摘要：由于土釘墻能充分利用土體的自承能力，具有施工方便，節(jié)省投資，施工周期短的特點，在工程實踐中常被廣泛的應(yīng)用，它可以充分發(fā)揮土體的空間支護作用，很好的解決了基坑邊坡的強度及穩(wěn)定性問題，因此，本文借助一工程實例，結(jié)合施工經(jīng)驗，重點闡述土釘墻圍護技術(shù)在基坑工程的應(yīng)用，供同行參考。
土釘墻是一種施工簡便的深基坑支護方案，是高度強網(wǎng)噴混凝土面層、土釘及原狀土三者共同受力，增大了土體延性的破壞，有效的改變了邊坡突發(fā)塌方的危險，有助于施工的安全，其工藝采取了邊支護邊開挖的辦法，工作面不會受到限制，工期有效縮短；在投資效益上，經(jīng)濟效益可觀。
1.土釘墻結(jié)構(gòu)及作用機理
土釘墻的組成是由加固土體、鋼筋混凝土及土釘結(jié)合，組成一個類似重力式墻的擋土體系，利用自身的強度及剛度去承受和抵抗坑壁側(cè)向應(yīng)力，使開挖坡面牢固。土釘?shù)脑O(shè)置是由成孔、插筋及注漿來完成，沿著其通長與周圍土體接觸，接觸面的粘結(jié)摩擦力與被加固土體結(jié)合形成復(fù)合體，當(dāng)坡體出現(xiàn)變形時，土釘將會產(chǎn)生被動應(yīng)力，并由于其被動受拉作用對坡體有約束作用，通過混凝土面層對復(fù)合土體的變形進行約束。
土釘墻通過充分利用被加固土體自重，從而對支護結(jié)構(gòu)的負載有降低效果。土釘墻本身結(jié)構(gòu)輕便、柔性大、延展性良好，施工設(shè)備簡單，對周圍環(huán)境干擾小。與土方開挖平行作業(yè)時，不需要單獨的施工場地。對于施工空間狹小，放坡難度大的工程更能顯示出其獨特的優(yōu)越性。與其他類型的邊坡支護方案相比，土釘墻工程造價更低。
2.項目概況
某綜合大樓為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層，地上十九層，主樓基礎(chǔ)東西長36m，南北寬37.2m，工程需要開挖約6m基坑，工程自然地坪標(biāo)高為8.9m，坑底標(biāo)高為2.94m，根據(jù)土質(zhì)情況及周邊環(huán)境，先后考慮了各種支護方案，水泥攪拌樁、松木樁不能滿足抵抗土體壓力的要求，若采用沉管灌注樁和攪拌樁相結(jié)合的方案，不但工期長，而且造價相對較高，綜合比較后決定采用土釘墻支護技術(shù)。
3.設(shè)計參數(shù)
場區(qū)地質(zhì)條件自上而下分別為：雜填土、可塑性粘土、硬塑狀粉質(zhì)性粘土、粘土4類，地下水位埋深1.9m~7.4m。
根據(jù)基坑開挖深度、工程地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境的因素，確定該基坑采用復(fù)合土釘墻支護，基坑側(cè)壁安全等級為一級，側(cè)壁重要性系數(shù)為1.1.
設(shè)計依據(jù)：《巖土工程勘察報告》《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范》(JGJ120-99)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7-89)。
4.主要施工技術(shù)
4.1測量、降水。
先用測量儀器準(zhǔn)確定出水池外壁軸線位置，預(yù)留工作面，用石灰標(biāo)出開挖線?；咏?、排水。在土方開挖前，應(yīng)提前進行降水，分層開挖時，地下水位要求低于開挖層底以下0.5m～0.8m，土釘墻頂做C20鋼筋混凝土護面，并設(shè)置排水溝和集水井等排水設(shè)施。
4.2土方開挖
土方開挖一定要與土釘墻施工緊密配合，護坡面開挖必須符合設(shè)計要求，具體要求如下：
?、佼?dāng)上層土釘砂漿及噴射混凝土面層達到設(shè)計強度的70%后，才能進行下層土方開挖及下層土釘墻施工；②基坑開挖要根據(jù)設(shè)計要求由上而下分段分層進行，及時做好支護，禁止超挖；③機械開挖后應(yīng)輔以人工修整坡面，坡面平整度允許誤差±50mm，坡面大小和坡面平整度應(yīng)達到設(shè)計求。
4.3拉桿安設(shè)
本工程使用φ28鋼筋作為拉桿，拉桿應(yīng)由專人制作，要求順直。鉆完后應(yīng)盡快地安設(shè)拉桿，以防止鉆孔坍塌。拉桿使用前要除銹，鋼筋如涂有油脂，在其錨固段要仔細加以清除，以免影響與錨固體的粘結(jié)。拉桿焊接采用兩根幫條焊接，幫條長度不小于4d（d—拉桿鋼筋直徑），一般焊縫高不小于7～8mm，焊縫寬不小于16mm?？卓诟浇瓧U鋼筋事先涂一層防銹漆，并用兩層瀝青玻璃布包扎做好防銹層。為將拉桿安置于鉆孔的中心，防止非錨固段產(chǎn)生過大的撓度和插入孔時不攪動孔壁，并保證拉桿有足夠厚度的水泥漿保護層，通常在拉桿表面設(shè)置定位器。定位器的間距，在錨固段為2m左右，在非錨固段多為4～5m。插入拉桿時應(yīng)將灌漿管與拉桿綁在一起同時插入孔內(nèi)，放至距孔底保持50cm。
