摘要：隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加速，城市建筑空聞?dòng)营M窄，地下空間的開發(fā)利用工程逐漸增多。在眾多地下施工技術(shù)中土釘支護(hù)技術(shù)具有投資少、工藝簡單、施工機(jī)具靈活等特點(diǎn)，因此該技術(shù)受到廣大建筑施工技術(shù)人員的青睞，在我國建筑領(lǐng)域被逐漸地推廣和應(yīng)用。本文主要結(jié)合工程實(shí)際，介紹了土釘墻在地下室基坑支護(hù)中的應(yīng)用，可供大家技術(shù)交流。
1.前言
土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力；從而保持開挖面的穩(wěn)定，這個(gè)土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的，一般稱砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網(wǎng)加固巖體的做法類似，故也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻，建筑基坑與護(hù)坡技術(shù)規(guī)程JGJ120－99正式定名為土釘墻。現(xiàn)代都市建筑一般都帶有地下室，但是，由于場(chǎng)地狹窄，常常給地下室開挖造成很大困難。因此，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工，已成為當(dāng)前高層建筑基坑施工的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，成為影響整個(gè)工程造價(jià)及進(jìn)度的關(guān)鍵。當(dāng)施工場(chǎng)地狹窄，基坑深度又不太大時(shí)，土釘墻是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的支護(hù)型式。它的特點(diǎn)是：施工簡便、所需工作面小、比較經(jīng)濟(jì)節(jié)省，而且與基坑開挖同步施工，節(jié)約工期。
2.工程實(shí)例
海南某工程建筑物最大高度68.08m，總用地面積16108m²，總建筑面積73008m²，其中地室面積13880m²。擬開挖基坑周圍場(chǎng)地十分狹小，基坑邊線距原有居民樓僅0.60～1.50米，擬開挖基坑深4.0M，基坑占地面積約15000m2。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，經(jīng)過比較多種支護(hù)方案，最后確定本工程采用土釘墻支護(hù)，土釘墻坡角為82°。
2．1土釘墻設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)條件：工程地質(zhì)條件良好；但場(chǎng)地十分狹窄；基坑與周邊原有建筑距離物十分逼近，而且，原有建筑相對(duì)較高、又較為殘舊；基坑坡頂需考慮地下室施工時(shí)的材料場(chǎng)內(nèi)二次運(yùn)輸及少量堆放。
設(shè)計(jì)參數(shù)：考慮施工過程中材料的場(chǎng)內(nèi)二次運(yùn)輸及少量堆放，地面荷載?。簈1=20.0KN/m2；二級(jí)鋼筋ftk=335N/mm2，土釘墻坡角β=82°，基坑深度H=4.0ｍ，根據(jù)地質(zhì)資料，其余設(shè)計(jì)參數(shù)選取如下：
內(nèi)摩擦角k=14.6°土重度ｒ=19.5KN/m3
土釘與水平面角度=10o土釘孔徑 dn=110mm
土釘排距、列距Sy=Sx=1.2m土釘拉力分項(xiàng)系數(shù)γs=1.3
土釘與土體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度qs=30.6KPa
計(jì)算公式：
1.25Τk≤Τu
Τk=ζeaksxsz/cos
ζ=tg
Τu=eak=e1+eq
e=ζq1e=0.55ζｒH
式中：Τuj—土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值
Τk—土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值；
ζ—荷載折減系數(shù)；
eak—土釘長度中點(diǎn)所處處的基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；
eq—地表均布荷載引起的側(cè)壓力；
e1—土釘長度中點(diǎn)所處深度位置上土體自重引起的側(cè)壓力；
①計(jì)算土釘長度
ζ=tg=0.60
土釘長度中點(diǎn)所處深度位置上土體自重引起的側(cè)壓力：
e=0.55ζｒH=0.55×0.60×19.5×4.0=25.74KN/㎡
施工用均布荷載引起的側(cè)壓力：
e=ζq1=0.60×20.0KN/㎡=12.00KN/㎡
