體內(nèi)破壞是土體破壞面全部或部分穿過加固了的土體內(nèi)部。多采用邊坡穩(wěn)定的概念，與一般土體穩(wěn)定的極限平衡分析方法相同，只不過在破壞面上需要計入土釘?shù)淖饔谩?/div>
原材料質(zhì)量的優(yōu)劣，對土釘墻質(zhì)量的影響極大。為了保證原材料的質(zhì)量合格，對每批進庫、進場的原材料(鋼筋、水泥、砂、石等)，要按規(guī)定進行質(zhì)量檢查，包括目測檢查或取樣試驗，與鋼筋混凝土工程相同。檢查合格后方可使用。
噴射混凝土應(yīng)優(yōu)先選用不低于425號的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，因為這兩種水泥的C?3S和C?3A含量較高，同速凝劑的相容性好，能速凝、快硬，后期強度也較高。
當(dāng)噴射混凝土遇到含有較高可溶性硫酸鹽的地層或地下水的地方，應(yīng)使用抗硫酸鹽類水泥。當(dāng)結(jié)構(gòu)物要求噴射混凝土早強時，使用硫鋁酸鹽水泥或其他早強水泥。當(dāng)集料與水泥中的堿可能發(fā)生反應(yīng)時，應(yīng)使用低堿水泥。當(dāng)噴射混凝土用于耐火結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使用高鋁水泥，它同時對于酸性介質(zhì)也有較大的抵抗能力。高鋁水泥由于早期水化作用，發(fā)熱較高，使用時需要采用一定的預(yù)防措施。
砂：噴射混凝土用砂宜選擇中粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.5。砂子過細(xì)，會使干縮增大；砂子過粗，則會增加回彈。砂子中小于0.075mm的顆粒不應(yīng)超過20%，否則由于骨料周圍粘有灰塵，會妨礙骨料與水泥的良好粘結(jié)。
石子：卵石或碎石均可，但以卵石為好。卵石對設(shè)備及管路磨蝕小，也不像碎石那樣因針片狀含量多問易引起管路堵塞。為了減少回彈，骨料的最大粒徑不宜大于20mm。骨料級配對噴射混凝土拌合料的可泵性、通過管道的流動性、在噴嘴處的水化、對受噴面的粘附以及最終產(chǎn)品的表觀密度和經(jīng)濟性都有重要作用。為取得最大的表觀密度，應(yīng)避免使用間斷級配的骨料。經(jīng)過篩選后應(yīng)將所有超過尺寸的大塊除掉，因為這些大塊常常會引起管路堵塞。在噴射混凝土需摻入速凝劑時，不得用含有活性二氧化硅的石材作粗骨料，以免堿骨料反應(yīng)而使噴射混凝土開裂破壞。
細(xì)骨料的含水率必須定期測定，以保證含水率控制在最佳范圍(即5%~7%)內(nèi)。粗骨料的吸水率也往往構(gòu)成總含水率的很大部分，因此也要加以測定。這部分水完全在骨料內(nèi)部，不與水泥發(fā)生反應(yīng)。噴射混凝土所使用的砂石的典型吸水率分別為0%~2%和0.5%~1%(以重量計)。計算骨料含水率時應(yīng)按吸水率進行調(diào)整。
3.3.1土釘?shù)目拱瘟υ囼灒?/div>
