土钉机在公路滑坡治理中的应用

土钉机在公路滑坡治理中的应用摘要:土钉是一项原位岩土加筋技术，适用于基抗开挖支护和边坡加固。本文结合坪乳线洋碰西滑坡处治工程实践，对土钉的类型、适用性、特点、作用机理、设计方法和施工方法进行介绍。关键词:土钉类型，特点，机理，设计施工１概述土钉是将拉筋（常用钢筋做拉筋）插入土体内部，使其全长度与土粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成土体加固区带，其结构类似于重力式挡土墙，用以提高整个边坡的稳定性。适用于基坑开挖支护和边坡加固，是一项实用的原位岩土加筋技术。土钉技术在我国部分城市的深基坑开挖中得到应用，具有广泛的应用前景。由于土钉作用机理、破坏形式和破坏原因较复杂，加之土钉技术应用时间较短，许多工程技术人员对这种边坡支护方法还不太熟悉，有必要进行介绍。作者结合省道１９４７线（即坪乳线）洋碰西滑坡处治的工程实践，简略地谈谈土钉的类型、特点、作用机理、设计和施工方法。２土钉类型、适用性及特点2.１土钉的类型按施工方法不同，土钉可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三类：（１）钻孔注浆型土钉：先在土坡上钻直径１００～２００mm有一定深度的横孔，然后插入钢筋、钢杆或钢绞索等小直径杆件，再用压力注浆充实孔穴，形成与周围土体密实粘合的土钉，最后在土坡坡面设置与土钉端部联结的联系构件，并用喷射混凝土组成面层结构，从而构成一个具有自撑能力且能够支挡其后来加固体的加筋域。这是土钉中应用最多的形式，可用于永久性或临时性的支挡工程。（２）打入型土钉：采用ZSTD-150土钉机（气动冲击锚杆机）将钢杆直接打入土中。长度一般不超过６m。用气动土钉机每小时可打入１５根。其提供的摩阻力较低，因而要求的钉杆表面积和设置密度均大于钻孔注浆型土钉。但由于防腐问题难以解决，因此，多用于临时性支挡工程。（３）射入型土钉：由采用压缩空气的射钉机依任意选定的角度将直径２５～３８mm，长３～６m的光直钢杆（或空心钢管）射入土中。土钉可采用镀锌或环氧防腐套，土钉头通常配有螺纹，以附设面板。这种形式施工快速、经济，适用于多种土层，具有很大的发展潜力。2.２土钉适用范围（１）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；畏（２）适用于色有一定粘结性枝的杂填土、粘邪性土、粉性土刚、黄土类土及扶弱胶结的砂土功边坡侧；骗央（３）对标准当贯入击数低于钞１０击或相对店密实低于谈０成.游３的砂土边坡杏与不均匀系数狸小于２的级配畏不良砂土，土雅钉法不经济及；蔑乎（４）对塑性堵指哈数浆Ⅰ汗犘＞２０的粘五性土，必须仔垦细评价其徐变神特性后，方可室将土钉用作永挪久性支挡结构黄；坟益（５）土钉法碰不适用于软土淋边坡，也不适霜用于侵蚀性土聚（如煤渣、矿威渣、炉渣、酸替性矿物废料等折）中作为永久更性支挡结构挡。披和

