摘要：土釘墻施工工藝的造價優(yōu)勢，使得方案優(yōu)化時有了一種可靠而實(shí)用的選擇，也使控制工程造價成為了可能。優(yōu)先選用土釘墻作為基坑支護(hù)的手段，不但安全，也縮短了工期，更降低了工程造價。本文探討了地基基礎(chǔ)施工中土釘墻技術(shù)在工程中的應(yīng)用。
土釘墻作為近年來發(fā)展起來的新型擋土結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)輕、成本低、施工簡單、安全可靠的技術(shù)特點(diǎn)，現(xiàn)已成為撐式支護(hù)、排樁支護(hù)、連續(xù)墻支護(hù)、錨桿支護(hù)之后又一項(xiàng)較為成熟的支護(hù)技術(shù)。近幾年來，該技術(shù)在我國發(fā)展較快，用于工業(yè)與民用建筑的基坑支護(hù)工程中，并與其他支護(hù)方法復(fù)合應(yīng)用，均取得了良好的效果，獲得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
一、土釘墻支護(hù)的含義
所謂“土釘”就是被置入支護(hù)土體的較密集的水平和豎直間距排列的細(xì)長桿件。土釘依靠周面上的粘結(jié)力或摩擦力，與其周圍土體共同作用形成一個組合體，并主要通過受拉對土體進(jìn)行加固。它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層組成。在深基坑開挖過程中往基坑側(cè)面自然土體均勻整齊釘置數(shù)排細(xì)長桿件土釘，并在基坑墻面上鋪設(shè)鋼筋砼面層，通過自然土體、土釘和鋼筋砼面層的共同作用形成的重力擋墻稱為土釘墻支護(hù)，它是用來抵抗基坑墻后的土壓力。土釘墻支護(hù)作為深基坑中加固擋土結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、抗變形、穩(wěn)定性和耐久性，當(dāng)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于城市大片密集建筑區(qū)的基坑開挖時，更要嚴(yán)格限制與控制土釘墻支護(hù)的變形。土釘墻支護(hù)施工技術(shù)具有以下兩個特點(diǎn)：⑴施工過程中要實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場地質(zhì)情況，要不斷收集及分析變形測量數(shù)據(jù)，及時指導(dǎo)下一步的施工，以免誤工、延工。⑵要充分考慮地表徑流和地下水的影響。如果施工時土體大量滲水，則不能噴射砼面層，容易引起塌坡或塌孔；要盡量將基坑設(shè)在地下水位以上，如果不可避免開挖至地下水位以下，則得采取有效措施降低地下水位，否則地下水位將會增加支護(hù)面層壓力和土釘內(nèi)力，土體中的含水率將會影響粘土的抗剪能力及粘土中的土釘抗拔能力。
二、土釘墻的構(gòu)造
土釘墻結(jié)構(gòu)由土釘、面層和排水系統(tǒng)三部分組成，土釘主要包括鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩種形式。
(1)鉆孔注漿土釘是最常用的土釘，一般采用6mm～32mm的鋼筋，置于70mm～120mm鉆孔中，采用強(qiáng)度等級不低于M10的水泥漿或水泥砂漿注入孔中形成。水泥漿水灰比一般為0.5左右，水泥砂漿配合比一般1：1～1：2。
(2)打入式土釘一般采用鋼管材料打入土中形成，通常釘長較短，施工簡單快速，但不易于密實(shí)膠結(jié)土中。當(dāng)打入鋼管為周圍帶孔的閉口鋼管時，可在打入后管內(nèi)注漿，增強(qiáng)土釘與土的粘結(jié)力，提高土釘?shù)目拱瘟?。注漿方式有低壓注漿和高壓噴射注漿。
土釘長度一般為開挖深度的0.5倍~1.2倍，間距為1m~2m，與水平夾角為5°～20°，用的土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1。
