1、前言
土釘墻施工技術(shù)是近十幾年來迅速發(fā)展起來的一種土體加固方法。美、法、德等國都曾對(duì)土釘墻作過較多的試驗(yàn)究、理論分析計(jì)算和工程應(yīng)用，目前在法國和德國約一半的深基坑采用土釘墻護(hù)坡。我國從上世紀(jì)80年代后期開始應(yīng)用，目前許多大中城市的基坑工程廣泛應(yīng)用土釘墻進(jìn)行支護(hù)，在高速公路修建、水利、礦山的建設(shè)中也得到應(yīng)用。
土釘墻由被加固土體，放置于土中的土釘體和附著于坡面的面板組成。天然土體通過土釘?shù)木偷貙?shí)施加固與砼面層相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力墻擋土墻，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其它作用力，從而保證開挖坡面的穩(wěn)定。
2、土釘墻的設(shè)計(jì)與施工
土釘墻的設(shè)計(jì)包括下列內(nèi)容：(1)確定土釘墻的結(jié)構(gòu)尺寸及分段施工長度與高度；(2)設(shè)計(jì)土釘?shù)拈L度、間距及布置、孔徑、鋼筋直徑；(3)進(jìn)行內(nèi)部穩(wěn)定性分析計(jì)算及輔助計(jì)算；(4)設(shè)計(jì)面層及注漿參數(shù)；(5)土釘墻變形分析計(jì)算；(6)進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制設(shè)計(jì)；(7)現(xiàn)場監(jiān)測；
土釘墻的整體穩(wěn)定性分析可采用簡化圓弧滑裂面條分法。
土釘施工機(jī)械可采用洛陽鏟、螺旋鉆、水平鉆機(jī)等干法(濕法)成孔設(shè)備，注漿采用一般的注漿設(shè)備即可，土釘直徑一般為60mm-
150mm，土釘長度宜為開挖深度的0.5一1.2倍，土釘間距宜為1.0-1.5m，土釘與水平面夾角為3。一5。。
3、工程實(shí)例
3.1工程概述。某煉油廠擬建二個(gè)地下油庫，做為卸油臺(tái)前臨時(shí)儲(chǔ)油罐。需要開挖深基坑二處，每處面積為29x27m2，開挖深度為4.9m，因平面位置兩面圍墻，一面為原有廠房，另一面為設(shè)備安裝場地，不允許放坡，放坡后處理費(fèi)用昂貴。要求進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)面作為構(gòu)筑物外模使用。基坑平面尺寸。
3.2場地工程地質(zhì)條件及地下水。根據(jù)場地地質(zhì)勘察報(bào)告，場地土層分布自上而下為：a、耕作土：整個(gè)場地分布，厚度0.5一0.8m局部為人工填土。b、粉質(zhì)粘土：可塑為主，含鐵錳結(jié)核，局部為細(xì)砂薄層，厚度為5m一7m。c、砂層，厚度為1.0m—2.0m，基坑開挖未到此層。
場地地下水穩(wěn)定深度為l.5m~l.8m，地下水主要分布于粉質(zhì)粘土層裂隙及砂層中，補(bǔ)給來源主要靠大氣降水，地下水對(duì)砼無侵蝕性。
3.3土釘支護(hù)設(shè)計(jì)。根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，土層結(jié)構(gòu)及周圍建(構(gòu))筑物的情況，決定采用直立邊坡進(jìn)行支護(hù)，要求垂直度不超過2º，最大變形不超過20mm。
3.3.1支護(hù)方案選擇。通過對(duì)人工放坡、人工挖孔樁、鉆孔樁、土釘墻支護(hù)等方案，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)和進(jìn)度等方面進(jìn)行對(duì)比，決定采用土釘墻支護(hù)方案，其特點(diǎn)是造價(jià)低，經(jīng)測算比人工挖孔樁低50%。工效快不單獨(dú)占用工期，可邊挖土邊施工，待土方開挖完后，土釘墻支護(hù)已形成。