土釘長度中點(diǎn)所處深度位置上的側(cè)壓力：
eak=e1+eq=25.74+12.00=37.74KN/㎡
土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值
Τk=ζeaksxsz/cos=0.6×37.74×1.2×1.2÷0.98=51.05KN
土釘穩(wěn)定區(qū)錨固段長度：
L=γsΤu/πdnqs=1.3×51.05/(3.14×0.11×30.6)=6.28m
土釘滑移區(qū)長度：
L1=tg（45°-φ/2）×（H-h）或：L1=0.3H(取較大值)
h--地面至土釘距離
距地面0.80ｍ處土釘滑移區(qū)長度為例（此處滑移區(qū)長度最大）：
L1=tg（45°-φ/2）×（H-h）=tg37.70×（4.0–0.8）=2.47m
或：L1=0.3H=0.3×4.0=1.2m(取L1=2.47m)
土釘總長度應(yīng)為：
L=L1+L2=6.28+2.47=8.75m(取土釘長度9.0m)
?、谟?jì)算土釘主筋直徑
1.5eaSxSy≤
1.5eaSxSy=1.5×34.74×1.2×1.2=75.04KN/㎡
=3.14×335÷4=262.98mm2
d≥=16.89mm
取一、二排d=22mm；三排d=20mm
?、弁玲攭箖A覆穩(wěn)定性驗(yàn)算
1.5γ0Eaha≤(b0+b)W
W—為土釘墻自重
γ0—工程重要性系數(shù)(取γ0=1.0)
1.5γ0Eaha=1.5×1.0×50.03×1.61
=120.82KN
(b0+b)W=0.5×(0.56+6.28)×6.28×4.0×19.50=1675.25KN
1675.25≥120.82(土釘墻體安全)
經(jīng)過上述計(jì)算土釘支護(hù)參數(shù)為：
從地面開始梅花形布置三排土釘，排距1.2m，間距1.2m；
第一排 Φ22L=9000B=1200
第二排 Φ22L=9000B=1200
第三排 Φ22L=9000B=1200
L--土釘長度，B--土釘水平間距；
?、芡玲攭γ鎸釉O(shè)計(jì)
土釘支護(hù)的面層作用主要是限制土釘之間土體的變形，將土體側(cè)向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰?fù)玲數(shù)氖芰顟B(tài)。根據(jù)全長注漿土釘?shù)氖芰Ψ治黾肮こ虜?shù)據(jù)測(cè)試，土釘端部和面層受力較小，面層厚度不必太厚。
面層參數(shù)取為：
網(wǎng)筋φ6@300×300（雙向），噴射混凝土厚度為100mm、強(qiáng)度C20。
面層噴射混凝土配比為：
水泥1：砂2.3：碎石2.3：水0.4。
由于土釘注漿體強(qiáng)度遠(yuǎn)比土體強(qiáng)度高，因此土釘支護(hù)設(shè)計(jì)中注漿體強(qiáng)度不是控制參數(shù)。
土釘注漿視情況采用孔底或口部加壓注漿，第一排土釘采用低壓注漿，注漿壓力為0.1Mpa，第二、三排土釘注漿壓力為0.3～0.4Mpa。
注漿配比為：水泥1：砂0.3：水0.45，并添加合適添加劑
基坑監(jiān)測(cè)：
沿基坑頂根據(jù)周邊情況每隔20m左右設(shè)置一個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)；測(cè)精度應(yīng)不低于三等精度（即水平位移測(cè)量變形點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為±6.0mm），水平位移預(yù)警值為0.36%h、允許值為0.50%h（h為基坑深度）。
當(dāng)出現(xiàn)以下情況之一時(shí)，應(yīng)及時(shí)與甲方、設(shè)計(jì)和監(jiān)理聯(lián)系：坡頂、底面或周邊構(gòu)筑物等出現(xiàn)裂縫或坡頂位移較大且位移不穩(wěn)定、不收斂或超過設(shè)計(jì)預(yù)警值和允許值等相應(yīng)的規(guī)范要求。
施工過程中，應(yīng)通過目測(cè)、巡查或其它監(jiān)測(cè)手段等多種形式，對(duì)基坑變形進(jìn)行全面了解和監(jiān)控，及時(shí)了解和監(jiān)控周邊建筑物和道路等設(shè)施的安全情況。
2．2土釘墻施工
土釘墻施工工藝流程：
?、僦棋^：
錨桿質(zhì)量要求：錨長誤差10cm；桿體每隔2m做對(duì)中架；錨桿搭焊長度≥5d，雙面焊；
?、陂_挖：
土釘墻支護(hù)的特點(diǎn)是邊開挖邊支護(hù)。為了保證基坑邊壁在開挖過程中土體應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)不產(chǎn)生大變化，因此，對(duì)土方開挖有嚴(yán)格要求，挖土必須分層分段開挖。層厚為1.2m(即錨桿排距)。嚴(yán)禁超挖，嚴(yán)禁上層噴射混凝土面層和注漿體尚未達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)就開挖下層，以免造成邊壁坍塌。