嚴(yán)格來說，每種地層均應(yīng)分別做土釘抗拔力試驗，為土釘墻設(shè)計提供依據(jù)或用以證明設(shè)計中使用的粘結(jié)力是否合適，但由于土釘?shù)恼w作用是主要的，不像錨桿那樣要求高，所以只有對重要的工程，設(shè)計或施工前需要進行土釘?shù)幕究拱瘟υ囼?，以確定土釘界面摩阻力的分布型式及土釘?shù)臉O限抗拔力等。土釘基本抗拔力試驗采用循環(huán)加荷的方式，第一級取土釘鋼筋(鋼管)屈服強度來增加荷載，同時用退荷循環(huán)來測量殘余變形，每一級荷載持續(xù)到變形穩(wěn)定為止。土釘破壞標(biāo)準(zhǔn)為：在同級荷載下，變形不能趨于穩(wěn)定，即認(rèn)為土釘達到了極限荷載。必須測量荷載和位移，提出荷載變形曲線。在土釘上安設(shè)鋼筋計或貼應(yīng)變片，以便量測土釘應(yīng)力分布及其變化規(guī)律，這對設(shè)計是非常有益的。
對于一般的土釘墻工程，土釘抗拔力檢驗試驗是必需的，試驗數(shù)量應(yīng)為土釘總數(shù)的1%，且不少于3根；土釘試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)定位為：土釘抗拔力平均值大于設(shè)計極限抗拔力，抗拔力最小值大于設(shè)計極限抗拔力的0.9倍。土釘抗拔力設(shè)計安全系數(shù)為：對臨時性工程取1.5，對永久性工程取2.0。
3.3.2噴射混凝土的質(zhì)量試驗：
質(zhì)量控制試驗可以在噴射混凝土質(zhì)量出現(xiàn)問題前提出預(yù)報，使噴射混凝土質(zhì)量符合規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求。施工前的試驗包括骨料的質(zhì)量、級配和含水率試驗，水泥與速凝劑的兼容性試驗，配料作業(yè)試驗和強度試驗；施工中的試驗包括骨料的級配和含水率試驗，新鮮噴射混凝土的配合比試驗和強度試驗。
施工前，除了對骨料的質(zhì)量、級配及水泥與速凝劑兼容性進行實驗室試驗外，還應(yīng)對設(shè)備的運轉(zhuǎn)、施工工人的熟練程度及拌合料設(shè)計進行試驗或考核。
3.3.3水泥與速凝劑的兼容性試驗：
水泥與速凝劑的兼容性是用水泥凈漿確定的。兼容性試驗包括凝結(jié)時間試驗和立方體強度試驗。凝結(jié)時間試驗是測定各種水泥與速凝劑結(jié)合后的初凝與終凝時間。立方體強度試驗則是確定水泥加入速凝劑后初始強度的增長和28d強度的損失。速凝劑摻入量最低、凝結(jié)時間最快且最終強度損失又最少的水泥與速凝劑的結(jié)合被認(rèn)為具有兼容性。兼容性試驗在施工前和施工中都要進行。施工前的試驗是用來選取最適于強度要求的水泥與速凝劑，而施工中的試驗則是保證水泥和速凝劑的性質(zhì)沒有變化。兼容性試驗應(yīng)在速凝劑為水泥重量的1%、2%、3%、4%、6%、8%的一系列水泥凈漿(水灰比為0.45)試件上進行。在施工中為要迅速檢驗兼容性或控制質(zhì)量，可只用3%速凝劑(以重量計)進行依次試驗。粉狀速凝劑應(yīng)與水泥徹底拌合，液態(tài)速凝劑應(yīng)加入水中拌合。水與水泥應(yīng)充分拌合，但不應(yīng)持續(xù)到超過初凝時間，應(yīng)在水泥加水后45s內(nèi)完成拌合。
3.3.4新鮮噴射混凝土的配合比：噴射混凝土的用水量全靠噴射手通過調(diào)節(jié)噴嘴處的閥們加以控制，預(yù)先是不能準(zhǔn)確地設(shè)計水灰比的。預(yù)先設(shè)計的拌合料在噴射出現(xiàn)回彈后，也會發(fā)生變化。因此要測定新鮮噴射混凝土的配合比，以分析配合比對混凝土各項性能的影響。
4.土釘墻施工中的質(zhì)量控制