3.3.2土釘墻設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)計(jì)算參數(shù)。土釘墻支護(hù)深度范圍內(nèi)主要為粉質(zhì)粘土層，綜合其它因素，土層計(jì)算參數(shù)取C=20kpa，Φ=18º，土的重力密度r=l9KN/m3，基底摩擦系數(shù)，µ=0.25，擋墻處理厚度B=2.5m，擋墻深度H=5.0m。
通過分析計(jì)算，最后選定土釘墻參數(shù)為土釘平均長度為4.5m，橫向間距1.0m，縱向間距為0.6m，土釘墻鋼筋采用ф16、ф12兩種螺紋鋼筋，土釘直徑為60mm-90mm，共布設(shè)7排，土釘與水平夾角10º。設(shè)計(jì)平均拉力為50kN。墻面砼厚度80MM一100MM，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，面層鋼筋網(wǎng)用ф6.5@300300。
(2)安全系數(shù)計(jì)算主要結(jié)果如下：
a、整體穩(wěn)定最小安全系數(shù)：Kmin=1.62
b、單根土釘抗拔力安全系數(shù)：KB=l.52
c、土釘整體抗拔力安全系數(shù)：KF=1.59
d、外部穩(wěn)定抗滑安全系數(shù)：KN=1.53
e、外部穩(wěn)定抗傾覆系數(shù)：KQ=5.62
4、基坑土釘墻施工
土釘墻施工隨著土方開挖分段分層施工的，開挖分三次進(jìn)行，第一次l.2m，第二次2.0m，第三次1.8m，開挖到位后，輔以人工修面。
土釘采用改裝后的5m小鉆和水平機(jī)成孔，成孔直徑為60mm，90mm兩種，成孔后，插人鋼筋和注漿導(dǎo)管，用注漿機(jī)灌注水泥凈漿，水灰比為O.5，采用普通P32.5硅酸鹽水泥，等水泥漿初凝后，補(bǔ)注漿一次，為保證漿體與周圍土體緊密結(jié)合，漿液中摻人5%的膨脹劑。
由于施工正值雨季，為防止雨水沖刷坡面，當(dāng)邊坡修整達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，立即采用砂漿抹面，抹面砂漿厚為20mm。土釘施工后輔設(shè)鋼筋網(wǎng)，由于基坑直立，噴射砼無法施工，采用立?，F(xiàn)澆砼，砼等級(jí)為C20，細(xì)石砼，配合比為：水泥：砂=1：1.88：3.04。待面層砼凝固拆模后，裝上土釘墊板，擰緊螺絲即可，土釘結(jié)構(gòu)見。
5、質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)測
5.1土釘正式施工后，進(jìn)行土釘?shù)默F(xiàn)場抗拔力試驗(yàn)，試驗(yàn)部分土釘長5.0m，土釘直徑ф90mm，土釘鋼筋為2фl6。共試驗(yàn)4組。
土釘抗拔力試驗(yàn)結(jié)果
土釘拉動(dòng)前，最大變形為12.4mm，說明土釘與土體具有良好的協(xié)同作用。
5.2土釘墻變形監(jiān)測。土釘墻變形監(jiān)測用全站儀測墻頂水平位移監(jiān)測結(jié)果顯示，土釘墻最大位移為9mm，一般為4mm~6mm，全部施工結(jié)束后15天位移基本穩(wěn)定，變形曲線見
6、土釘墻支護(hù)效果及評(píng)價(jià)
6.1該土釘墻施工期間正值雨季，經(jīng)過暴雨沖刷，基坑坡面完整，坡體穩(wěn)定，經(jīng)過長時(shí)間暴露長達(dá)5個(gè)月，最大位移量9mm，說明邊坡
的穩(wěn)定性良好，支護(hù)是成功的。
6.2二處基坑節(jié)約造價(jià)50萬元，縮短工期40天，取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
6.3土釘墻用途廣泛，適用于具有臨時(shí)自穩(wěn)土層的基坑支護(hù)或邊坡加固，可作為臨時(shí)支擋及永久性支擋。
6.4施工設(shè)備簡單，易于操作，在放坡困難或大型設(shè)備不能進(jìn)場時(shí)，該技術(shù)顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。
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