摘要：土釘墻由密集的土釘群、被加固的原位土體，噴射的混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成。土釘是用來加固或同時錨固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。本文介紹了土釘墻在建筑深基坑的應(yīng)用，探討了施工過程需要注意的一些問題，提出了有效的施工管理辦法，以供參考。
一、土釘墻支護的特點
土釘墻支護法，以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學(xué)強度，變土體荷載為支護結(jié)構(gòu)體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速噴向土層表面，在噴層與土層間產(chǎn)生“嵌固效應(yīng)”，并隨開挖逐步形成全封閉支護系統(tǒng)；噴層與嵌固層同具有保護和加固表層土，使之避免風(fēng)化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落，以及隔水防滲等作用。土釘?shù)奶厥饪貕鹤{可使被加固介質(zhì)物理力學(xué)性能大為改善并使之成為一種新地質(zhì)體，其內(nèi)固段深固于滑移面之外的土體內(nèi)部，其外固端同噴網(wǎng)面層聯(lián)為-體，可把邊壁不穩(wěn)定的傾向轉(zhuǎn)移到內(nèi)固段及其附近并消除。鋼筋網(wǎng)可使噴層具有更好的整體性和柔性，能有效地調(diào)整噴層與土釘內(nèi)應(yīng)力分布。
二、深基坑土釘墻施工
土釘墻加固與傳統(tǒng)的護坡和擋土墻支撐機理不一樣，土釘墻在邊坡的一定范圍內(nèi)形成了一個加固區(qū)，由于很密的土釘錨桿的作用，滑移面不可能出現(xiàn)在加固區(qū)，只能產(chǎn)生于非加固區(qū)，從而使滑移面遠離邊坡，達到穩(wěn)定邊坡的目的，加固區(qū)的整體穩(wěn)定，包括加固區(qū)抗傾覆與抗滑移問題，用增加加固區(qū)的寬度和底排土錨桿打成向下傾斜穿過滑移面等措施來解決，土釘墻通過下述幾個方面的綜合作用使邊坡周邊土體形成加固區(qū)。
2.1錨固作用
密布的錨桿與砂漿柱體相結(jié)合對周圍土體產(chǎn)生有效的錨固作用，限制了砂漿柱體周圍的土體變形。①土釘不需要施加預(yù)應(yīng)力，而是在土體發(fā)生變形后使其承受拉力工作；②土釘支護在邊坡中比較密集，起到了加筋的作用，提高了土的強度，為被動受力機制。由于土釘在全長范圍內(nèi)與土體接觸，其荷載傳遞沿整個土體進行。
2.2土釘漿孔對土體的擠密作用
由于土釘錨桿的密度比較大，擠密作用的影響也較大，使加固區(qū)的土體比非加固區(qū)土體密度大。密集的土釘與土釘之間土形成復(fù)合土體，其結(jié)構(gòu)類似重力式擋土墻，個別土釘?shù)钠茐牟粫拐麄€結(jié)構(gòu)的功能完全喪失。
2.3護坡作用
土釘墻的面層不是主要受力結(jié)構(gòu)，其主要作用在于保持土體的局部穩(wěn)定性。在公路邊坡治理中，土釘墻的面層還起到防止沖刷、防止雨水滲入坡體影響邊坡穩(wěn)定性的重要作用。
2.4土釘受力及規(guī)模
一般錨桿長度在15～45m之間，直徑較大，錨桿所承受的荷載可達400kN以上，某些預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計荷載更可達3000kN。其端部的構(gòu)造較土釘復(fù)雜，以防止面層沖切破壞；而土釘長度一般為3～10m，漿體直徑100mm左右，一般不提供很大的承載力。單根土釘受荷一般在100kN以下，面層結(jié)構(gòu)較簡單，利用小尺寸墊板及掛網(wǎng)噴射混凝土即可滿足要求。
三、工程設(shè)計分析
2.1工程概況
某工程深基坑，沉池基底標(biāo)高為-19.9m，上開口尺寸為40m×44m，下開口尺寸為26m×24m。沖渣溝基坑開挖深度為(-10.1)m×(-13.55)m，上口寬14m，下口寬4.4m，長度約89m。由于場地有限，不能進行放坡開挖，故擬采用有支護系統(tǒng)的開挖方式進行深基坑設(shè)計和施工。該場地原始地形起伏較大，高程在+25m~+10m之間，土層分布由上至下分別為素填土(1m～2.5m厚)、粉質(zhì)粘土(2m～2.5m厚)、泥質(zhì)砂巖(4m～7m厚)。該場地屬于長江階地及階地坳溝地貌。地下水類型為上層滯水(階地區(qū))和潛水(階地坳溝區(qū))，地下水位埋深-2.2m~-2.9m。
2.2土釘墻支護實施
2.2.1施工工藝
該深基坑支護工程的主要施工工藝流程：土釘制作→置土釘→第一次拌漿→扎鋼筋網(wǎng)片→噴第一次混凝土面層→第二次伴漿→噴第二次混凝土面層。
土釘墻的主要特點是邊開挖邊支護，而不象其他的支護方式是預(yù)先進行支護結(jié)構(gòu)的施工。這樣可以大大節(jié)省工期，加快進度。土釘墻采用二次噴漿的方式保證土釘結(jié)構(gòu)的整體性、面層的強度和防滲性能。