4.1開挖過程中的質(zhì)量控制：
控制每步的開挖深度和合理安排作業(yè)順序，使開挖面上的裸露土體能在設(shè)置支護前的短時間內(nèi)(至少幾個小時)保持穩(wěn)定，這對于限制土釘支護的變形至關(guān)重要。每一步的開挖深度一般與土釘?shù)呢Q向間距相應(yīng)，通常為1~2米。對于粒狀砂土，能夠保持開挖面直立穩(wěn)定的高度取決于土體的密度和粘聚力，包括毛細(xì)水粘聚力和天然粘聚力；礫砂、中密砂、和密實砂土的直立高度在僅具毛細(xì)水粘聚力時約分別為0.5、1.2、1.5m。粘性土的直立高度與含水量有很大關(guān)系。對于松散低密砂、無天然粘聚力的干砂(含水量小于1%)，或有滲流壓力的含水土層時，宜在開挖后立即噴上2~3cm厚的砂漿。對于軟土，需預(yù)先沿開挖面擊入鋼筋、鋼管、小直徑樁或通過注漿加固土體。在不良地層中施工，還可以采取跳槽間隔開挖，以及暫時開挖成斜坡待設(shè)置土釘后在清坡的辦法。
開挖過程中必須遵循在完成上步支護前不得繼續(xù)往下開挖的原則。
按照邊坡穩(wěn)定分析，保持穩(wěn)定的土坡臨界高度為：
hcr=4c/γ[sinβcosφ/(1-cos(β-φ))]
當(dāng)邊坡傾角(與水平線夾角)β為90°即直立開挖時，要取hcr=4c/γ*tan(45°+φ/2)。考慮到實際破壞面并不是假定的平面以及土體具有粘聚力時出現(xiàn)地表拉裂的影響，也可采用另一臨界高度的公式：hcr=2.67c/γ*tan(45°+φ/2)。這些算式有時被用來控制每步開挖的最大深度，但在考慮安全系數(shù)以后，取開挖的最大深度為hcr=2c/γ*tan(45°+φ/2)。不過這一校核方法是否有用值得懷疑，因為從理論上講它只適用于與地表相連的第一步開挖。
4.2土釘施工中的質(zhì)量控制：
土釘施工包括定位、成孔、置筋、注漿等工序，要保證土釘?shù)馁|(zhì)量，必須對這幾道工序的施工要嚴(yán)格控制。
4.2.1定位：
土釘?shù)亩ㄎ灰鶕?jù)設(shè)計的要求，控制土釘間距和土釘與頂面、底面的距離，在坡面上做好標(biāo)記。
4.2.2成孔：為滿足土釘鉆孔的要求，可選用巖石電鉆，配置Φ75mm的麻花鉆桿。每節(jié)鉆桿長1.5米，鉆機整機重量40kg，搬運操作非常方便，鉆孔速度為0.2~0.5m/min，工作效率高，適合于土釘?shù)氖┕ぁ３煽椎某叽缭试S偏差為：孔深±50mm；孔徑±5mm；孔距±100mm；成孔的傾斜角±5%；鋼筋保護層厚度≥25mm。
在用鋼管打入法設(shè)置土釘時，不需要進行預(yù)先鉆孔。但直接打入土釘?shù)霓k法對含塊石的土是不適宜的，在松散的弱膠結(jié)粒狀土中應(yīng)用時要謹(jǐn)慎，以免引起土釘周圍土體局部結(jié)構(gòu)破壞而降低土釘與土體間的粘結(jié)力。
4.2.3土釘防腐：
為保證土釘鋼筋(鋼管)的防腐能力，在正常環(huán)境條件下，對臨時性支護工程，一般僅由砂漿做銹蝕防護層，也可在鋼筋表面涂一層防銹涂料；對永久性工程，可在鋼筋外加環(huán)樁塑料保護層或涂多層防腐涂料，以提高鋼筋銹蝕防護的能力。
4.2.4置筋：在置筋前，要采用壓縮空氣將孔內(nèi)殘留及擾亂的廢土清除干凈。放置的鋼筋一般采用II級螺紋鋼筋，為保證鋼筋在孔中的位置，在鋼筋上每隔2~3m焊置一個定位架。如采用鋼管土釘，在成孔時需對鋼管上的孔用護板將其遮蓋，做成倒刺型，以防止在打入時被泥土堵塞。
