土钉墙施工的安全技术措施（土钉墙施工技术及常见质量通病）

土钉墙施工技术及常见质量通病

1、基本介绍及适用范围

1.1土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件。通常采取土中钻孔、置入钢筋（带肋钢筋）并沿孔全长注浆的方法做成如图1-1所示。土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形的条件下被动受力，并主要承受拉力作用。土钉也可用钢管（如图1-2所示）、角钢等作为钉体，采用直接击入的方法置入土中。

图1-1由带肋钢筋制成的土钉

图1-2由钢管制成的土钉

1.2土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层混凝土面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法，如图1-3所示。

图1-3土钉墙示意图

1.3土钉墙，可以显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统；喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。

1.4土钉墙适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡，地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况。

2、主要规范标准文件

2.1《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739

《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97

《建筑边坡工程技术规范》GB50330

《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》GB50843

《建筑基坑工程安全管理规范》DB45/T960

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120

《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167

《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/T372

《喷射混凝土加固技术规程（附条文说明）》CECS161

《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46

《建设工程质量管理条例》

《建设工程安全生产管理条例》

其他现行相关规范标准、文件等。

3、设备及参数

3.1锚杆钻机主要应用于水电站、铁路、公路边坡各类地质灾害防治中的滑坡及危岩体锚固工程，特别适合高边坡岩体锚固工程，还适用于施工城市深基坑支护、抗浮锚杆及地基灌浆加固工程孔、爆破工程的爆破孔、高压旋喷桩、隧道管棚支护孔等，将其动力头略微变动，即可方便地全方位施工。主要钻进方法：潜孔锤常规钻进、跟管钻进、螺旋钻进。该机主要由主机、操作台、底盘、行走机构、回转机构、液压系统及电气系统组成如图3-1所示。

图3-1锚杆钻机

3.2常见设备型号及参数见表3-1

常见型号及主要技术参数表 表3-1

型号	功率 （kw）	钻孔直径 （mm）	钻杆扭矩 （kN﹒m）	钻孔深度 （m）	钻杆转速 （r/min）	钻杆倾角（°）
XY-100	10.75	90~130	1.70	20~40	90	0~90
MX-60A	24	90~185	2.50	50~80	125	-10~90
MX-120A	47	100~210	6.50	100~140	100	-10~90
MD-100A	40	130~250	5.50	80~120	100	-10~90

4、材料及参数

4.1土钉宜采用采用HRB400、HRB500钢筋，直径为16mm至32mm。

4.2水泥强度等级不应低于32.5，并具有出厂合格证明文件和检测报告，强度等级符合《通用硅酸盐水泥》GB175第六章的规定如下：

4.2.1硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级；

4.2.2普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。

4.3应选用洁净中砂质量符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）第3.1.3的规定如下：

天然砂中含泥量 表4-1

混凝土强度等级	≥C60	C55~C30	≤C25
含泥量（按重量计%）	≤2.0	≤3.0	≤5.0

4.4宜选用质地坚硬的粒径10mm～20mm的碎石或砾石，含泥量不大于2%，质量符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53的规定。

4.5宜选用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，掺入量分别不大于12%和20%，质量检验合格，掺量通过配比试验确定。

4.6宜选用喷射混凝土用速凝剂，质量符合《喷射混凝土用速凝剂》GB/T35159要求，并应有性能检验报告，掺量和种类根据施工季节通过配比试验确定。

4.7搅拌用水应符合《混凝土用水标准》JGJ63的规定。

5、施工前技术准备

5.1岩土工程勘察报告、地下管网、附近建筑物或构筑物情况、设计文件、图纸会审纪要、施工组织设计等已备齐。对施工作业人员进行安全技术交底、三级安全教育；

5.2地上、地下障碍物处理完毕，达到“三通一平”，有满足机具设备作业要求的作业面，施工设施准备就绪。现场已设置测量控制点，并加以保护，施工前已复核土钉轴线；

5.3施工前应检查整套施工设备，按要求对机具设备进行保养，更换磨损超标的零件，保证设备状态良好，严禁带故障的设备进场；

5.4根据实际施工段的划分作好相关的水、电管线布置工作，保证进场后可立即投入施工，避免作业时出现相互干扰影响施工的情况。施工现场内道路、基坑坡道应符合设备运输车辆和工程机械的行驶要求，保证运输安全；

