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；（２）适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉性土、黄土类土及弱胶结的砂土边坡；（３）对标准贯入击数低于１０击或相对密实低于０.３的砂土边坡与不均匀系数小于２的级配不良砂土，土钉法不经济；（４）对塑性指数Ⅰ犘＞２０的粘性土，必须仔细评价其徐变特性后，方可将土钉用作永久性支挡结构；（５）土钉法不适用于软土边坡，也不适用于侵蚀性土（如煤渣、矿渣、炉渣、酸性矿物废料等）中作为永久性支挡结构。智

2躲.雹３土钉代的特智点准期（１）对休场地邻近爸建筑物影泽响小。由极于土钉施查工采用小纤台阶逐段寇开挖，且估在开挖成绵型后及时羽设置土钉攻与面层结凤构，使面盟层与挖方鼓坡面紧密神结合，土新钉与周围逮土体牢固湿粘合，对蚂土坡的土构体扰动较掘少，对相笼邻建筑物旬的影响小埋。关件（２）施槽工机具简些单，施工授灵活。设纠置土钉采曾用的机具凶及喷射混经凝土设备蜡都属可移六动的小型护机械，移冶动灵活，伍所需场地举也小。此跟类机械的托振动小、瘦噪声低，舟在城市地西区施工具纪有明显的乖优越性。港土钉施工惊速度快，群在开挖过扰程中较易敏适应不同桌的土层条痛件和施工木程序刃。领晓（３）经款济效益好棒。据西欧夏统计资料甩，土钉支陵护比锚杆院墙支护方跨案可节约声投资１０睛％～３０国％。在美杯国，按其肚土钉开挖校专利报告芒（犈犖犚勇１９７６渣）所指示乳的可节约尾的投资３潜０％左右站。国内据善９项土钉词工程的经魄济分析统锋计，认为威可节省投敌资３０％境～５０％怠。雄屑３土钉蛛的作用机娃理逆钓土体的抗漫剪强度较咐低抗拉强捷度几乎可珠以忽略，没但土体具较有一定的已结构整体怜性。在土洒体内放置眯一定长度卸和密度的晌土钉后，恼土钉与土寄共同工作针，弥补土离体自身强其度的不足时，构成复聪合土体。环土钉在复眨合土体内娇的作用主抢要有烤：耽需（１）箍即束骨架作束用。这是意由土钉本胸身的刚度沾、强度以井及它在土喊体内分布车的空间组缝合方式所碧决定的。告它具有约崇束土体变俘形的作用学，并使复皮合土体构严成一个整浇体同。赤恭（２）分垄担作用。痛在复合土岗体内，土愉钉与土体送共同承担饥外荷载和唯土体自重喉应力，土册钉起着分写担作用。借土钉分担蓝的比例取膛决于土钉亡与土体的乳相对刚度约比、土钉津所处的空召间位置及扔复合土体以的应力水究平糠。架凳（３）应盯力传递与披扩散作用补。在相同路荷载作用于下，土钉任墙土体部是分的应变鼓水平比素芽土边坡低剩，从而推女迟了开裂以域的形成挤和发展（谊如图１所悔示）兴。颤借(泉略喇)俩（４）坡蚕面变形的身约束作用铲。在坡面旅上设置与脱土钉连在谁一起的钢要筋网喷射累混凝土面最板，是发酸挥土钉有罢效作用的蜘重要组成萝部分怖。勿卖４土钉悉设卫计穿撞4龄.社１土钉眠设计内跌容疮高（１）确宁定土钉墙俘的平面与踩剖面尺寸稼及分段施叛工高度漏；否盖（２）确档定土钉的术布置方式稳和间距禾；深形（３）确贞定土钉的桂直径、长号度、倾角软及在空间晓的方向竟；照承（４）确满定土钉钢哨筋的类型况、直径和茅构造待；顾并（５）注携浆配方设描计，注浆涨方式，确六定浆体强享度指标策；呜虹（６）喷哀射混凝土业面层设计恢及坡顶防芬护设计崖；促鸦（７）土藏钉抗拨力驻验算是；起沟（８）进扯行整体稳吩定性分析防；棋球（９）变爹形预测和井可靠性分态析巨；锁洁（１０）迎施工图设便计及其说坛明寿；煤主（１１）院现场监测乡和质量控孔制设计箩。飞对4菌.示２土钉爪构造设鼓计病碑（１）土英钉墙坡度取宜为比１睛∶华0脉.递３～缘１替∶决0统.勾７，有时竞可根据实练际情况与借路基边坡谦同坡楚；遮敌（２）土犯钉必须和严面层有效挖连接在一箩起，常设食承压钢板荣和加强钢仁筋买；丰境（３）土恳钉的长度收宜为开挖圈深度美的贿0芦.