深基坑土釘墻施工技術(shù)探討

【摘要】土釘墻是在擋土墻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它與擋土墻相比，它可以使施工工藝簡(jiǎn)化，而且其適用的范圍較廣。因此，我們可以對(duì)土釘墻技術(shù)下一個(gè)詳實(shí)的定義，即它是在土體內(nèi)設(shè)置一定長(zhǎng)度和分布密度的土釘體，通過土與土釘體共同發(fā)生作用，有效提高土墻整體的剛度、彌補(bǔ)土體抗拉、抗剪強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，增強(qiáng)邊坡土體自身的穩(wěn)定性，從而對(duì)土體的有效支護(hù)。

【關(guān)鍵詞】土釘墻技術(shù)；深基坑；支護(hù)

1.土釘墻技術(shù)概述

土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種原位土體加固技術(shù)，由原位土體、設(shè)置在土中的土釘與噴射混凝土（或水泥沙漿）面層組成。它充分利用了原位土體的自穩(wěn)能力，能明顯提高邊坡土體的抗傾覆、抗滑移能力以及抗變形能力，減小土體側(cè)向變形，增強(qiáng)整體穩(wěn)定，同其他深基坑邊坡支護(hù)技術(shù)相比，具有施工周期短、費(fèi)用低、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

隨著我國(guó)公路施工技術(shù)的不斷發(fā)展，土釘墻技術(shù)也走在公路施工技術(shù)的前列，已經(jīng)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有了廣泛的應(yīng)用，尤其是在英、美、德等國(guó)家。該技術(shù)在我國(guó)的起步時(shí)間較晚，但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速騰飛、人們對(duì)建筑質(zhì)量的要求以及追逐經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化的要求越來越高，土釘墻技術(shù)在我國(guó)建筑業(yè)中很快立足了腳，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于鋼筋混凝土灌注樁、地下連續(xù)墻、錨桿擋墻等方面。

2.土釘墻技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

2.1工程概況

擬建地上長(zhǎng)約100km、寬約15m的某高速公路，地上3層，地下2層，開挖深度為llm左右，該基坑為深大基坑，安全等級(jí)為一級(jí)。工程的東南西北側(cè)均為山地，其中有一側(cè)為鋼筋混凝土灌注樁，剩下的三側(cè)則為土釘墻支護(hù)。

2.2土釘墻施工參數(shù)設(shè)計(jì)以及基坑支護(hù)方案的選取

2.2.1施工參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）土釘層數(shù)：6層，并用洛陽鏟或機(jī)械成孔。（2）土釘之間的水平間距：1.2m，并呈倒三角形布置。（3）土釘孔徑為100mm，錨筋直徑為22mm，長(zhǎng)度為6m或者9m不等。（4）傾斜角度：150。（5）孔內(nèi)注漿用水泥凈漿，并保證水泥的硬度在等級(jí)為32.5的強(qiáng)度，水灰比為50%。（6）面層噴射混凝土配合比為砂：水泥：石子為2：l：2。

2.2.2基坑支護(hù)方案的選擇

通過對(duì)土質(zhì)、邊坡受力、變形、基坑挖深等的分析，本工程基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)方案為土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)就是它能夠滿足穩(wěn)定性的要求、工期短、投資少。整個(gè)工程支護(hù)如果選用土釘墻支護(hù)，僅需85萬元。最后經(jīng)過研究決定，本工程基坑支護(hù)采用土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)方式進(jìn)行。那么綜合了二者之間的優(yōu)點(diǎn)，可以使整個(gè)施工的總體安全系數(shù)有一個(gè)較為明顯的提高、穩(wěn)定性方面也較良好、造價(jià)低，總的費(fèi)用為120萬元即可。相對(duì)于護(hù)坡樁支護(hù)方式要節(jié)約了很多資金。

3.土釘墻的結(jié)構(gòu)

土釘墻主要是由原位巖（土）體、土釘和噴射混凝土板組成。①原位巖（土）體：即開挖刷坡后未經(jīng)擾動(dòng)的原狀巖體。②土釘：由鋼筋和高強(qiáng)度水泥漿共同組成，土釘間距1.2m，梅花形布置，用Q2J-100B型潛孔鉆機(jī)鉆成?100mm的圓孔，高壓風(fēng)吹凈孔內(nèi)碎屑、浮塵。插入圓鋼筋并使其居中，然后壓入M30水泥砂漿。③墻板：土釘墻的墻板采用噴射混凝土，厚度20cm，分2層噴射，2層中間設(shè)20cmX20cm孔眼?8的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與土釘焊接在一起，保證墻板與土體連成整體，采用噴射混凝土可以使墻板完全密貼在凹凸不平的坡面上，并可均勻地填充周圍巖體中的空隙和節(jié)理，作用主要是防止土釘之間的巖體發(fā)生表面脫落。