5.5组装设备时应设立隔离区，专人指挥，非安装人员不得在组装区域内，严格按程序组装；

5.6提前计算施工用材料量，做好材料需求计划，安排材料进场，严把钢材、水泥、砂、石等材料的质量关，原材料应具有合格证。应按要求及时进行原材料进场检验，根据相关规范标准对需要送检的原材料进行见证取样送检；

5.7根据水泥浆和混凝土的强度及工艺要求，提前做好配合比的试配和优选；

5.8设专人对坡顶水平位移、坡顶沉降观测点进行测量，每天将测量结果反馈给责任工程师以指导施工；

6、工艺流程、方法及质量技术控制要点

6.1常规工艺流程见图6-1

图6-1常规工艺流程图

6.2施工工序要点

6.2.1土钉支护按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷混凝土以前，不进行下一层深度的开挖。

6.2.2当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑边壁采用小型机具或铲锹进行削坡，保证边坡平整并符合设计规定的坡度。

6.2.3为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷，对于易塌的土体可采取以下措施：

（1）对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，待凝结后再进行钻孔；

（2）在作业面上先构筑钢筋网喷射混凝土面层，而后进行钻孔并设置土钉；

（3）在水平方向上分小段间隔开挖：

（4）先将作业深度上的边壁做成斜坡，待钻孔并设置土钉后再清坡；

（5）在开挖前，沿开挖面垂直击入钢筋或钢管，或注浆加固土体。

6.2.4土钉支护是在排除地下水的条件下进行施工，采取恰当的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。

6.2.5基坑四周支护范围内的地表进行修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土面层，防止地表降水向地下渗透。

6.2.6土钉成孔前，按设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔位的允许偏差不大于l50mm，钻孔的倾角误差不大于3°，孔径允许偏差5～20mm，孔深允许偏差为－50～200mm。

6.2.7成孔过程中做好成孔记录，按土钉编号逐一记录取出的土体特征、成孔质量、事故处理等，以便及时修改土钉的设计参数。

6.2.8钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理，成孔后及时安设土钉钢筋并注浆。

6.2.9土钉钢筋置入前，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2m。

6.2.10土钉钢筋置入后，采用重力方法注浆填孔。重力注浆以满孔为止，在初凝前补浆1～2次。

6.2.11向孔内注入浆体的充盈系数大于1.0。

6.2.12注浆用水泥砂浆的水灰比不超过0.4～0.45，浆体搅拌均匀并立即使用。

6.2.13砂浆强度用70mm×70mm×70mm 立方试件经标准养护后测定，每批至少留3 组（每组3 块）试件：给出3天和28天强度。

6.2.14土钉端部通过其他形式的焊接件与面层相连，事先对焊接强度作出检验。土钉与面板连接。土钉与强筋“L”型或“┳”型焊接。当采用“L”型焊接时，“L”型钩的方向宜交替排列。对于使用螺纹钢筋制作的土钉杆，其端部应设置“J”型弯钩，与加强筋满焊焊接在一起，不得直接钩挂加强筋或者点焊如图6-2、图6-3所示。

图6-2“J”型弯钩不得直接钩挂加强筋

图6-3土钉端部不得与加强筋点焊

6.2.15在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。

6.2.16钢筋网片绑扎而成，网格允许偏差±10mm，钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长。

6.2.17喷射混凝土配合比通过试验确定，粗骨料最大粒径不大于12mm，水灰比不宜大于0.45。

6.2.18喷射混凝土的喷射顺序为自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.80～1.50m 范围内，射流方向垂直指向喷射面，防止在钢筋背面出现空隙。

