摘要：土釘墻技術(shù)具有性能可靠、施工簡(jiǎn)便和造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)高層建筑的深基坑支護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合高層住宅樓深基坑所采用的土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)工程，介紹土釘墻的施工技術(shù)要點(diǎn)及其質(zhì)量控制。
前言
土釘支護(hù)是一種用于基坑開(kāi)挖支護(hù)或邊坡加固的擋土技術(shù)，由于其造價(jià)較低，施工快捷簡(jiǎn)便，可以在施工中調(diào)整設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在基坑支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。以往土釘支護(hù)技術(shù)由于受其作用機(jī)理的限制，一般只應(yīng)用于有一定自立能力和較大摩擦阻力的土層中，如稠度在可塑狀態(tài)以上的粘性土、有一定膠結(jié)力的粉質(zhì)土、砂土層等。而對(duì)于軟土層的基坑支護(hù)，單純依靠土釘支護(hù)則難以奏效，此時(shí)將土釘和其他支護(hù)形式結(jié)合起來(lái)的復(fù)合土釘支護(hù)則顯現(xiàn)出它在軟土基坑工程中的巨大潛力。最具代表性的有土釘-攪拌樁支護(hù)、超前微型樁-土釘支護(hù)、錨桿-土釘支護(hù)，這些復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用在工程中已有不少成功實(shí)例。
一、樁與土釘墻組合支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理
土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)基坑邊壁土體強(qiáng)度的加強(qiáng)和提高，使基坑邊壁產(chǎn)生荷載的土體成為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，基坑開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中，隨著邊壁鄰空高度增加，土體側(cè)壓力的增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗力水平相應(yīng)提高，從而使邊壁土體強(qiáng)度得到最大限度的利用。當(dāng)土釘支護(hù)的基坑工程存在軟弱土夾層、軟弱下臥層等不良土層時(shí)，基坑土釘支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工難以滿(mǎn)足基坑安全所需的抗滑穩(wěn)定性要求，單純靠增加土釘或錨桿長(zhǎng)度和數(shù)量對(duì)基坑穩(wěn)定性的提高作用已不明顯時(shí)，往往需要采取其它工程措施，以提高邊坡土體的抗剪能力，維護(hù)基坑安全，如攪拌樁(或粉噴樁)、灌注樁及各種微型樁等超前支護(hù)的抗剪作用可以使基坑工程的安全穩(wěn)定性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求。樁與土釘墻組合支護(hù)由前置樁支護(hù)和土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。在基坑邊壁土壓力作用下，樁和土釘墻作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)共同抵抗荷載和變形。對(duì)樁支護(hù)部分而言，土釘加固部分的底部與下層土體接觸，在水平土壓力作用下，在土釘結(jié)構(gòu)與土體間可被動(dòng)地產(chǎn)生較大的水平摩阻力，從而有效地減小主動(dòng)區(qū)土壓力作用，基坑底以下被動(dòng)區(qū)土體對(duì)樁體產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力，顯著地提高復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗水平滑移和抗傾覆穩(wěn)定性，縮短樁體在土中的嵌固深度，土釘支護(hù)底部，由于樁體抗剪強(qiáng)度較高，使復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部和整體穩(wěn)定性更易于滿(mǎn)足要求。
二、土釘墻支護(hù)的適用條件及特點(diǎn).
1根據(jù)地層條件、基坑幾何參數(shù)合理選擇支護(hù)方案基坑支護(hù)有多種支護(hù)類(lèi)型和施工方案，常見(jiàn)支護(hù)類(lèi)型如下：
?。╨）自立式支護(hù)，大致有兩種形式，一為水泥攪拌樁擋墻支護(hù)，另一為懸臂式排樁支護(hù)，其共同特點(diǎn)為基坑內(nèi)無(wú)支撐結(jié)構(gòu)，便于機(jī)械化挖土和地下室施工，水泥攪拌樁擋墻支護(hù)缺點(diǎn)為擋墻占地面積大，不適宜場(chǎng)地狹小工程，但工程造價(jià)低于沖、鉆孔排樁、懸臂式排樁支護(hù)，缺點(diǎn)是支護(hù)樁頂水平位移較大，當(dāng)坑深或地質(zhì)條件較差時(shí)，工程造價(jià)較高。
（2）排樁內(nèi)支撐支護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)系統(tǒng)較安全可靠，內(nèi)支撐的布置應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以方便基坑機(jī)械挖土和地下室施工，缺點(diǎn)為橫向尤其是豎向支撐限制了施工空間，一旦一個(gè)節(jié)點(diǎn)破壞，可能導(dǎo)致整體失穩(wěn)。
?。?）排樁拉錨支護(hù)，分為排樁外側(cè)地面拉錨支護(hù)和排樁巖土錨桿支護(hù)。第一種形式較內(nèi)支撐方案費(fèi)用低，操作方便，基坑施工空間大，但該支護(hù)形式要有足夠大的場(chǎng)地。第一種形式適用于土層性能較好或軟土層較薄的場(chǎng)地，對(duì)基坑開(kāi)挖和地下室施工十分有利，但往往超出建筑紅線，需征得紅線外相關(guān)單位同意。
?。?）錨噴支護(hù)，是錨桿、噴射混凝土、掛網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)形式，是支護(hù)結(jié)構(gòu)和土體共同作用的主動(dòng)支護(hù)體系，最大程度的利用了土體的自穩(wěn)能力。靈活性大，依據(jù)監(jiān)測(cè)成果可隨時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，工程造價(jià)低，但邊壁變形大，錨桿往往超出建筑紅線。
（5）組合型支護(hù)，當(dāng)基坑內(nèi)有幾種深度，或土層分布變化較大，或基坑各側(cè)環(huán)境條件差別較大時(shí)，要因地制宜采用不同支護(hù)方法，以充分發(fā)揮各種材料及支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的優(yōu)越性，降低工程造價(jià)。無(wú)支護(hù)或簡(jiǎn)單護(hù)面放坡方案最為經(jīng)濟(jì)，如條件允許應(yīng)優(yōu)先采用；組合型支護(hù)使用得當(dāng)往往能降低工程造價(jià)，地下連續(xù)墻作為地下室外墻時(shí)，采用地下連續(xù)墻方案也能起到節(jié)約資金的作用。另外，在選擇基坑支護(hù)方案時(shí)，還可充分利用基坑空間效應(yīng)達(dá)到優(yōu)化目的。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力、位移情況和監(jiān)測(cè)成果，支護(hù)樁樁頂位移、樁身變形以及樁身鋼筋應(yīng)力都是中間樁大，而在拐角處支護(hù)結(jié)構(gòu)受力較小，可適當(dāng)減少樁長(zhǎng)和配筋數(shù)量，或采用單排樁和雙排樁混和形式。對(duì)于鋼筋籠易控制人工挖孔樁，可考慮單面配筋以減少配筋數(shù)量。.