2丸.蚊３土钉的特遗点脚爸（１）对场地司邻近建筑物影炮响小。由于土这钉施工采用小快台阶逐段开挖帆，且在开挖成厨型后及时设置殊土钉与面层结造构，使面层与绵挖方坡面紧密往结合，土钉与丢周围土体牢固搭粘合，对土坡嫩的土体扰动较羞少，对相邻建哪筑物的影响小脾。趴网（２）施工机贝具简单，施工灌灵活。设置土税钉采用的机具唯及喷射混凝土烫设备都属可移洲动的小型机械撒，移动灵活，添所需场地也小盘。此类机械的仍振动小、噪声具低，在城市地枣区施工具有明优显的优越性。损土钉施工速度竭快，在开挖过辟程中较易适应嗽不同的土层条晌件和施工程序辈。陈椅（３）经济效可益好。据西欧昼统计资料，土酷钉支护比锚杆怒墙支护方案可喜节约投资１０坊％～３０％。词在美国，按其房土钉开挖专利笋报告（犈犖犚母１９７６）所样指示的可节约荡的投资３０％游左右。国内据芒９项土钉工程雷的经济分析统先计，认为可节药省投资３０％蒜～５０％沈。绝仁３土钉的作柜用机喝理屈愈土体的抗剪强势度较低抗拉强挖度几乎可以忽正略，但土体具寄有一定的结构殃整体性。在土渐体内放置一定追长度和密度的清土钉后，土钉克与土共同工作灭，弥补土体自洁身强度的不足览，构成复合土获体。土钉在复秋合土体内的作呜用主要有烛：雾钩（１）箍束骨夹架作用。这是委由土钉本身的膛刚度、强度以革及它在土体内新分布的空间组竹合方式所决定像的。它具有约武束土体变形的烤作用，并使复拌合土体构成一写个整体箩。堤哪（２）分担作后用。在复合土丘体内，土钉与木土体共同承担您外荷载和土体架自重应力，土池钉起着分担作室用。土钉分担哥的比例取决于矛土钉与土体的暖相对刚度比、雨土钉所处的空跟间位置及复合孝土体的应力水弟平学。帝啊（３）应力传蓄递与扩散作用尼。在相同荷载叮作用下，土钉热墙土体部分的陕应变水平比素钱土边坡低，从熔而推迟了开裂士域的形成和发穿展（如图１所竭示）泳。比济(柱略般)蚕（４）坡面变枕形的约束作用涉。在坡面上设已置与土钉连在壁一起的钢筋网起喷射混凝土面登板，是发挥土轻钉有效作用的凤重要组成部分护。之毙４土钉设白计邪摘4画.颜１土钉设计象内巧容想折（１）确定土淋钉墙的平面与骂剖面尺寸及分出段施工高度柄；啊逃（２）确定土宣钉的布置方式按和间距章；察午（３）确定土赔钉的直径、长野度、倾角及在醉空间的方向披；线疯（４）确定土胃钉钢筋的类型斗、直径和构造准；袭刺（５）注浆配嘉方设计，注浆炎方式，确定浆物体强度指标可；舍增（６）喷射混煮凝土面层设计圣及坡顶防护设缓计咐；渔捎（７）土钉抗民拨力验算绑；三吨（８）进行整胶体稳定性分析狸；鸽筐（９）变形预夺测和可靠性分湿析民；载历（１０）施工历图设计及其说巴明腹；划东（１１）现场兄监测和质量控帮制设计汪。苦覆4晓.忍２土钉构造丧设加计什歼（１）土钉墙岔坡度宜为槽１克∶承0与.镜３～轻１萍∶同0醉.径７，有时可根害据实际情况与兔路基边坡同坡萍；生御（２）土钉必苹须和面层有效接连接在一起，草常设承压钢板搜和加强钢筋逐；村禁（３）土钉的拉长度宜为开挖方深度绞的制0渠.汤５织～贵1挡.诞２倍，土钉间咱距宜为１～我２巨m抱，土钉与水平肤面夹角宜为１柏０本°哈～２榜０贸°贴；惑扇（４）土钉钢水筋宜零用负Ⅱ圆级以上螺纹钢愚筋，钢筋直径随宜为１６～３妨２吸m洲，钻孔直径宜婆为７０～１２锤０幅m锅m页；驰略（５）喷射混株凝土面层厚度任宜为８０～２敢０喊０魂m点m赞，常用１０变０捷m唇m川；射努（６）喷射混般凝土设计强度威等级不宜低于趁犆２０博；押皆（７）喷射混阅凝土面层中应砌配以钢筋网，姨钢筋网宜采渔用且Ⅰ刚级钢筋，钢筋艳直径宜为６～阿１愧０误m欲m蔬，钢筋网间距矮宜为１５０～雁３０疲０壶m邻m桑；棋糟（８）注浆材螺料宜用水泥净政浆或水泥砂浆霉，其强度不应根低于２扬０与MP踩a被；苏糟（９）施工图利设计应说明施骆工中每层开挖既高度和长度早；讨茫（１０）土钉靠墙顶地面应做陈混凝土护面，渐在坡顶和坡脚支应做好排水设狱施，严禁雨水廉、污水等地表醋水渗入坡体驶；贤陆（１１）坡体走开挖后暴露时捡间应尽可能缩胸短织。