6.2.19为保证施工时的喷射混凝土厚度达至规定值，可在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志。在继续进行下步喷射混凝土作业时，仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松敞碎屑，并喷水使之潮湿。

6.2.20喷射混凝土强度采用边长100mm立方试块进行测定，每批至少留取3 组（每组3 块）试件。

6.3质量控制要点

6.3.1施工机具

（1）成孔机具的选择和工艺要适应现场土质特点和环境条件，保证进钻和抽出过程中不引起塌孔，一般可选用冲击钻机、锚杆钻机、回转钻机、洛阳铲等，在易塌孔的土体中钻孔时应采用套管成孔或挤压成孔。

（2）注浆泵的规格、压力和输浆量满足施工要求。

（3）混凝土喷射机的输送距离满足施工要求，供水设施能保证喷头处有足够的水量和水压（不小于0.2MPa）。

（4）空压机应满足喷射机工作风压和风量要求，一般可选用风量9m3/min以上，压力大于0.5Mpa的空压机。

6.3.2测放土钉轴线

（1）根据测量控制点，由专职测量人员按设计图准确无误地将土钉轴网放样到现场。现场桩位放样采用插木制短混加白灰点作为桩位标识；

（2）土钉位允许误差：20mm；

（3）土钉位放样后经自检无误，填写相关测量资料。

6.3.3施工准备

（1）土钉支护施工前监理人员必须了解工程的质量要求以及施工中的测试监控内容与要求，如基坑支护尺寸的允许误差，支护坡顶的允许最大变形，对邻近建筑物、管线、道路等环境安全影响的允许程度。

（2）土钉支护施工前监理、施工、测量、设计单位有关人员共同到场确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并要求施工单位负责加以妥善保护。

6.3.4工作面开挖

（1）施工单位根据设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷混凝土以前，不得进行下一层深度的开挖。当基坑面积较大时，允许在距离四周边坡8m-10m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，不得超挖。

（2）当用机械进行土方作业时，严禁施工人员在边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑的边壁应采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。

（3）支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护，即及时设置土钉或喷射混凝土。基坑在水平方向的开挖也应分段进行，一般可取10m-20m。同时要求尽量缩短边壁土体的裸露时间。

6.3.5排水

（1）土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，施工单位应采取恰当的排水措施包括地表排水、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）要求对基坑四周支护范围内的地表加以修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土地面，防止地表降水向地下渗透。靠近基坑坡顶处宽2m-4m的地面应适当垫高，并且里高外低，便于径流远离边坡。

（3）在支护面层背部插入长度为400mm-600mm、直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5m-2m，以便将喷混凝土面层后的积水排出。

（4）为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置排水沟及集水坑。排水沟应离开边壁0.5m-1m，排水沟及集水坑宜用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏，坑中积水应及时抽出。

6.3.6注浆

（1）在土钉钢筋置入孔中前，应先设置定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距约为2m-3m左右，支架的构造应不妨碍注浆时的浆液自动流动。支架可为金属或塑料件。监理员在土钉施工过程中需要随机抽检。

（2）土钉钢筋置入孔中后，采用重力、低压（0.4-0.6MPa）或高压（1-2MPa）方法注浆填孔。水平孔必须采用低压或高压方法注浆。压力注浆时间在钻孔口部设置止浆塞（如分段注浆，止浆塞置于钻孔内规定的中间位置），注满后保持压力3-5min。重力注浆以满孔为止，但在初凝前需补浆1-2次。

（3）注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过0.45-0.50，允许加入适量的速凝剂等外加剂用以促进早凝和控制泌水。施工时当浆体塌浇度不能满足要求时可外加高效减水剂，但严禁任意加大用水量。浆体应搅拌均匀并立即使用，开始注浆前、中途停顿或作业完毕后均须用水冲洗管路。