通常要求清孔后，立即插入拉桿，插入時將拉桿有定位支架的一面向下方，在插入鋼筋拉桿后將套管拔出。如用鑿巖機鑿孔，則要在灌完漿后才插入鋼筋拉桿。為保證非錨固段錨桿可以自由伸長，可采取在錨固段與非錨固段之間設(shè)置堵漿器，或在錨桿的非錨固段處不灌注水泥漿，采用干砂、碎石或低強度等級混凝土；或在每根錨桿的自由端套一根空心塑料管；或在錨桿的全長上都灌注水泥漿，但在非錨固段的錨桿上涂上潤滑油脂等，以保證在該段自由變形，并保證錨桿的承載力不降低。以上各種做法可根據(jù)施工具體條件采用。在灌漿前將鉆管口封閉，接上壓漿管，即可進行注漿，澆注錨固體。
4.4灌漿
（1）在土層錨桿施工中灌漿是一道關(guān)鍵的工序，必須嚴(yán)格進行，并做好記錄注漿前，應(yīng)將孔內(nèi)殘留及松動的廢土清除干凈；灌漿開始或中途停止超過30min時，應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路。
?。?）灌漿材料用純水泥漿，水泥采用425號普通水泥，水灰比為0.4～0.45，以適合泵送要求。為防止?jié)B水、干縮為降低水灰比，在砂漿中摻加0.3%的木質(zhì)素磺酸鈣，灌漿時，灌漿管應(yīng)插至距孔底250~500mm處；在孔口部位設(shè)置止?jié){塞及排氣管，并及時補漿。
（3）灌漿方法采用一次灌漿法，即用壓力泵將水泥漿經(jīng)膠管（或用1根d=30mm左右的鋼管作灌漿管）壓入拉桿管內(nèi)，再由拉桿管端注入錨孔，管端保持高于底150mm，灌注壓力一般為0.4MPa左右。隨著水泥漿的灌入，應(yīng)逐步將灌漿管向外拔出直至孔口，在拔管過程中應(yīng)保證管口始終埋在水泥漿內(nèi)。壓力不宜過大，以免吹散漿液。待漿液回流到孔口時，用水泥袋紙塞入孔內(nèi)，再用濕粘土封堵孔口，并嚴(yán)密搗實，再以0.4～0.6MPa的壓力進行補灌，穩(wěn)壓數(shù)分鐘即告完成。
4.5綁扎鋼筋網(wǎng)
鋼筋網(wǎng)片規(guī)格一般為φ8@200，雙向布置，為加強面層與土釘協(xié)調(diào)受力，使鋼筋網(wǎng)牢固在邊壁上，增加φ14mm的連系筋，焊成井字形，將土釘與井字架焊牢，接頭部分要預(yù)留一定的搭接長度，錨桿端部、連系筋、三角筋應(yīng)互相焊牢。
4.6噴射混凝土
噴射混凝土的主要目的是為護坡鋼筋網(wǎng)提供足夠的保護層，具體如下：①將開挖出的護坡面修理平整后，對控制噴層厚度標(biāo)志要完好埋設(shè)；②通過試驗確定噴射混凝土的配合比，先將水泥、砂、碎石按配合比干拌均勻后，再過篩裝入噴射機，然后對第一層混凝土進行噴射。噴射混凝土應(yīng)分段分片依次進行，同一段內(nèi)按由下至上順序噴射，噴射混凝土?xí)r噴頭和受噴面要求保持垂直，保持在0.8m～1m左右距離，噴手應(yīng)嚴(yán)格控制好水灰比，確保噴射面平整、濕潤、光滑，無干斑流淌現(xiàn)象；③混凝土初噴厚度控制在3cm～5cm，噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)進行噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間根據(jù)土釘面條件來確定，通常3d～7d為宜；④噴射混凝土的其他要求可參照《錨桿噴射混凝土技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2001)。檢查確認鋼筋網(wǎng)敷設(shè)、連接符合要求后立即進行終噴混凝土到設(shè)計厚度，終噴混凝土的工藝與初噴混凝土相同。
4.7土釘施加預(yù)應(yīng)力
在土釘端頭焊接高強螺栓端桿，面層混凝土達到設(shè)計強度后，加鋼墊板用扭力扳手扭緊螺母對土釘施加設(shè)計拉力的10%~20%的預(yù)應(yīng)力。這種人為的預(yù)壓應(yīng)力，將提高土體的抗滑和防裂能力。
4.8施工質(zhì)量控制
（1）原材料控制。施工現(xiàn)場所有施工材料必須滿足施工設(shè)計的要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時應(yīng)具備出廠合格證及國家規(guī)定的產(chǎn)品質(zhì)量鑒定認證報告；材料外表應(yīng)整潔、堅硬，無裂縫、變形和表面凹凸等質(zhì)量缺陷。