2根據(jù)周邊環(huán)境的特點(diǎn)選擇支護(hù)方案基坑周邊環(huán)境包括：
（1）基坑施工場(chǎng)地及周?chē)刭|(zhì)狀況；
?。?）基坑周?chē)ㄖ餇顩r；
（3）基坑周?chē)煌顩r及水域(河流)情況；
（4）基坑周?chē)迷O(shè)施分布地下構(gòu)筑物管線狀況；
（5）基坑周邊特殊環(huán)境或特殊地質(zhì)狀況對(duì)基坑施工方面的要求。結(jié)合基坑周邊環(huán)境，賦予各邊不同的安全系數(shù)及監(jiān)測(cè)預(yù)警值，作出不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型及支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)，以使有限的資金得到最合理的利用，達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
3對(duì)地下水采取有效處理措施
如何控制開(kāi)挖場(chǎng)地的地下水是深基坑工程中一個(gè)難題。處理地下水的方式分為三大類(lèi)，降水、防水和降防結(jié)合。降水方式按降水所處位置分為坑外降水和坑內(nèi)降水，按疏干地下水方式分為抽排疏干型和導(dǎo)滲減壓型。防水措施一般為做防滲帷幕和封底。降水措施要比防水措施經(jīng)濟(jì)。但降水不可避免的對(duì)周邊環(huán)境會(huì)造成不利的影響。因此降水、防水或回灌技術(shù)相結(jié)合是一種既經(jīng)濟(jì)又安全的地下水處理措施。，
4實(shí)施信息化設(shè)計(jì)與施工
基坑工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該為土方開(kāi)挖創(chuàng)造條件，反過(guò)來(lái)，合適的土方開(kāi)挖也是基坑安全的保證。支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移不僅與支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、地層性質(zhì)有關(guān)，也與基坑開(kāi)挖的方式及開(kāi)挖步驟有關(guān)。從中間開(kāi)始向縱深或兩側(cè)擴(kuò)大的中心島法開(kāi)挖順序，比從一定方向向另一方向順序推進(jìn)的開(kāi)挖方法，對(duì)基底隆起和坑邊位移有一定程度減少。所以在深大基坑中強(qiáng)調(diào)分層、分段開(kāi)挖，控制分層開(kāi)挖深度和支撐架設(shè)時(shí)機(jī)，充分利用深基坑工程的時(shí)間空間效應(yīng)，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目的。信息化設(shè)計(jì)與施工技術(shù)在巖土工程中已得到廣泛而又實(shí)際的應(yīng)用，這些信息包括了施工中的經(jīng)驗(yàn)信息、觀察信息、理論信息和施工中通過(guò)監(jiān)測(cè)得到的信息，對(duì)這些信息進(jìn)行處理，隨時(shí)分析與掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象或潛在危險(xiǎn)時(shí)發(fā)布應(yīng)急預(yù)報(bào)，采取有效措施，不斷完善與優(yōu)化下一步的設(shè)計(jì)與施工。另外，通過(guò)監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移與應(yīng)力及坑邊沉降可進(jìn)一步認(rèn)識(shí)巖土體結(jié)構(gòu)，反演巖土參數(shù)，預(yù)測(cè)后續(xù)施工階段的地層和結(jié)構(gòu)各斷面變形，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)估基坑的安全性。
結(jié)束語(yǔ)
深基坑工程是土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境、施工行為相互作用的一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性、高風(fēng)險(xiǎn)、高難度的巖土工程技術(shù)課題。目前，深基坑工程存在兩種極端現(xiàn)象：一是設(shè)計(jì)施工方面原因而導(dǎo)致基坑事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人身安全事故；二是支護(hù)選型和設(shè)計(jì)極為保守，造成極大浪費(fèi)。后者往往更加難以引起人們注意。同一工程，不同方案和設(shè)計(jì)，其工程造價(jià)相差甚大，所以作為工程設(shè)計(jì)及施工人員，要結(jié)合工程實(shí)際情況，預(yù)先對(duì)工程所在地的水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，比如基坑周?chē)R近建筑物、地下構(gòu)筑物、地下管線狀況一級(jí)相鄰施工區(qū)場(chǎng)內(nèi)同類(lèi)功臣各施工所采用的場(chǎng)地降水及基坑支護(hù)技術(shù)措施等，結(jié)合本工程實(shí)際情況加以計(jì)算、權(quán)衡利弊之后，進(jìn)行施工方案的合理優(yōu)選，在保證安全的情況下，以達(dá)到資源的節(jié)約。
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