6.3.7边坡表面处理

（1）表层钢筋网的铺设要求

a) 钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不宜小于20mm。

b) 采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

c) 钢筋网与土钉应连接牢固，监理员随机抽查。

（2）混凝土喷射要求

a) 混凝土的喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8m-1.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，但在钢筋部位，应先喷填钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。

b) 在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志，以保证施工时的喷射混凝土厚度达到规定值。当面层厚度超过100mm时，应分二次喷射，每次喷射厚度为50mm-70mm。在继续进行下步喷射混凝土作业时，要仔细检查预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑是否清除，如已清除，喷水使之潮湿。

c) 在喷射混凝土终凝2h后，现场施工人员应根据当地条件，采取连续喷水养护5-7d，或喷涂养护剂。

6.4喷射混凝土技术要求

6.4.1利用筛子、斗检查粗细骨料配比是否符合要求。

6.4.2检查骨料含水率是否合格。

6.4.3按设计配比把水泥和骨料送入拌料机，上料要均匀。水泥：砂：石子，砼重量配合比水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，人工拌料时采用潮拌料，水泥、砂和石子应清底并翻拌三遍使其混合均匀。

6.4.4检查拌好的潮料含水率，要求能用手握成团，松开手似散非散，吹无烟。

6.4.5速凝剂按水泥含量的2.5-4%在喷浆机上料口均匀加入。

6.4.6坍落度为80~120cm，混凝士到达施工现场后，应进行坍落度的检查，实测混凝土坍落度与要求混凝土坍落度之间的允许偏差为±20mm；

图6-5现场实测坍落度

6.4.7喷射混凝土施工前56天，每种拟用的外加剂至少作三次试块试验板，试验板测定的喷射混凝土工艺质量和抗压强度达到要求后，才能进行喷射混凝土施工。

6.4.8喷射混凝土作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上。

6.4.9喷射机应严格执行喷射机的操作规程，应连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射机作业时，应将喷射机和输料管内的积料清除干净。

6.4.10喷射混凝土的回弹率：洞室拱部不应大于25%，边墙不应大于15%。

6.4.11喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间一般工程不得小于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于5℃时，不得喷水养护。

6.5标准试件制作及养护

6.5.1混凝士强度试件应在混凝士的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204中7.4.1条规定如下：

（1）每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样不得少于次；

（2）每工作班拌制的同一配合比的混凝士不足100盘时，取样不得少于一次；

（3）当一次连续浇筑超过1000m3时，同一配合比的混凝士每200m3取样不得少于一次；

（4）每一楼层、同一配合比的混凝土，取样不得少于一次；

（5）每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。

图6-6现场制作试块

6.5.2标准试件养护

（1）同条件养护试件拆模后，应放置在靠近相应结构构件或结构部位的适当位置，并应采取相同的养护方法。

（2）同条件自然养护试件的等效养护龄期及相应的试件强度代表值，宜根据当地的气温和养护条件，按下列规定确定：

a) 等效养护龄期可取按日平均温度逐日累计达到600℃时所对应的龄期，0℃及以下的龄期不计入；等效养护龄期不应小于14d，也不宜大于60d；

b) 同条件养护试件的强度代表值应根据强度试验结果按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GBJ107的规定确定后，乘折算系数取用；折算系数宜取为1.10，也可以根据当地的试验统计结果作适当调整。

7、质量控制标准

7.1一般规定

7.1.1土钉墙应进行土钉位置、土钉长度、土钉直径、钻孔倾斜度、土钉墙混凝土面厚度及土钉抗拔力检验；

7.1.2砂、石子、水泥、钢材等原材料质量的检验项目和检验方法应符合现行有关规范、标准；

7.2检验与检测

7.2.1施工前应检验桩位，桩位偏差应符合《地基与基础验收规范》GB50202的规定；

7.2.2施工前应进行检验：使用预拌混凝土的，应有产品合格证和搅拌站提供的质量检查资料；

7.2.3施工过程中应进行检验：灌注混凝土前，对已成孔的中心位置、孔深、孔径及垂直度进行检验。

7.3土钉墙质量检验宜符合表7-1的要求

土钉墙质量检验标准 表7-1

项目	序号	检查项目	允许偏差或允许值		检查方法
			单位	数值
主控 项目	1	土钉长度	mm	±30	用钢尺量
	2	土钉抗拔力	设计要求		现场实测
一般项目	1	土钉位置	mm	±100	用钢尺量
	2	钻孔倾斜度	度	±1	测钻机倾角
	3	浆体强度	设计要求		试样送检
	4	注浆量	大于理论计算浆量		检查计量数据
	5	土钉墙面厚度	mm	±10	用钢尺量