兔５独～泡1卡.财２倍，土到钉间距宜崭为１～拾２捞m期，土钉与序水平面夹滑角宜为１替０禾°劳～２枕０清°里；忠译（４）土贺钉钢筋宜月用阵Ⅱ写级以上螺龙纹钢筋，应钢筋直径纷宜为１６必～３亲２艇m橡，钻孔直瞒径宜为７性０～１２缴０黄m枪m沿；酱规（５）喷谁射混凝土语面层厚度洒宜为８０滑～２０万０雷m惰m歉，常用１度０练０好m黄m选；换婶（６）喷拜射混凝土竹设计强度悲等级不宜唇低于犆２贷０国；尽统（７）喷赢射混凝土瞧面层中应趣配以钢筋叫网，钢筋捡网宜采公用危Ⅰ障级钢筋，形钢筋直径欢宜为６～详１用０源m乔m畏，钢筋网注间距宜为老１５０～规３０杆０犯m遵m减；总背（８）注份浆材料宜减用水泥净叨浆或水泥劣砂浆，其替强度不应柏低于２袭０惧MP嗓a僵；竞货（９）施固工图设计毙应说明施液工中每层音开挖高度悬和长度询；砖沫（１０）添土钉墙顶室地面应做筑混凝土护炎面，在坡恭顶和坡脚渠应做好排衫水设施，辱严禁雨水吸、污水等覆地表水渗数入坡体捐；瓶狐（１１）飞坡体开挖唱后暴露时供间应尽可型能缩短谷。药仆５土钉掘施乞工敢为土钉施工枣包括以下寄几个方面拴。盖甘5歌.秧１工作颂面开叔挖丧过土钉施工摘是随着工厘作面开挖未分层施工姜的，每层卷开挖的最扇大高度取曲决于该土沿体可以站槽立而不破进坏的能力泰，在砂性微土中每次鞠开挖的高卧度为毁０侦.史５～型２德.引０悉m俯。开挖高酸度一般与捷土钉竖向耕间距匹配丰，便于搭长设脚手架记及土钉施蚊工舅。扑晓5喜.费２土钉她施肢工钞之土钉施工详包括成孔提、清孔、幸置筋、注农浆等工序季。膨惨（１）成啊孔：根据准设计要求热的平面位秘置、孔深枣、下倾角锦、孔径，柏选择合理皇的钻孔设途备。目前蠢常采用多鸟节螺纹钻姨头干法成顺孔。钻机跟可采颈用变X烂J项－１００还型钻机，梯也可采透用帖YT汽N啊－８７型洞土层锚杆丽钻机。成耻孔质量标盐准：孔位顿偏啄差柄±值５气m倒m侧，倾斜度僵偏访差精±蓝２待°历，孔深偏翁差沃±砌１０膝０劈m塞m硬。肢隐（２）清烟孔：采用太０酷.新５～０．检６奴MP丛a甲空气压力查将孔内残迹留及松动哪的废土清吉除干净。俩当孔内土买层的湿度遗较低时，法需采用润诞孔花管由近孔底向孔苗口方向逐门步湿润孔赚壁，润孔庄在管内喷呢出的水压毒不宜超过祥０运.答１视５甜MP纺a蛇。朱借（３）置共筋：钢筋钢使用前应虚平直、除艇锈、涂油旋。为确保纠钢筋置中普，在钢筋祥上每隔撕３赠m傅焊置一个芒托架作为炮定位器穿。槐震（４）注俱浆：土钉胳注浆采用锣注浆泵或构砂浆泵灌构注，浆液洲可为纯水启泥浆也可炎为水泥砂监浆。纯水心泥浆采用朱４２５号助普通硅酸递盐水泥用并搅拌装置犹按水灰比枕０暖.材４５左右酒搅拌，水赤泥砂浆采吩用唱１薄∶且２～霞１贼∶征1席.朝３的配合知比用砂浆完搅拌机搅羡拌；采用兵注浆泵或脾灰浆泵进配行灌注时究，先将注庸浆管插到确距孔岁底向0前.茎２疮m搁左右的地饶方，进行雀常压注浆垃。当第一留次注浆浆摆液终凝后讲及时进行谅孔口补浆胶，直至浆让体充满钻驻孔与垫板葬连成一体戒。蜻抢5泥.忌３面层或施状工争节一般情况喊下，为了咽防止土体柿松动及局哗部塌方，亭必须尽快庄做第一层廉面层。根手据地层的惠性质，可裁以在安设锡土钉之前亭做，也可跳在放置土凑钉之后做圈。每次施把作５０～登８傍０昂m计m辨。当采用邀喷射混凝踪土做面层钢时，混凝盯土中水泥畏含量不应熟低于４０皆０矿k木g轨／含m逼３集料，悠采用中粗柱砂和粒径励不大于１功０荐m泽m跪的卵石或日碎石，两测次喷射作讨业应留有晕一定的时件间间隔。落采用水泥扯砂浆抹面特时，水泥峡砂浆设计届强度不应询低于犕５元常用缴１抽∶雁（秃2悠.迷５敲～膊3火.魄０）配比捎的水泥砂触浆，用水侧泥砂浆进化行面层处诉理时只用仙于临时性枣支护结构阳。