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　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，城市化的發(fā)展出現(xiàn)了人口增長與土地使用相矛盾的問題。高層建筑物日益向高空中發(fā)展，向地下空間發(fā)展，深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下是這種情況下的產(chǎn)物，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)常見的形式有五種：地下排樁或地下連續(xù)墻、水泥土墻、土釘墻、逆作拱墻和放坡等。在基坑施工過程中，由于未按土質(zhì)情況設(shè)置安全邊坡和做好固壁支撐，導(dǎo)致坑壁坍塌事故比例增大。因此，《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59-99）將基坑施工列為一項(xiàng)安全檢查內(nèi)容，并要求對(duì)于較深的基坑必須進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和支護(hù)。目前，深基坑支護(hù)已經(jīng)有多種較為成熟的技術(shù)，土釘墻支護(hù)是其中一種比較新穎的技術(shù)。下面主要介紹土釘墻支護(hù)技術(shù)在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

 

　　土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種原位土體加固技術(shù)，它是將土釘安設(shè)或打入基坑邊坡土體內(nèi)，土釘與土體空間排列形成空間骨架，起約束土體變形的作用，并與土體共同承擔(dān)外荷載；在土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后應(yīng)力重分布，土釘分擔(dān)應(yīng)力增加。該項(xiàng)技術(shù)形成于20世紀(jì)70年代，20世紀(jì)90年代以來，我國有不少工程專家和學(xué)者對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和應(yīng)用，證實(shí)它是一種技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)效益可觀的技術(shù)，并已將其成功地應(yīng)用于非軟土場(chǎng)地基坑支護(hù)。

 

　　在工作機(jī)理上，土釘墻是高強(qiáng)度土釘、網(wǎng)噴混凝土面層及原狀土三者共同受力，增強(qiáng)了土體破壞延性，很好地改變了邊坡突然塌方的性質(zhì)，有利于安全施工；在工藝上，采用了邊開挖邊支護(hù)的方法，工作面不受限制，縮短了工期；在投資方面，因土釘利用了土體的自承載能力，使基坑周圍土體轉(zhuǎn)化為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

 

　　土釘墻支護(hù)一般適合于地下水位以上或經(jīng)過降排水措施后的素填土、普通粘性土、粘性的砂土和粉土等較均勻土體邊坡。近年來，該項(xiàng)技術(shù)在東南沿海地區(qū)的基坑開挖中得到迅速的發(fā)展，不僅在砂性土的基坑開挖中廣泛應(yīng)用，而且在填土和軟弱土層中也得到成功應(yīng)用。利用水泥土樁組合式土釘墻支護(hù)技術(shù)，使該項(xiàng)技術(shù)能夠應(yīng)用在下降水的高水位地層。當(dāng)場(chǎng)地同時(shí)存在土層和不同風(fēng)化程度巖體時(shí)，應(yīng)用土釘墻支護(hù)特別有利。

 

 

　　某工程，框架結(jié)構(gòu)，占地面積2800m2，建筑面積5600m2，地下帶一層車庫，其西側(cè)與原有職工宿舍相鄰。

 

　　該基坑開挖深度范圍內(nèi)，以粉細(xì)砂為主，地下水位較深(對(duì)該工程沒有影響)，本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)必須滿足以下條件：

 

　　2.1保護(hù)邊坡的安全與穩(wěn)定

 

　　2.2保證邊坡的位移不得危及周圍建筑物和道路的安全及正常使用

 

　　2.3經(jīng)濟(jì)、快捷

 

　　根據(jù)以上情況，經(jīng)濟(jì)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析、多方案比較后，在確保工程自身及相鄰建筑安全的前提下，決定采用土釘墻進(jìn)行基坑支護(hù)較為經(jīng)濟(jì)，合理。因?yàn)槠涔て诙?，比樁墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)可節(jié)約費(fèi)用30%～60%。

 

　　3.土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

　　3.1支護(hù)條件

 

　　基坑開挖深度7.1m，未見地下水，地面均布荷載q。=20kPa，基坑邊坡角度75°。

 

　　粉土層：h=2.5mc=20kPa<18°r=19kN/m3

 

　　粉細(xì)砂：h=4.3mc=6kPa<32°r=20kN/m3

 

　　根據(jù)土質(zhì)情況確定土與錨固體間的摩阻力為40kPa。

 

　　3.2土釘作用機(jī)理

 