4.2.5注漿：土釘注漿采用灰漿泵或砂漿泵灌注，漿液采用純水泥漿或水泥砂漿。為保證土釘與周圍土體緊密結(jié)合，在孔口處設(shè)置止?jié){塞并旋緊，使其與孔壁緊密貼合。在止?jié){塞上將注漿管插入注漿口，深入距孔底0.2~0.5m處，注漿管連接注漿泵，邊注漿邊向孔口方向拔管，直至注滿為止，放松止?jié){塞，將注漿管與止?jié){塞拔出，用粘性土或水泥砂漿充填孔口。注漿開始或中途停止超過30min時，應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管道。為防止水泥砂漿或水泥漿在硬化過程中產(chǎn)生干縮裂縫，提高其防腐性能，保證漿體與周圍土壁的緊密粘合，可摻入一定量的膨脹劑，具體摻入量由試驗確定，以滿足補償收縮為準(zhǔn)。為提高水泥砂漿或水泥漿的早期強度，加速硬化，可摻入早強劑。水泥漿、水泥砂漿應(yīng)拌合均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿、水泥砂漿應(yīng)在初凝前用完。
4.3噴射混凝土的質(zhì)量控制
4.3.1對噴射混凝土面層施工中的質(zhì)量控制：
噴射混凝土面層中的鋼筋網(wǎng)，應(yīng)在噴射前鋪設(shè)，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm。鋼筋網(wǎng)之間搭接長度應(yīng)不小于300mm，鋼筋網(wǎng)用插入土中的鋼筋固定，與土釘應(yīng)連接牢固。
噴射作業(yè)應(yīng)分段進行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上。噴射混凝土?xí)r，噴頭與被噴面應(yīng)保持垂直，距離宜為0.6~1.0m。噴射表面應(yīng)平整，呈濕潤光澤，無干斑、流淌現(xiàn)象。噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為3~7h。
為了保證噴射混凝土的質(zhì)量，要對拌合料攪拌處、噴射機處和噴嘴處的施工質(zhì)量進行嚴(yán)格控制。
在拌合料攪拌處，必須控制材料質(zhì)量及配合比符合設(shè)計要求，拒絕使用任何不可靠的水泥和級配不良、質(zhì)量差或含水率大于7%(按重量計)的骨料。
在噴射機處，要檢查倒入料斗的材料和觀察噴射機的運轉(zhuǎn)情況；控制外來的或有害物質(zhì)進入機器；鑒定骨料是否已被水泥完全包裹及倒入料斗后有無過度離析。在干噴中，應(yīng)該對速凝劑與水泥得到適當(dāng)拌合。為保證噴射混凝土流料均勻連續(xù)和噴射處有適宜的噴射速度，應(yīng)觀察噴射機處的工作風(fēng)壓是否控制在合適范圍之內(nèi)。
在噴嘴處，必須觀察噴射工藝(包括受噴面清洗質(zhì)量、噴嘴與受噴面間的距離與角度、噴嘴移動情況)、射流中的材料特征和噴射混凝土質(zhì)量，并要對下列情況隨時作出記錄：
a.噴嘴射出的料流不勻及發(fā)生離析；
b.目力估計的回彈物過多的原因；
c.裹入回彈及鋼筋埋置不當(dāng)；
d.噴射混凝土的平均厚度；
要對噴射混凝土下墜或脫落地帶要作出標(biāo)記，對速凝劑是否摻入過多的情況要作出檢查，一般薄層噴射混凝土熱量過多(溫升值大于17℃)則表示速凝劑摻入過多。
4.3.2噴射混凝土強度和厚度的檢驗
