通过焊接固定在坡面上。另外，对 于较危险的坡面，需用金属（如槽钢等）将土钉和 坡面连接在一起，进而使支护的强度加深。钢筋间 距宜取150mm~250mm；钢筋网间的搭接长度应大 于300mm；
1土钉支护技术适用范围1土钉支护主要适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土粘性土和弱胶结砂土3对于不能临时自稳的软弱土层土钉支护的现场施工无法实现因此也不能采用土钉支护2土钉支护优点及局限性1能合理利用土体的自承能力将土体作为支护结构不可分割的部分安全系数较高2结构轻型柔性大有良好的抗震性能和延性3施工方便速度快不需单独占用场地适用性非常好4施工设备简单轻便不需大型的机具和复杂的工艺5进行土钉支护结构的施工所需要的工作面比较小有利于在城市建筑比较密集的区域内施工6土钉支护的在造价方面可以比常规支护方法节约1030的工程费用1要求土体在没有进行土钉设置之前必须能够自稳2施工现场必须要有足够的地下空间来进行土钉支护的设置3进行土钉支护碰到地下水位高于开挖面的情况时首先要将地下水位降至基坑坑底以下不然会出现水渗流的现象4一旦确定土钉支护作为建筑物的永久性结构来使用必须对土钉的腐蚀做进行专项考虑并且进行单独设根据建筑施工土石方工程安全技术规范jgj1802009里强制条文202条土石方工程应编制专项施工安全方案并应严格按照方案实施
三、土钉支护的概念
• 土钉的定义就是埋设与基坑施工现场的土体中,间距比较小，排列紧密的细长杆件，比如 说钢筋或者钢管等，基本上土钉外层还需要裹上水泥砂浆或者是水泥净浆。
• 土钉支护技术首先是以一定的倾斜角成孔，之后将钢筋或 者是钢管放置于孔内，然后往其内灌浆，最后设置混凝土面 层。通过这些措施使得土钉与被支护土体紧密相连，并且依 赖二者的接触界面上的粘结力或者是相互的摩擦阻力，与周 围的被支护土体共同作用以形成复合土体，通过提高被支护 土体的岩土力学性能以及土钉的抗拔力,减小被支护土体的变 形来达到对土体进行支护的最终目的。
施工前准 备工作
开挖放坡
初喷混凝 土
成孔
喷混凝土
编钢筋网
注水泥浆
安装土钉
7、基坑监测
• 基坑在施工过程中须进行基坑及周边 建筑物的变形观测。变形观测应委托有 相应资质的单位编制专项方案，经甲方、 监理审核通过后方可进行变形观测。
《建筑基坑工程监测技术
规范》（GB50497—2009） 第3.0.3条规定：基坑施工前 应由建设单位委托具备相应
资质的第三方进行基坑监护 检测。
根据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ120-2012强条，安全等级为一级、 二级的支护结构，在基坑开挖过程与 支护结构使用期内，必须进行支护结 构的水平位移监测和基坑开挖影响范 围内建（构）筑物、地面的沉降监测
。
六、土钉支护的防水
1、水对土体的作用
（1）土体的含水量增加会使土体自重增加， 土体的滑动力增大；
• 局限性：
• （1）要求土体在没有进行土钉设置之 前必须能够自稳
• （2）施工现场必须要有足够的地下空 间来进行土钉支护的设置
• （3）进行土钉支护碰到地下水位高于 开挖面的情况时，首先要将地下水位 降至基坑坑底以下，不然会出现水渗 流的现象
• （4）一旦确定土钉支护作为建筑物的 永久性结构来使用，必须对土钉的腐 蚀做进行专项考虑并且进行单独设计
• 土钉安装
• 土钉钢筋采用螺纹钢,置入孔中前,应先设 置定位支架,保证钢筋处于钻孔的中心部位, 支架沿钉长的间距为2～ 3 m,支架的构造应 不妨碍注浆时浆液的自由流动。
注浆
• 土钉钢筋置入孔中后可采用重力低压或高压 方法注浆填孔。水平孔应采用低压或高压方法 注浆，注浆时应在钻孔口部设置止浆塞，注满 后保持压力3~4min。其中重力注浆以满孔为止。
• 原冶金部建筑研究总院的程良奎教授和北京工业大学的孙家乐教授等，都是比较早展开 对土钉和土锚杆支护的研究人员。除了以上所述的研究单位之外，近年来也由非常多的高等 院校对土钉和土锚杆支护开展了相关的试验以及理论研究工作。
3、国内外研究成果现状
目前，国内外对于土钉支护技术的研究都取得了相关的研究成果，但是依然有部分 的没有得到彻底解决的问题，比如说土钉支护结构的变形、混凝土支护面层所受到的土 压力和土钉间距、土钉长度的影响关系以及最优土钉间距等等问题都没能得到很好解决 。在土钉支护结构的设计方面，欧美发达国家均形成了比较完备的相关设计规范，但是 我国还没有相关的国家规范出台。