施工材料嚴(yán)禁含有造成威脅施工質(zhì)量的泥、鹽、有機物和違禁化合物等不合格物質(zhì)，材料與混合外加劑不得對混凝土結(jié)構(gòu)的硬結(jié)、水化和養(yǎng)護期間產(chǎn)生有害作用。
?。?）施工工藝控制。通過受噴面實際情況和設(shè)計布置來確定土釘孔眼的位置。作為土釘使用的鋼筋，必須提前除銹矯直，安裝位置距孔眼中心，鋼筋插入深度應(yīng)大于設(shè)計要求的90%，安裝后不可以對其進行敲擊、碰撞。灌漿用的砂漿要求拌和均勻，隨用隨拌，孔眼在灌漿前用風(fēng)吹凈，灌漿時從孔底開始，連續(xù)均勻的進行。
掛鋼筋網(wǎng)前應(yīng)將坡面清理平順，使鋼筋網(wǎng)緊靠坡面鋼筋網(wǎng)與土釘?shù)倪B接牢固可靠。噴射混凝土的配合比必須經(jīng)過試驗確定，噴射混凝土宜隨拌隨用。分層噴射混凝土?xí)r，后層混凝土應(yīng)在前層混凝土終凝后方可進行，如超終凝1小時以上時，則受噴面必須用水、風(fēng)進行清洗；噴頭與受噴面垂直，其間距宜為0.6~1.2m。噴頭應(yīng)連續(xù)、緩慢橫向移動噴射，厚度均勻。在噴射混凝土施工終凝2h后應(yīng)及時進行濕潤養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于14天。
5.排水措施
土釘支護宜在排除地下水的條件下進行施工，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)呐潘胧?，包括地表排水、支護內(nèi)部排水及基坑排水，從而避免土體浸水飽和坍塌，并減輕作用與面層上的靜水壓力。
?。?）對基坑周圍支護范圍內(nèi)的地表應(yīng)進行修整，構(gòu)筑砼面層排水溝。適當(dāng)墊高靠近基坑頂部寬2-4m的地方，預(yù)防地表雨水向下滲透，并且里高外低，便于水流遠離邊坡。
?。?）在坑底設(shè)置排水溝、集水坑，將積聚在基坑內(nèi)的滲水和雨水及時排出，排水溝離開邊壁0.5-1.0m。排水溝及集水坑用磚砌及砂漿抹面防止?jié)B漏。
6.施工監(jiān)測
?。?）施工中應(yīng)對土釘位置，鉆孔直徑、深度及角度，插入長度，注漿配比，注漿壓力及注漿量噴錨墻面厚度及強度、抗拔承載力等進行試驗。
?。?）土釘抗拔承載力檢驗，其試驗數(shù)量不小于土釘總數(shù)的1%，且不小于3根，其抗拔力最小值應(yīng)不小于設(shè)計抗拔力的0.9倍，試驗平均值應(yīng)大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值的1.25倍。
?。?）噴射砼厚度應(yīng)采用鉆孔檢測，鉆孔數(shù)量為100m2墻面一組，每組不小于3點。
?。?）噴射面砼強度和注漿砼強度試塊留置組數(shù)應(yīng)按規(guī)定留置。
?。?）鋼筋、水泥、砂子、石子的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。
該基坑按照安全等級“一級”進行監(jiān)測。為此，根據(jù)設(shè)計要求沿基坑四周布置了6個水平位移觀測點和6個沉降觀測點，監(jiān)測周期自基坑開挖開始到地下室側(cè)壁回填完畢。土釘墻監(jiān)測控制允許值，坡頂最大水平位移50mm，設(shè)置了報警值，監(jiān)測時一旦達到預(yù)警值立即按應(yīng)急方案處理。目前，該基坑監(jiān)測周期已結(jié)束，沒有出現(xiàn)超過監(jiān)測值的現(xiàn)象。
7.結(jié)束語
土釘墻支護施工，應(yīng)遵循分段開挖，分段支護的原則，以防邊坡失穩(wěn)，重視挖土與支護的協(xié)調(diào)配合，做到邊挖邊支。對于超挖或支護不及時出現(xiàn)小范圍塌方，可采用在網(wǎng)片內(nèi)墊補碎磚或直接砌磚?；由喜咳绯霈F(xiàn)嚴(yán)重裂紋或大變形征兆，應(yīng)根據(jù)實際情況采用措施來控制變形。施工過程中應(yīng)特別注意基坑上部水平位移觀測。
總之，土釘墻支護雖然有較成熟的經(jīng)驗，仍要認真研究制定施工方案重視施工質(zhì)量，只有嚴(yán)格按規(guī)程進行操作，嚴(yán)格按規(guī)范進行驗收，各項措施到位，才能保證土釘墻支護質(zhì)量，避免事故發(fā)生。
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