【摘要】土釘墻是一種性能可靠、施工簡便和造價低廉的支護結(jié)構(gòu)。對土釘墻的工作機理、施工技術要點及施工監(jiān)測等方面進行闡述，希望對該項技術的推廣應用起到一定的積極作用。
深基坑支護技術在我國被列為重點推廣應用的10項新技術之一，土釘墻支護技術是一項目前應用較為廣泛的深基坑支護技術。該項技術是通過原位土體加固，充分利用原位土體的自穩(wěn)能力，因而能大幅度降低支護造價，一般比樁墻式支護結(jié)構(gòu)節(jié)約費用30%-60%，而且施工期短，具有顯著的經(jīng)濟效益。
1土釘墻的工作機理及適用范圍
工作機理：土釘墻由原位土體、設置在土中的土釘和噴射混凝土面層組成。通過土釘、墻面與原狀土體的共同作用，形成以主動制約機制為基礎的復合體，具有明顯提高邊坡土體的結(jié)構(gòu)強度和抗變形能力，減小土體側(cè)向變形，增強整體穩(wěn)定性的特點。因此其支護效果主要由土釘?shù)拈L度、設置密度、土釘?shù)目估箯澓涂辜魪姸?、土釘與土體的粘結(jié)強度、面墻剛度、土釘與面墻結(jié)合程度、原狀土體性狀、坡頂荷載、開挖深度等因素綜合決定。
適用范圍：土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結(jié)砂土的基坑支護或邊坡加固。土釘墻宜用于深度不大于18m的基坑支護或邊坡加固，當土釘墻與有限放坡、預應力錨桿聯(lián)合使用時，深度可增加。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質(zhì)土，不宜用于沒有自穩(wěn)能力的淤泥和飽和軟弱土層。
2原材料控制要點
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，對每批進場的原材料（鋼筋、水泥、砂、石等），要按規(guī)定進行取樣檢測，檢測合格后方可使用。
土釘鋼筋和面層網(wǎng)筋的強度必須滿足規(guī)范要求。為增強土釘鋼筋與砂漿（細石混凝土）的握裹力，土釘鋼筋采用HRB335級或HRB400級熱軋變形鋼筋，直徑在18-32mm的范圍內(nèi)。鋼筋網(wǎng)宜采用HPB235級鋼筋，鋼筋直徑宜為6-1Omm，鋼筋網(wǎng)間距宜為150-300mm。
水泥品種和標號應滿足工程使用要求。當加入速凝劑時，應考慮水泥與速凝劑的相容性。噴射混凝土應優(yōu)先選用強度等級不低于32.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，因為這兩種水泥的C3S和C3A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。
砂、石子：采用細度模數(shù)不小于2.3的中砂和粒徑不大于12mm的細石。砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于2%。石子采用卵石或碎石均可，但以卵石為好。骨料級配對噴射混凝土拌合物的可泵性、通過管道的流動性、在噴嘴處的水化和對受噴面的粘附，以及最終產(chǎn)品的表觀密度都有重要影響，為取得最大的表觀密度，應避免使用間斷級配的骨料。
3施工技術要點
1）施工工藝：編制施工方案及施工準備--工作面開挖—清理邊坡—孔位布點—成孔—安設土釘鋼筋—注漿—鋪設鋼筋網(wǎng)—噴射混凝土面層—開挖下一步。
根據(jù)不同土性特點和支護構(gòu)造方法，上述個別順序可以變化。
2）工作面開挖。土釘支護應按設計規(guī)定的分層開挖深度按作業(yè)順序施工，在完成上層作業(yè)面的土釘與噴混凝土以前，不得進行下一層深度的開挖。當基坑面積較大時允許在距離四周邊坡8-10m的基坑中部自由開挖，但應注意與分層作業(yè)區(qū)的開挖相協(xié)調(diào)。支護分層開挖深度和施工的作業(yè)順序應保證修整后的裸露邊坡能在規(guī)定的時間內(nèi)保持自立并在限定的時間內(nèi)完成支護，即及時設置土釘和噴射混凝土?；釉谒椒较虻拈_挖也應分段進行，可按10-20m分段。
3）清理邊坡。基坑開挖后，基坑的邊壁宜采用小型機具或鏟鍬進行切削清坡，以達到設計規(guī)定的坡度。
4）孔位布點。土釘成孔前，應按設計要求定出孔位并作出標記和編號。
5）成孔。根據(jù)設計要求的平面位置，孔深，下傾角，孔徑，選擇合理的鉆孔設備，人工成孔常采用洛陽鏟成孔?？讖健⒖咨?、孔距、傾角必須滿足設計要求，其偏差值不大于《基坑土釘支護技術規(guī)程》CECS96：97中的規(guī)定。
成孔過程中應做好成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出的土體特征、成孔質(zhì)量、事故處理等。應將取出的土體與初步設計時所認定的加以對比，有偏差時應及時修改土釘?shù)脑O計參數(shù)。
6）清孔。鉆孔后應進行清孔檢查，對孔中出現(xiàn)的局部滲水塌孔或掉落松土應立即處理。成孔后應及時安設土釘鋼筋并注漿。
7）安設土釘鋼筋。鋼筋使用前應調(diào)直，除銹，涂油。為保證鋼筋處于鉆孔的中心部位，土釘鋼筋置入孔中前應先設置定位支架，支架沿釘長的間距為2-3m，可為金屬或塑料件，其構(gòu)造應不妨礙注漿時漿液的自由流動。
8）注漿。土釘鋼筋置入孔中后，可采用重力、低壓（0.4-0.6MPa）或高壓（1-2MPa）方法注漿填孔。水平孔應采用低壓或高壓方法注漿，壓力注漿時應在鉆孔口部設置止?jié){塞（如為分段注漿，止?jié){塞置于鉆孔內(nèi)規(guī)定的中間位置），注滿后保持壓力3-5min。對于下傾的斜孔采用重力或低壓注漿時宜采用底部注漿方式，注漿導管底端應先插入孔底，在注漿同時將導管以勻速緩慢撤出，導管的出漿口應始終處在孔中漿體的表面以下，保證孔中氣體能全部逸出。