2.2.2支護施工注意的問題
開挖與修坡：土方的開挖采用機械作業(yè)，施工中應(yīng)注意盡量少擾動坡壁的原土層，一次開挖深度根據(jù)設(shè)計的土釘垂直距離、地質(zhì)條件以及施工機械的作業(yè)能力等綜合條件來確定，開挖后，用人工及時修整。初噴混凝土：邊坡修整后，立即噴射第一層混凝土，其厚度根據(jù)設(shè)計要求為50mm~80mm。
土釘施工：每一層土釘施工按成孔、注漿、編鋼筋網(wǎng)、二次噴漿的工作流程進行。首先用鉆機成孔，注意減少土體的擾動和鉆進過程中未明物體的阻擋。按設(shè)計規(guī)定的孔徑、孔距及傾角成孔。成孔后及時將土釘(連同注漿管)送入孔中，沿土釘長度每隔2m設(shè)置一對中支架。注漿時先高速低壓從孔底注漿，當(dāng)水泥漿從孔口溢出后，再低速高壓從孔口注漿。其次是編鋼筋網(wǎng)，焊接土釘頭。層與層之間的豎筋用對鉤連接，豎筋與橫筋之間用扎絲固定，土釘與墊板施焊。最后是按設(shè)計要求噴射第二層混凝土。這樣一層土釘墻就施工完畢，繼續(xù)開挖第二層土方，按此循環(huán)直至坑底標(biāo)高。
2.3土釘墻施工控制
在連鑄工程中，土方開挖由另一家單位施工，因此與支護施工如何協(xié)調(diào)非常關(guān)鍵。避免出現(xiàn)超挖或支護跟不上的情況，如果做不到先撐后挖，稍有疏忽就會出事。實際條件根據(jù)現(xiàn)場部分雜填土、大量砂質(zhì)泥巖及施工區(qū)域狹小的情況，采用挖掘機、鑿巖機施工，開設(shè)出土坡道口，機械倒運、出土。根據(jù)支護每一層的施工周期、機械的作業(yè)范圍，組織開挖。每一次開挖深度嚴(yán)格控制在2m范圍以內(nèi)，要求基底平整，以便與支護機械水平作業(yè)。
對施工區(qū)域有影響的管道、構(gòu)建物的資料必須收集齊全，提前編制保護或清除方案。保證施工作業(yè)過程中不出現(xiàn)由于地下管道、構(gòu)建物的問題而引發(fā)的工程事故或誤工。施工過程中出現(xiàn)了由于總包提供的資料不全，原出土方案中出土口位置有地下生產(chǎn)管道，出土口必須另設(shè)，結(jié)果增大了施工成本和難度。
土釘墻支護施工中成孔是關(guān)鍵。目前國內(nèi)土層錨桿專用機械基礎(chǔ)是由鉆機改裝的，XU-300型、600型K舳75A電動巖石機。施工中應(yīng)根據(jù)施工進度的要求，調(diào)整施工設(shè)備的數(shù)量及作業(yè)時間，確保工程進度。從鉆孔的特點來分，又有干鉆和濕鉆之分，干鉆主要適用于巖層、砂土層，施工速度較慢；濕鉆主要適用于粘土層，施工速度較快。在該基坑支護工程施工中，由于地形起伏較大，因此兩種方式均有使用，效果也較理想。但是對雜填土層，由于較松散，孔隙較多，濕鉆成孔質(zhì)量很難保證，容易出現(xiàn)塌孔，后來采用干鉆成孔，質(zhì)量基本能滿足施工要求。
土釘?shù)闹谱髋c安裝是保證土釘正常有效工作的關(guān)鍵之一。土釘?shù)闹谱鲬?yīng)嚴(yán)格按圖紙設(shè)計、施工規(guī)范要求驗收，分批驗收合格后才可以安裝。土釘安裝過程設(shè)專人驗收，合格后方可進行下道工序，這樣可以避免出現(xiàn)偷工減料，達不到設(shè)計要求。土釘?shù)陌惭b要及時、合理，以防成孔后，不立即安裝，這樣容易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，影響質(zhì)量和進度。同時加強對現(xiàn)場材料的管理、控制，支護施工完成后，通過現(xiàn)場確認工程量進行工料分析，與實際使用材料相比較，誤差基本控制在5%以內(nèi)。
注漿的質(zhì)量控制也是保證土釘能正常工作的必要環(huán)節(jié)。在施工中，第一次注漿采用水泥砂漿，配比為水泥：砂：水=1：0.5：0.45，注漿壓力為0.2Mpa~0.5MPa。在第一次注漿結(jié)束后2h進行第二次注漿。第二次注漿選用純水泥漿，配合比為水泥：水=1：0.45，注漿壓力為1.5Mpa~2.0MPa，使?jié){液沖破封口薄膜及初凝砂漿，漿液注入到砂漿和土體之間，達到控制壓力1min~2min即可結(jié)束注漿。施工中必須設(shè)專人監(jiān)測注漿及壓力表數(shù)值，并簽字確認，才能確保注漿質(zhì)量。鋼筋混凝土面層施工要嚴(yán)格按圖紙設(shè)計、施工規(guī)范要求驗收，要求邊坡平整，噴射厚度均勻，可通過定點抽查混凝土層厚度來提高質(zhì)量。面層施工完后須上層土釘注漿體及混凝土面層達到設(shè)計強度的70%后，方可進行下層土方開挖，切忌提前開挖。待上層混凝土面層強度達到70%后，按要求將土釘與墊板進行固定，使土釘與混凝土面層、土體形成一個整體，提高整體穩(wěn)定性的效果。
結(jié)束語
總之，由于土釘墻能充分利用土體的自承能力的特點，與噴錨支護相比，其造價低，施工方便。因此在條件允許的情況下，采用土釘墻支護，可以大大節(jié)省投資。
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