?、坫@孔
采用機(jī)械成孔和洛陽鏟成孔相結(jié)合。
技術(shù)質(zhì)量要求：孔徑11cm；孔深允許誤差-20cm；成孔角度為8°～12°；單孔遇障礙物時(shí)可在50cm內(nèi)調(diào)整。
?、茏{
技術(shù)質(zhì)量要求：配比如下：水泥：砂：水為1：0.3：0.45，并加適宜外加劑；注漿壓力≥0.3MPa；水泥應(yīng)采用新標(biāo)準(zhǔn)32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。
?、菪奁旅?/div>
注漿后人工修整坡面；定點(diǎn)、放線確保坡面平整，由于本項(xiàng)目地下室施工工作面十分狹窄，部分區(qū)位僅300mm，為保證地下室結(jié)構(gòu)工程正常駐施工，應(yīng)嚴(yán)格控制坡面到地下室外墻體距離。
⑥編網(wǎng)及焊接
技術(shù)質(zhì)量要求：網(wǎng)筋ф6@300×300；網(wǎng)筋搭接為點(diǎn)焊、綁扎；錨頭"L"字型，焊接連接。
?、邍娚浠炷磷o(hù)面
鋼筋網(wǎng)片和錨桿頭焊接好以后，立即進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。噴射時(shí)，噴槍距作業(yè)面控制在1.5-2.0m距離，水灰比、所用材料必須符合設(shè)計(jì)要求。噴射混凝土的程序是，混凝土噴射機(jī)將水泥砂石料、添加劑均勻通過管路，用風(fēng)壓送到作業(yè)面。在作業(yè)面的槍頭出口處有一注水裝置，水和水泥砂石在槍頭處通過風(fēng)壓在向外噴射時(shí)均勻的混合在一起，噴至作業(yè)面。?
技術(shù)質(zhì)量要求：材料：普425#水泥、砂、碎石或豆石(粒徑小于15mm)；配比：(水泥)1：(砂)2.3：(石)2.3：(水)0.4：3%速凝劑(水泥重量比)；配料的攪拌：上料前初拌，上料后水泥砂石經(jīng)過噴漿機(jī)和輸送料管混合，即可達(dá)到均拌目的；混凝土強(qiáng)度C20；噴射前坡面作噴射厚度標(biāo)記，噴射混凝土面層厚度為10cm。
?、嚅_挖下層
開挖下層土方時(shí)間與上層噴射混凝土面層強(qiáng)度、注漿強(qiáng)度、地質(zhì)條件、邊壁位移量有關(guān)，根據(jù)本項(xiàng)目具體情況，上層混凝土面層噴射24小時(shí)后方可進(jìn)行下層土方開挖。
?、嶙冃斡^測(cè)
在基坑降水當(dāng)日起實(shí)施變形觀測(cè)；基坑開挖過程中，每天對(duì)基坑變形情報(bào)況進(jìn)行觀測(cè)，基坑開挖結(jié)束一個(gè)月后觀測(cè)間隔改為7天；地下室土方回填完成后結(jié)束了觀測(cè)。
觀測(cè)過程中詳細(xì)記錄了觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)的位置、編號(hào)、觀測(cè)日期、本次觀測(cè)值和累計(jì)觀測(cè)值，并繪制基坑變形曲線，了解基坑變形趨勢(shì)；變形觀測(cè)結(jié)束后，將上述觀測(cè)資料編制成表，并附文字說明整理歸檔。
3.結(jié)束語
一般護(hù)坡措施均基于支擋護(hù)坡的被動(dòng)制約機(jī)制，以擋土結(jié)構(gòu)承受其后的土體側(cè)壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞。土釘墻技術(shù)則是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體與土共同作用，彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足。因此通過以增強(qiáng)邊坡土體自身穩(wěn)定性的主動(dòng)制約機(jī)制為基礎(chǔ)的復(fù)合土體。不僅效地提高了土體的整體剛度，彌補(bǔ)了土體抗拉、抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)。通過相互作用、土體自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度潛力得到充分發(fā)揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，更重要的是土釘墻受荷載過程中不會(huì)發(fā)生素土邊坡那樣的突發(fā)性塌滑，土釘墻不僅延遲塑性變形發(fā)展階段，而且具有明顯的漸進(jìn)性變形和開裂破壞，不會(huì)發(fā)生整體性塌滑。本工程中應(yīng)用土釘墻施工技術(shù)，在保證安全的前提下，做到了工期最快、質(zhì)量最好、造價(jià)最小，有效地解決了本工程場(chǎng)地狹窄的問題。
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