8、检验与验收

8.1施工层段的划分是否符合施工方案的要求；

8.2检查边坡清理情况；

8.3检查土钉墙的成孔情况：孔位、孔深、角度等；

8.4检查土钉杆是否验收合格；

8.5检查土钉注浆情况；

8.6检查钢筋网连接情况；

8.7监督混凝土的喷射施工过程；

8.8检查混凝土的试块留置及养护，是否符合相关规定；

8.9进行边坡的稳定性观测；

8.10混凝土冬期施工时，检查采取的混凝土防冻、养护措施是否到位；

9、常见质量技术问题防治

质量通病	土钉长度及土钉位置偏差
形成原因	1、操作手未按技术交底进行作业； 2、旁站人员未对钻机进行有效监控； 3、技术交底未明确具体作业
防治方法	1、土钉长度：根据露出土面的钻杆长度，计算已钻进的深度，进而保证土钉的长度。 2、土钉位置偏差：施工时用白灰将土钉位置在轴网上标识出来，施工时用卷尺测量钻进孔位与土钉轴网的偏差，控制土钉位置不过度偏移。
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质量通病	土钉注浆不饱满
形成原因	1、注浆压力不够； 2、注浆管提升过快； 3、施工队伍偷工； 4、旁站人员不足、控制不严，管理人员巡查不够；
防治方法	1、在注浆机上粘贴注浆压力技术指标，并对注浆机操作人员进行技术交底； 2、明确注浆提管速度，不得过快提管； 3、增加必要的旁站人员进行监督管理，对施工作业人员培训； 4、分部和经理部管理人员加强巡视，特别是夜间施工的巡视；
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质量通病	钢筋网间距不均匀
形成原因	1、技术交底不到位； 2、工人未按要求进行施工；
防治方法	1、加强施工作业人员的交底； 2、施工过程中加大检查力度，对未按按要求进行施工的予以返工整改处理；
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质量通病	喷射混凝土开裂
形成原因	1、喷射混凝土养护不到位； 2、排水未做好，水流冲刷土体形成空洞，引起混凝土开裂； 3、土体超挖，回填不饱满，有空洞引起混凝土开裂；
防治方法	1、按要求进行喷射混凝土养护，喷射混凝土终凝2h后应喷水养护，养护时间一般工程不得小于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜，气温低于5℃时，不得喷水养护； 2、安装好泄水管，根据现场实际情况合理设置排水沟，确保土体不受水流冲刷； 3、对于超挖部分采用低标号素混凝土回填至合理位置，确保无空洞；
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质量通病	喷射混凝土面层未形成整体
形成原因	1、施工作业人员未按图施工，操作不规范； 2、挂网钢筋搭接不够； 3、钢筋分层挂网时不牢固，发生滑脱位移；
防治方法	1、加强技术交底、明确技术指标，增强现场管理监督力度，保证安图施工； 2、钢筋挂网时，必须与上一层钢筋有足够的搭接长度； 3、钢筋分层挂网时，要绑扎牢固，使用短钢筋打入土体作为临时的钢筋网支撑点，防止发生滑脱位移；
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质量通病	软弱土体局部坍塌
形成原因	1、开挖后放置时间过久，未及时进行土钉墙支护； 2、排水设置不合理，导致软弱土体含水量过高，发生位移； 3、局部土体过于软弱，无法保持稳定
防治方法	1、与土方作业单位事先做好沟通协调，土方开挖之后，及时做好土钉支护； 2、根据设计图纸、现场实际情况合理布置泄水管，并设置排水沟； 3、采用沙袋进行换填，并在时代之间使用松木作为桩钉，防止沙袋位移；
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