面層為土釘墻的重要組成部分，土釘結(jié)構(gòu)的面層雖不是結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，但它是傳力的一個重要組成部分，也起保證各土釘之間土體的局部穩(wěn)定性，防止場地土體被侵蝕風(fēng)化的作用。面層應(yīng)在每一階段開挖后立即設(shè)置，以限制原位土體的減少并阻止原土的力學(xué)性質(zhì)，特別是抗剪強(qiáng)度的降低。永久性的土釘工程中已大量應(yīng)用預(yù)制和現(xiàn)澆混凝土板、鋼面板作為面層，以滿足美觀和耐久性的要求。目前常采用的面層為6mm～10mm，間距150mm～300mm的鋼筋網(wǎng)，強(qiáng)度等級不低于C20的噴射混凝土組成，面層厚度為80mm～150mm。
三、工程概況
某高層建筑地下2層，地上16層，局部8層，建筑面積12273m2，采用箱形基礎(chǔ)，東側(cè)距鄰近建筑物僅9m。開工時間正屬雨季，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，決定在基坑?xùn)|、西兩側(cè)采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。
場地土自上而下依次為：1、雜填土，含磚塊、碎石、煤渣等，結(jié)構(gòu)松散稍濕，層厚2.0～3.8m。2、粘質(zhì)粉土，濕度飽和，可塑，中壓縮性層厚1.9m。3、粉質(zhì)粘土層，可塑，飽和，中高壓縮性，層厚1.2m。4、砂質(zhì)粉土層，可塑，飽和，低壓縮性，層厚1.4m。5、鉆探深度35m范圍內(nèi)有潛水，靜止水位標(biāo)高為43.32m。
四、土釘墻施工要點(diǎn)
1、土體開挖
土方開挖分層、分區(qū)、分塊、分段，抽槽開挖，隨挖隨支，各層開挖深度控制在本層開挖高度以下0.30m，嚴(yán)禁超挖，同一層每兩個施工段之間預(yù)留平衡土體，降水配合土方開挖與土體支護(hù)同步進(jìn)行。
2、錨桿擊入
錨桿采用Φ48mm×3.5mm的鋼管，水平、豎向間距均為1m。鋼管前端做成封閉尖形，端部1/3長度范圍內(nèi)按梅花形設(shè)間距15～20cm、直徑10～15mm的出漿孔，借助空壓機(jī)將鋼管植入土層至設(shè)計(jì)長度，沿鋼管全長每隔0.5～1.0m焊接環(huán)形倒刺，利用環(huán)形倒刺擴(kuò)出直徑約10cm的圓形松散土體空間，以利于注漿并增加注漿量和錨固力，環(huán)形倒刺還能增加鋼管與凝固體的摩擦力。
3、壓力注漿
注漿質(zhì)量是保證土釘抗拔力的關(guān)鍵，在注漿過程中應(yīng)嚴(yán)格控制漿液配合比，并添加高效減水劑、早強(qiáng)劑，以保證漿液的流動性并提高早期強(qiáng)度，使土釘早日進(jìn)入工作狀態(tài)。采用土釘?shù)撞孔{，使注漿管插入鋼管孔內(nèi)距孔底20cm左右。注漿至漿液溢出土釘鋼管口時，在鋼管口設(shè)置止?jié){袋進(jìn)行高壓注漿，注漿壓力0.4～0.6MPa，穩(wěn)壓5min后將注漿管拔出30～50cm，再高壓注漿并穩(wěn)壓5min。在鋼管端部布孔范圍內(nèi)重復(fù)上述步驟，進(jìn)行高壓間歇性反復(fù)注漿。
4、鋼筋砼面層施工
?。?）鋼筋網(wǎng)片安放：鋼筋網(wǎng)片可焊接或綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差±10mm。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接長度應(yīng)不小于一個網(wǎng)格邊長或20mm，采用搭接焊時焊縫長度不小于鋼筋直徑的10倍。土釘筋端部通過銷定筋與面層內(nèi)的加強(qiáng)筋及鋼筋網(wǎng)片連接，其相互間應(yīng)焊接牢固。鋼筋網(wǎng)片在安放時應(yīng)牢固固定在邊壁上并符合規(guī)定的保護(hù)層厚度，鋼筋網(wǎng)片可用插入土中的鋼筋固定，噴射混凝土?xí)r不得出現(xiàn)振動。