JGJ180-2009里强制条文2.0.2条，土石方工程应编制 专项施工安全方案，并应严格按照方案实施。
2、开挖修坡
• 土钉墙施工时是按照分层分段施工的原则进行的，每一层 的具体开挖深度是根据土体稳定性来决定的。当基坑土体属 于砂土时，每层基坑开挖的高度通常为0.5~2.0m ，当基坑土 体属于粘性土时，基坑每层的开挖高度等于土钉竖向间距， 取值通常是在1.0 ~2.5m之间。每段长度可取10~20 m,具体依 据设计规定的分层深度和分段距离。此外，还应按作业顺序 施工,上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70% 后方可开挖下层土方。
2、土钉支护技术在我国的发展概况
• 相对国外而言，国内对土钉和土锚杆支护方法的研究显得起步较晚。1980 年，王步云首 次成功的在实际工程中使用了土钉支护作为基坑支护形式。从此之后，土钉支护技术在我国 的实际工程中的应用越来越多。同时土钉支护技术逐渐在多个主要的特大城市开始得以应用 到实际工程中去。
依据《建筑工程土石方工程安全 技术规范》JGJ180-2009中6.3.2（强制 条文）基坑支护结构必须在达到设计 强度要求的强度后，方可开挖下层土 方，严禁提前开挖和超挖。同时， JGJ120-2012强条8.1.3也是如此规定。
边坡修正
3、初喷混凝土
• 一般情况下，为了防止土体松弛和崩解， 必须尽快做第一层喷射混凝土，根据地层的 性质，可以再安设土钉之前做，也可以在放 置土钉之后做。
• 主动受力的支护结构具有的特点是，通过提升土体强 度和稳定性，利用各种有效手段使得土体和支护结构形 成共同受力体，从而实现边坡稳定。当前，用得最多的 主动受力支护方法有土钉支护、搅拌桩支护等。
• 3、组合形式的支护结构
• 组合工程中同时使用第一第二种支护结构进行共同支 护。该组合支护结构已经应用到了非常多的实际工程中 并且取得了很好的支护效果，展现出了巨大的结构优势 和发展潜力。
• 在欧美一些国家土钉技术应用的较早，起初在德国和法国开始应用，七十年代法国首 先进行了土钉墙方面的技术研究。1972 年法国著名承包商将新奥法应用在凡尔塞附近一 处铁路路基开挖工程中，他们将钢筋植入土中并结合了混凝土喷射面层作为临时支护， 此案例具有详细记载并在当时取得了很大的成功，可称为土钉支护技术的典型。20 世纪 80 年代，法国发展了一种新技术即高压喷射注浆击入钉，此外还有加筋土技术的应用。 随后土钉支护技术慢慢成长起来并作为边坡加固和支护主要应用技术。
• 喷射作业时，喷头应与土钉墙面保持垂直，其 距离宜为0.6m~1.0m；喷射作业应分段依次进行， 同一分段内应自下而上均匀喷射，一次喷射厚度宜 为30mm~80mm；
喷射混凝土
加强筋
土钉钢筋：钢筋直径宜 取16mm~32mm 成孔直径宜取
70mm~120mm
土钉钢管： 钢管外径不宜小于 48mm，壁厚不宜
小于3mm
注意：大多数土 钉墙发生的事故都是 由于土钉与面层连接 出现问题导致。
施工应根据土方开挖情况、降水情况进行，开挖一步，支护一步，直至基坑底。此
外，还应对土钉的抗拔承载力进行检测，当上层土钉注浆体及喷射混凝土面层强度达到 设计值的 70%或达到10MPa后，才可开挖下层土方以及进行下层土钉的施工。施工前设 置位移观测点，施工期间应连续观测，直至施工完毕。
用土钉支护
根据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ120-2012表3.3.2，单一土钉支护技 术适用于地下水位以上或降水的非软土 基坑，且基坑深度不宜大于12 m,,邻近 无重要建筑物、构筑物、重要交通干线 或重要管线。
2、土钉支护优点及局限性
• 优点：
• （1）能合理利用土体的自承能力，将 土体作为支护结构不可分割的部分， 安全系数较高
五、土钉墙基坑支护技术施工工艺与 监测
• 1、施工前准备工作
• 施工前的准备工作土钉墙基坑支 护施工前应认真学习相关标准、规 范,熟悉设计图纸,了解地下障碍物、 管线位置。根据设计图、施工合同 及现场情况编写施工专项方案,必要 时应由专家进行论证。同时准备好 施工机具设备,并检查设备运转情况, 确保能正常使用和做好材料进场的 检验与混凝土、水泥浆的试配工作。