采用喷烘射混凝土妥作面层时窗，常枣用货ф堤６～１极０能m尸m旨钢筋，网浅距为１５乡０～３０府０蔽m歌m急的钢筋网驳；采用水只泥砂浆作智面层时，蜓常铺设２贯０号钢丝笛网悠。钉也5叶.京４局部稠渗水处移理测雁土体开挖损后，如发附现土体局来部渗水时钓，应及时股施作面层肝并埋设泄遍水管。泄脖水管通常叛用塑料花裤管制成，晕长度５０殊０迹m膨m院左右，埋机入开凿好畜的泄水孔屑内并封堵恒孔口旋。旅碧６土钉次在洋碰滑趴坡处治中历的具体应婶用嘱早6故.辣１概部述闻团广东韶关煮市坪乳公垄路洋碰西阳滑坡位磨于暗K言６９＋１称４０仪～奔K浅６９＋３恭５０段左抬侧斜坡上嫂，东西长县２１结０导m箱，南北宽割约７粉５杠m源，边坡高淋３５～５鸽０棕m暴，自然坡埋度１这７吸°薪。在修建差公路时，细由于深切扫路堑，造遭成大范围毫滑移。滑身坡区为山椒前斜坡地要貌，从上窜往下依次距为坡积层稿、残积层泰，基岩为妇泥盆系灰忠黑色角砾极状灰岩。吼滑坡区内刮断裂十分即发育，滑宗坡体由松现散的坡积伸层、残积掩层组成。记滑坡体底音部（基岩泽面）、坡嗓积层与残贝积层分界过面为两个悟含水层面惩，特别是框基岩面上辰的含水层齐为整个滑宋坡体的滑晨动面。本疾滑坡在１尊９９６年票底至１９吊９７年初害，曾采用照锚杆式挡药墙进行处旅治。但由鞋于没抓住会施工季节旅，加上施葡工单位机敬械设备能摆力不够，括导致今年期雨季到来竹时发生新迹的滑坡，坡严重影响位坪乳公路苍的施工进本度。为此暴，我们特笋邀请广东罩省交通蝇厅悔“模边坡综合峡治涨理朴”戒课题组对雕该滑坡进夹行处治禾。梢全

6沟.乓２处治绢方案设底计科错根据地质次勘察资料支及地形水袄文情况，栗采用减载稠、土钉、乡混凝土挡块墙支挡、佛坡面拱圈嗓植草防护碗、截、排武水等综合茄治理措施尾（如图２笑所示）胞。牵怕(脚略夸)员（１）减竟载：卸除宿中、上部薯已滑动土征体约１０速万立方米镜，以减轻桶下滑推力大。派信（２）土馋钉：在边狮坡中部采废用土钉（道如图２所怎示）加固抛残积土及秃强风化板润岩，提高跳边坡的整黄体稳定性仍。土钉孔针径１０代０草m过m织（如图３陶所示），绵钉杆为直截径２焰５畅m灭m悬的螺纹钢打筋，土钉柴间诱距阅1臣.遣５型×1友.协５留m沾，设计钉衡长４～浙８魂m群，进入稳低定岩层约惯２老m膏，土钉外务挂钢筋网巾，喷１２稼０这m暂m象厚犆２０煎细石混凝加土面层（暮如图４所考示）必。备叠(黑略份)款（３）混户凝土挡墙承：盟在护K给６９＋２丧３８禾～往K抹６９＋３迷４０段，音边坡底部话设置现浇杜犆２０混促凝土挡墙割，每隔１完０捡m艺设一道改２数c推m助宽的伸缩只缝，每隔塔２更m贵设一泄水仔孔篮。婚悦（４）边触坡坡面采广用砌石拱模圈加植草寇防护，拱躲圈采用厚径度３并０层c赢m雕的眠7蹦.径５＃水泥膛砂浆砌片目石，砌石魂拱圈中间肥空出部分团种植草皮赶。平台采疏用厚度３知０罗c阳m异的恳7竭.厉５＃水泥摇砂浆砌片吵石防护迅。课槽（５）截蜜水沟、排短水沟采竖用伐7伏.坊５＃水泥贝砂浆砌片痛石，厚３谨０扮c偷m联，１０＃写水泥砂浆苍抹面酷。池后6示.反３土钉缝施尘工唱衔土钉施工掩采用分段悲切坡，每婶段切坡垂炕直高度不仗超刃过姜2钱.回０扭m父，土钉孔禽采用１０生０型回旋捎式钻孔机压按设计角蜘度成孔。怕成孔后放滩置土钉钢掘筋并进行尘常压注浆偷。第一次锐注浆压乱力债0护.纹４男MP金a爬，浆液水漠灰比洲１瓜∶骨１；在第环一次注浆布初凝后再纠进行第二冬次注浆，考注浆压蝴力短0佩.豪６蚊５源MP振a任，浆液水植灰比浆１谅∶元１。完成乓土钉后，稍外挂间距茧１８掘５午×谜１８静５蓝m姜m仓ф就６钢筋网滔，并喷射恰犆２０细寇石混凝土巩面层。土秘钉区按间缴距输３巡m喝布置梅花撑型泄水孔盐，泄水孔甜直迈径粪ф屠１０耕０自m星m梁，下倾角咐１灭０弃°酷，深入坡