桌卡５土钉施乓工集茶土钉施工包括身以下几个方面偏。孕商5僻.赴１工作面开游挖勾狗土钉施工是随披着工作面开挖赔分层施工的，揉每层开挖的最泽大高度取决于筑该土体可以站音立而不破坏的翼能力，在砂性陷土中每次开挖凶的高度为消０蜘.级５～踪２惨.狠０托m备。开挖高度一们般与土钉竖向塑间距匹配，便土于搭设脚手架谜及土钉施工械。挠糕5仗.谷２土钉施至工贱概土钉施工包括巾成孔、清孔、刊置筋、注浆等古工序丑。滔掩（１）成孔：严根据设计要求岛的平面位置、藏孔深、下倾角剂、孔径，选择赞合理的钻孔设棒备。目前常采殖用多节螺纹钻榜头干法成孔。至钻机可采催用菠X积J尘－１００型钻际机，也可采脾用敢YT度N帜－８７型土层钓锚杆钻机。成病孔质量标准：僻孔位偏眉差胳±武５双m葱m抓，倾斜度偏甘差农±鄙２妈°巧，孔深偏紫差斥±闯１０恢０浑m顾m票。役玻（２）清孔：这采用冻０凑.青５～０．侄６交MP橡a锣空气压力将孔笛内残留及松动棋的废土清除干卡净。当孔内土枝层的湿度较低滔时，需采用润劫孔花管由孔底爪向孔口方向逐怨步湿润孔壁，挠润孔在管内喷渐出的水压不宜愉超过戏０鄙.奸１鞋５称MP讲a佣。丸徐（３）置筋：锋钢筋使用前应谨平直、除锈、旬涂油。为确保汉钢筋置中，在途钢筋上每隔冶３拥m味焊置一个托架苦作为定位器袖。赔奋（４）注浆：份土钉注浆采用贺注浆泵或砂浆悠泵灌注，浆液浅可为纯水泥浆兰也可为水泥砂雹浆。纯水泥浆承采用４２５号浅普通硅酸盐水勺泥用搅拌装置带按水灰比仔０器.危４５左右搅拌份，水泥砂浆采晶用晌１绵∶字２～叫１怜∶旬1放.春３的配合比用愿砂浆搅拌机搅屑拌；采用注浆矮泵或灰浆泵进跪行灌注时，先微将注浆管插到湿距孔馅底斩0结.红２拖m站左右的地方，锤进行常压注浆绞。当第一次注睬浆浆液终凝后脂及时进行孔口挤补浆，直至浆蔬体充满钻孔与斯垫板连成一体蜜。练晴5孩.默３面层施遇工共别一般情况下，挡为了防止土体叶松动及局部塌狗方，必须尽快嚼做第一层面层透。根据地层的胆性质，可以在竹安设土钉之前滤做，也可在放扭置土钉之后做可。每次施作５困０～８揉０附m孕m待。当采用喷射输混凝土做面层呈时，混凝土中快水泥含量不应密低于４０图０焰k占g其／煤m阵３集料，采用推中粗砂和粒径省不大于１屠０社m读m胖的卵石或碎石腰，两次喷射作赔业应留有一定点的时间间隔。枯采用水泥砂浆朋抹面时，水泥慨砂浆设计强度刚不应低于犕５碍常用恭１锋∶抚（坝2怀.沟５阔～医3错.妈０）配比的水余泥砂浆，用水辜泥砂浆进行面巾层处理时只用砍于临时性支护姓结构。采用喷停射混凝土作面满层时，常皆用劳ф因６～１蚂０另m僵m记钢筋，网距为持１５０～３０咏０济m哨m宪的钢筋网；采瓣用水泥砂浆作悬面层时，常铺夺设２０号钢丝井网诊。赤挣5薄.对４局部渗水俭处逝理般尤土体开挖后，伪如发现土体局卧部渗水时，应稠及时施作面层劈并埋设泄水管墙。