(1)強度檢驗：為了保證噴射混凝土的質(zhì)量滿足設(shè)計要求，需對噴射混凝土進行測試。但由于噴射混凝土施工工藝與現(xiàn)澆混凝土不同，因而其力學(xué)強度的檢驗也有所區(qū)別，它主要表現(xiàn)在試塊的制取方法上。采用在鐵模內(nèi)直接噴射制取噴射混凝土試塊的方法是不可取的，因為在這種條件下噴射，回彈物勢必受到鐵模壁面的約束，不能自由濺出，而隅集于試模邊角，造成測得的強度值要比結(jié)構(gòu)上真實強度低。因此檢查噴射混凝土的強度的方法采用現(xiàn)場噴射混凝土大板方法制作?？箟簭姸仍囼灥脑噳K數(shù)量可為每500m?2取一組，每組試塊不少于3個，對于小于500m?2的獨立工程，取樣不少于一組。大板模具尺寸為450mm*350mm*120mm(長*寬*高)，其尺寸較小的一邊為敞開狀，現(xiàn)場噴射混凝土大板養(yǎng)護7d后，加工切割成邊長為100mm的立方體試塊，當(dāng)不具備切割制取試塊的條件時，亦可直接向邊長為150mm的立方體無底試模內(nèi)噴射混凝土制取試塊，其抗壓強度換算系數(shù)，可通過試驗確定。
(2)厚度檢驗：為了保證噴射混凝土的厚度達到設(shè)計要求。噴射混凝土施工時，可用測針等方法作為大致標(biāo)準(zhǔn)來控制噴層厚度。工程結(jié)束后則按下述方法檢查噴層厚度。
a.鉆孔檢查。可用電鉆、風(fēng)鉆鉆孔或在施作8h以內(nèi)的噴層上，用短釬、手錘鑿孔檢查其厚度。
b.測釬檢查。可用施工前安于手噴射面上的圓釘和外露錨桿端頭檢查。
①厚度檢查部位的確定：對于地面工程，噴層厚度檢查部位可視需要確定；每一個獨立工程檢查數(shù)量不得少于一個斷面；每一個斷面的檢查點，應(yīng)從拱部中線起，每間隔2~3米設(shè)一個，但一個斷面上，拱部不應(yīng)少于3個點，總計不應(yīng)少于5個點。
②噴層厚度檢查合格條件：當(dāng)設(shè)計厚度為最小厚度時，則檢查噴層厚度應(yīng)大于設(shè)計厚度，當(dāng)設(shè)計厚度為平均厚度時，噴射厚度的平均厚度應(yīng)大于設(shè)計厚度。每個斷面上，全部檢查孔處的噴層厚度，60%以上不應(yīng)小于設(shè)計厚度，最小值不應(yīng)小于設(shè)計厚度的一半，同時各檢查孔處厚度的平均值，不應(yīng)小于設(shè)計厚度，方認(rèn)為厚度檢查合格。
5.監(jiān)測
對于土釘墻基坑支護工程，監(jiān)測工程是非常必要的，最為直觀和最為重要的監(jiān)測是土釘墻頂面的水平位移和垂直位移。對土體內(nèi)部變形的監(jiān)測，可在坡面后不同距離的位置布置測斜管，用測斜儀進行觀測。其它的監(jiān)測項目，如土釘應(yīng)力、土壓力和面層應(yīng)力等，可根據(jù)實際工程的需要選擇。做好施工期間的監(jiān)測，可以達到信息化施工的目的，對保證工程質(zhì)量和安全具有重要的意義。
6.結(jié)語
在充分掌握軟土的物理力學(xué)特性后，完全可以將簡單經(jīng)濟的土釘墻支護技術(shù)應(yīng)用于軟土基坑工程。實踐證明，土釘墻圍護方案在軟土基坑工程中的應(yīng)用十分成功，不僅效果好，而且造價省，有針對性，收到了明顯的經(jīng)濟效益，值得推廣。
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