注漿時需加入早強劑和膨脹劑，以提高注漿體早期強度和增大土釘與孔壁土體的摩擦力。
9）鋪設鋼筋網(wǎng)。在噴射混凝土前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應牢固固定在邊壁上并符合規(guī)定的保護層厚度要求。鋼筋網(wǎng)片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射下應不出現(xiàn)振動。
鋼筋網(wǎng)片可用焊接或綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為±10mm。鋼筋網(wǎng)鋪設時每邊的搭接長度應不小于一個網(wǎng)格邊長或200mm，如為搭焊則焊長不小于網(wǎng)筋直徑的10倍。
10）噴射混凝土面層。噴射混凝土時噴射順序應自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8-1.5m范圍內(nèi)，射流方向垂直指向噴射面，在鋼筋部位應先噴鋼筋后方，然后再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現(xiàn)空隙。也可在鋪設鋼筋網(wǎng)片之前初噴一次，鋪設網(wǎng)片之后再進行復噴，一次噴射厚度不宜小于40mm。噴射混凝土前應先向邊壁土層噴水潤濕，噴射時應加入速凝劑以提高混凝土的凝結(jié)速度，防止混凝土塌落。
為保證噴射混凝土的厚度，可用插入土內(nèi)用以固定鋼筋網(wǎng)片的鋼筋作為標志加以控制。當面層厚度超過100mm時應分二次噴射，每次噴射厚度宜為50-70mm。噴射混凝土終凝后2h，應根據(jù)當?shù)貤l件，采取連續(xù)噴水養(yǎng)護5-7d天，或噴涂養(yǎng)護劑。土釘墻支護最下一步的混凝土面層宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑頂部也宜設置寬度為1-2m的噴混凝土護頂。
土釘墻支護宜在排除地下水的條件下施工，應采取的排水措施包括地表排水、支護內(nèi)部排水以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態(tài)并減輕作用于面層上的靜水壓力。基坑頂部四周可做散水和排水溝，坑內(nèi)應設置排水溝和集水坑，并與邊壁保留0.5-1m的距離，集水坑內(nèi)積水應及時抽出。如基坑側(cè)壁水壓較大時可在支護面層背部插入長度400-600mm、直徑不小于40mm的水平導水管，外端伸出支護面層，間距1.5-2m，以便將混凝土面層后的積水排出。
4施工質(zhì)量控制
1）注漿強度檢驗。用于注漿的水泥砂漿強度用70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件經(jīng)標準養(yǎng)護后測定。每批至少留取3組（每組3塊）試件，檢測3d和28d強度。
2）噴射混凝土質(zhì)量控制。噴射混凝土厚度，可采用鑿孔法作為檢查依據(jù)，也可以用混凝土厚度標志或其它方法檢查，有爭議時以鑿孔法為準。檢查數(shù)量為每100m取1組，每組不少于3個點，其合格條件可定為：全部檢查處厚度平均值應大于設計厚度，最小厚度不應小于設計厚度的80%。
噴射混凝土強度可用邊長100mm立方試塊進行測定，制作試塊時應將試模底面緊貼邊壁，從側(cè)向噴入混凝土，每批至少留取3組（每組3塊）試件。
3）土釘?shù)目拱卧囼?。土釘支護施工必須進行土釘?shù)默F(xiàn)場抗拔試驗，應在專門設置的非工作釘上進行抗拔試驗直至破壞，用來確定極限荷載，并據(jù)此估計土釘?shù)慕缑鏄O限粘結(jié)強度。
每一典型土層中至少應有3個專門用于測試的非工作釘。測試釘除其總長度和粘結(jié)長度可與工作釘有區(qū)別外，應與工作釘采用相同的施工工藝同時制作，其孔徑、注漿材料等參數(shù)以及施工方法等應與工作釘完全相同。測試釘?shù)淖{粘結(jié)長度不小于工作釘?shù)亩种磺也欢逃?m，在滿足鋼筋不發(fā)生屈服并最終發(fā)生拔出破壞的前提下宜取較長的粘結(jié)段，必要時適當加大土釘鋼筋直徑。為消除加載試驗時支護面層變形對粘結(jié)界面強度的影響，測試釘在距孔口處應保留不小于1m長的非粘結(jié)段。在試驗結(jié)束后非粘結(jié)段再用漿體回填。
5施工監(jiān)測
土釘墻支護的施工監(jiān)測至少應包括下列內(nèi)容：①支護位移的測量；②地表開裂狀態(tài)（位置、裂縫寬度）觀察；③附近建筑物和重要管線等設施的變形測量和裂縫觀察；④基坑滲漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。
監(jiān)測過程中應特別加強雨天和雨后的監(jiān)測，以及對各種可能危及支護安全的水源進行仔細觀察。在支護施工階段，每天監(jiān)測不少于1-2次。在完成基坑開挖，變形趨于穩(wěn)定的情況下可適當減少監(jiān)測次數(shù)。施工監(jiān)測過程應持續(xù)至整個基坑回填結(jié)束，支護退出工作為止。
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，如土釘應力、土壓力和面層應力等，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。
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