泄水管通常捡用塑料花管制装成，长度５０赵０径m轨m稼左右，埋入开狐凿好的泄水孔狸内并封堵孔口姻。泳晕６土钉在洋剂碰滑坡处治中挠的具体应型用剖员6叙.妇１概去述僻利广东韶关市坪日乳公路洋碰西夕滑坡位偷于晋K育６９＋１４０颠～铜K佛６９＋３５０何段左侧斜坡上址，东西长２１抱０茧m猫，南北宽约７呀５吓m牲，边坡高３５洞～５勾０由m辽，自然坡度１尤７弃°躲。在修建公路蛾时，由于深切昌路堑，造成大招范围滑移。滑棕坡区为山前斜鼠坡地貌，从上怕往下依次为坡高积层、残积层馋，基岩为泥盆可系灰黑色角砾棍状灰岩。滑坡棉区内断裂十分烤发育，滑坡体雀由松散的坡积喝层、残积层组很成。滑坡体底圈部（基岩面）舅、坡积层与残细积层分界面为骨两个含水层面挖，特别是基岩屡面上的含水层哲为整个滑坡体能的滑动面。本劝滑坡在１９９瘦６年底至１９致９７年初，曾禾采用锚杆式挡闪墙进行处治。阵但由于没抓住居施工季节，加失上施工单位机升械设备能力不排够，导致今年甜雨季到来时发疫生新的滑坡，兄严重影响坪乳尼公路的施工进勤度。为此，我尖们特邀请广东惊省交通啦厅丑“漠边坡综合治耳理紫”刘课题组对该滑断坡进行处治莫。衰患

6能.皆２处治方案供设些计附斗根据地质勘察卷资料及地形水勇文情况，采用纲减载、土钉、融混凝土挡墙支害挡、坡面拱圈赌植草防护、截押、排水等综合相治理措施（如似图２所示）踪。救坦(盗略吸)魄（１）减载：筛卸除中、上部多已滑动土体约吗１０万立方米依，以减轻下滑敌推力渗。范寺（２）土钉：好在边坡中部采办用土钉（如图陈２所示）加固吉残积土及强风秋化板岩，提高叠边坡的整体稳凝定性。土钉孔可径１０贸０推m磁m叶（如图３所示恰），钉杆为直客径２智５杯m染m迷的螺纹钢筋，仪土钉间续距罢1醒.她５饿×1标.泳５缺m断，设计钉长４兆～饰８短m瓜，进入稳定岩兵层约颂２厌m颤，土钉外挂钢犯筋网，喷１２帮０牌m未m掩厚犆２０细石减混凝土面层（锐如图４所示）揉。邮跟(伏略散)锡（３）混凝土扬挡墙：多在庆K丘６９＋２３８配～江K绸６９＋３４０滨段，边坡底部快设置现浇犆２器０混凝土挡墙裳，每隔１芝０滋m捐设一道秘２录c惭m全宽的伸缩缝，池每隔瓶２椒m刺设一泄水孔间。尚宪（４）边坡坡投面采用砌石拱红圈加植草防护辣，拱圈采用厚引度３缩０桑c永m附的悦7雅.的５＃水泥砂浆臭砌片石，砌石菌拱圈中间空出寄部分种植草皮州。平台采用厚智度３泪０炭c搁m此的其7林.歌５＃水泥砂浆雀砌片石防护绵。犯织（５）截水沟灿、排水沟采生用湖7牵.孟５＃水泥砂浆说砌片石，厚３慎０攻c必m壮，１０＃水泥屯砂浆抹面秤。歇宁6似.饶３土钉施阅工玉党土钉施工采用寒分段切坡，每扯段切坡垂直高贵度不超惊过岂2博.厘０逝m您，土钉孔采用绵１００型回旋镇式钻孔机按设拣计角度成孔。斤成孔后放置土笔钉钢筋并进行三常压注浆。第延一次注浆压携力夏0杰.魂４聪MP事a张，浆液水灰比乖１膀∶尿１；在第一次夺注浆初凝后再耍进行第二次注忘浆，注浆压许力慎0向.修６嘴５式MP副a停，浆液水灰比饲１聋∶她１。完成土钉否后，外挂间距涌１８痒５放×纱１８览５术m处m堤ф扁６钢筋网，并尿喷射犆２０细称石混凝土面层验。土钉区按间马距捏３墨m截布置梅花型泄阵水孔，泄水孔光直骗径慰ф辅１０杠０茫m伤m坐，下倾角