　　土釘支護(hù)方法是逐層開挖基坑，逐層在邊坡上以一定傾角將土釘(鋼管)打入土體內(nèi)，之后向鋼管內(nèi)注漿，由于注漿時(shí)需施加壓力(一般在015MPa～018MPa)，漿液在壓力作用下，從鋼管壁的小孔(預(yù)先設(shè)置注漿孔)內(nèi)滲出，沿土體裂隙及毛細(xì)孔擴(kuò)散，與土體粘結(jié)形成土釘體，隨后在坡面掛鋼筋網(wǎng)，并與土釘連接，最后在坡面上噴射混凝工。高強(qiáng)度土釘、原狀土體與噴射混凝土面板層相結(jié)合，形成一個(gè)“復(fù)合結(jié)構(gòu)”，可以充分利用原狀土的自支撐能力，使土體整體抗剪強(qiáng)度提高、位移減小、實(shí)現(xiàn)加固、支擋和穩(wěn)定的作用。

 

　　3.3支護(hù)設(shè)計(jì)

 

　　支護(hù)設(shè)計(jì)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行：

 

　　3.3.1土釘抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算

 

　　3.3.2抗拔力驗(yàn)算

 

　　3.3.3穩(wěn)定性驗(yàn)算

 

　　通過對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部整體穩(wěn)定性計(jì)算，得出整體穩(wěn)定安全系數(shù)、抗滑移安全系數(shù)、抗隆起安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

 

　　3.4土釘墻整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

 

　　土釘加固形成的復(fù)合土體，使其在土釘加固范圍內(nèi)形成一個(gè)“土釘墻”它的作用機(jī)理類似重力式擋墻，因此，采用重力式擋墻的穩(wěn)定性分析方法對(duì)土釘墻進(jìn)行分析。求得其抗滑移安全系數(shù)為2.4>1.3(滿足要求)；抗傾覆安全系數(shù)為10.8>1.5(滿足要求)。

 

 

　　4.1土釘及土釘墻施工

 

　　土釘為鉆孔注漿型，采用梅花布置。土釘墻支護(hù)與基坑開挖同步進(jìn)行，即基坑開挖完成土釘支護(hù)結(jié)束。對(duì)于剛開挖的基坑要先護(hù)坡，后成孔。

 

　　由于土層主要為粉細(xì)砂，其自穩(wěn)能力差，土釘成孔難度大，所以，在成孔過程中要避免對(duì)周圍土體的擾動(dòng)，成孔后要縮短注漿時(shí)間，并在水泥漿液中添加減水劑，以提高錨固體的早期強(qiáng)度，待土釘錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)，方可掛鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土。具體操作流程如下：

 

　　4.1.1施工前應(yīng)查清基坑周邊地下管線的情況，核實(shí)地下管線的走向、位置與本次施工方案有無沖突，及時(shí)變更設(shè)計(jì)，成孔時(shí)避開，保護(hù)地下管線。

 

　　4.1.2基礎(chǔ)加固?；?xùn)|面的6層住宅，因與本基坑間距較小，并且基底標(biāo)高為地平面以下4m，所以在土釘施工前應(yīng)先對(duì)此基礎(chǔ)進(jìn)行加固，根據(jù)實(shí)際情況，采用基礎(chǔ)托換加固，此項(xiàng)工作完成后方可進(jìn)行下道工序的開始。

 

　　4.1.3根據(jù)土釘支護(hù)施工特點(diǎn)，基坑采取分層、分段開挖，逐層、逐段交替作業(yè)進(jìn)行施工，不允許超挖。遇到突發(fā)事件，及時(shí)采取措施，避免更大事故的發(fā)生。

 

　　4.1.4為保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在開挖、支護(hù)和基礎(chǔ)施工期間的安全與穩(wěn)定，在基坑邊坡頂、建筑物四周設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，在每層開挖及支護(hù)后進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)注意基坑四周的裂縫觀察，通過數(shù)據(jù)顯示，基坑最大位移3mm，建筑物安全穩(wěn)定。

 

　　4.2質(zhì)量控制

 

　　4.2.1注漿控制

 

　　注漿質(zhì)量是保證土釘抗拔強(qiáng)度的關(guān)鍵，所以，將注漿管插至距孔底250～500mm處，采用逐漸加壓、間歇的方式注漿。

 

　　4.2.2混凝土面層控制

 

　　混凝土面層為非主要受力構(gòu)件，可按構(gòu)造設(shè)置，所以其厚度取80mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20，分兩層噴射。面層結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)片取<6@250×250，并在土釘端部與井字型鋼筋(<-20，L=40mm)互相焊接。

 

 

　　目前，基坑支護(hù)的方法很多，如地下連續(xù)墻、護(hù)壁樁、預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘墻等，其中，土釘墻是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的支護(hù)型式，合理的設(shè)計(jì)、正確的施工，將會(huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。本工程中應(yīng)用土釘墻施工技術(shù)，在保證安全的前提下，做到了工期最快、質(zhì)量最好、造價(jià)最小，有效地解決了本工程場(chǎng)地狹窄的問題。