?。?）混凝土噴射施工：噴射混凝土配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，粗骨料最大粒徑不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45，并應(yīng)通過外加劑來調(diào)節(jié)所需和易性及早強(qiáng)時間。噴射砼前，應(yīng)對工人進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并對機(jī)械設(shè)備，風(fēng)、水管路和電路進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證面層砼順利施工。噴射砼時應(yīng)自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8~1.5m范圍內(nèi)，射流方向垂直指向受噴面。鋼筋部位應(yīng)先噴填鋼筋后方，然后再噴前方，防止鋼筋背后出現(xiàn)空隙。繼續(xù)噴射作業(yè)時，應(yīng)仔細(xì)清除預(yù)留施工縫接合面上的浮漿層和松散碎屑，并噴水使之濕潤。噴射混凝土終凝后2小時，應(yīng)采取連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)5~7天或噴涂養(yǎng)護(hù)劑，確保面層混凝土充分養(yǎng)護(hù)。
五、土釘墻支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍與特點(diǎn)
1、土釘墻支護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域。
(1)高層建筑的深基坑邊坡支護(hù)和豎井的支護(hù)；
(2)土建維修搶險工程，包括加筋土擋土墻、重力式擋土墻、錨固式擋土墻、以及塌坡的加固；
(3)與預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合應(yīng)用做邊坡的支護(hù)，以更好的控制土體變形。
2、與其它的支護(hù)類型相比，土釘墻支護(hù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)結(jié)構(gòu)輕巧，施工速度快。土釘支護(hù)的施工速度比起其它支護(hù)快得多，有的甚至可將工期縮短一半以上。并且由于結(jié)構(gòu)輕巧，柔性大，自重小，土釘支護(hù)有良好的抗震性能，沉降量很少。
(2)施工設(shè)備輕便，操作方法簡單，對場地土層的適應(yīng)性強(qiáng)。土釘?shù)闹谱髋c成孔不需要復(fù)雜的技術(shù)和大型機(jī)械設(shè)施，靈活性較大。土釘支護(hù)特別適合于有一定粘性的砂土和硬粘土，即使是軟土場地，在采取一定措施后也可以用土釘支護(hù)。
(3)安全可靠又經(jīng)濟(jì)。土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)中，噴射混凝土和土體切割面緊密接觸，土體受到的擾動很少。并且土釘?shù)臄?shù)量眾多并作為群體起作用，個別土釘出現(xiàn)質(zhì)量問題或失效對整體影響不大。土釘墻支護(hù)技術(shù)還有一個非常重要的優(yōu)點(diǎn)是萬一出現(xiàn)破壞、塌方不利情況時，主體也不會發(fā)生突發(fā)性滑動坍塌，為搶救和補(bǔ)強(qiáng)贏得了時間，能及時采取措施加固，避免出現(xiàn)大的事故，提高了安全度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，土釘墻支護(hù)比起灌注樁等支護(hù)約可節(jié)約造價1/3～2/3。
工程實(shí)踐證明，本工程采用以上支護(hù)方式，不僅減少了土方開挖量，充分利用了現(xiàn)場的有限空間，便于現(xiàn)場的布置，而且支護(hù)后至土方回填完成前基坑邊坡未發(fā)生任何坍塌現(xiàn)象，為基礎(chǔ)工程其他子分部施工奠定了基礎(chǔ)。既節(jié)約了成本，又確保了基坑施工的安全，值得推廣應(yīng)用。
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