4.主要施工工藝和方法

4.1主要施工工藝流程

為保證在施工過程中邊坡的穩(wěn)定， 采用“分段、逐級(jí)、自上而下”的施工方法。其工藝流程為：首層土石方開挖一人工修坡一噴5cm混凝土一土釘放樣一鉆機(jī)就位一鉆孔成孔清孔一土釘安裝一注漿一掛鋼筋網(wǎng)一噴射第2層9cm混凝土一噴射1cm水泥砂漿一下一層土釘施工。

4.2土釘墻施工方法

4.2.1路塹挖方施工

根據(jù)施工地段的地質(zhì)、水文和施工季節(jié)的實(shí)際情況，施工機(jī)具、施工周期及現(xiàn)場(chǎng)施工流程的相互銜接，確定適宜的開挖深度和長(zhǎng)度。本段施工土釘?shù)淖鳂I(yè)高度確定為每層挖深2.5m，縱向分段開挖長(zhǎng)度40～60m。

4.2.2刷坡

邊坡預(yù)留的0.2～0.5m的保護(hù)層采用人工刷坡，機(jī)械配合清運(yùn)。刷坡到位并經(jīng)檢驗(yàn)合格后及時(shí)進(jìn)行下道工序。

4.2.3噴射第一層混凝土

第一層噴射厚度為5cm。混凝土噴射機(jī)采用HW-5P轉(zhuǎn)子式噴射機(jī)干噴法施工，混凝土拌料采用350L攪拌機(jī)拌和。干噴法施工的關(guān)鍵是控制水灰比和回彈量。水莰比由實(shí)驗(yàn)確定，該段最佳水灰比為0.42；回彈量主要通過施工工藝來控制，采用S形循環(huán)法或圈形循環(huán)法噴射，噴頭盡量垂直受噴面，保持0.8～1.5m的距離。

4.2.4施工土釘

待第一層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的70%后，采用潛孔鉆機(jī)完成鉆孔，成孔后用高壓風(fēng)吹孔，然后插入桿體，為防止桿體偏移中心，桿上每2m設(shè)固定的支架.保證土釘保護(hù)層厚度。然后壓人M30水泥砂漿。砂漿注漿壓力0.2MPa，注漿須連續(xù)灌注，注漿時(shí)，注漿管插至距孔底250～500mm處，孔口部位設(shè)置止?jié){塞和排氣管。中途停止30min以上時(shí)，注漿泵及管路應(yīng)及時(shí)潤(rùn)滑。土釘砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)70%以上后掛鋼筋網(wǎng)，土釘安裝鋼墊板。

4.2.5噴射第2層混凝土及養(yǎng)生

注漿完畢，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，開始坡面清孔，噴射第2層混凝土。施工工藝同第一層。噴射混凝土前期強(qiáng)度上升較快，應(yīng)在初凝后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，時(shí)間l0～14d。土釘墻每隔15～20m設(shè)置一道伸縮縫，面層設(shè)置泄水孔，呈梅花形布置，間距2.5m，泄水孔進(jìn)口設(shè)置無砂混凝土反濾層。

5.測(cè)試結(jié)果分析

為了解土釘墻的穩(wěn)定情況和受力特征，取最大墻高處為測(cè)試斷面，在不同高度的土釘上分別埋設(shè)GJL-2型鋼弦式鋼筋計(jì)，其布置為分別在第2、6、10、ll、14、17排，距面板1m、3m、5m、7m、9m處。

5.1土釘?shù)膽?yīng)力分布

土釘拉力沿土釘長(zhǎng)度呈曲線分布。離面板愈近，鋼筋受力愈小，隨著埋入長(zhǎng)度的增加，鋼筋受力逐漸增大，但鋼筋受力達(dá)到某一數(shù)值后，受力又減小了，而且實(shí)際受力比設(shè)計(jì)小的多。同時(shí)，土釘墻的上部和下部土釘拉力沿長(zhǎng)廢呈雙峰值分布，而在其中部為單峰值，這說明在同一條土釘上，土釘和土的摩擦力存在峰值點(diǎn)，而且峰值點(diǎn)兩邊摩擦力的方向是相反的。因此，土釘墻的上部和下部土釘上，土釘與土的摩擦力不止一次改變方向，進(jìn)一步說明土釘拉力沿長(zhǎng)度分布是復(fù)雜的。

5.2土釘?shù)淖畲罄蜐撛诘钠屏衙?/p>

土釘最大拉力出現(xiàn)在墻的中部，上部和下部的受力均較小。該墻的水平位移很小，最大發(fā)生在墻頂。由此可見，土釘?shù)氖芰顟B(tài)并不取決于水平位移的大小，而是與潛在的破裂面有關(guān)。土釘墻潛在的破裂面位置可用各排土釘最大拉力的連線近似表示。通過比較可以看出：在墻體的上下部分破裂面位置較為接近，而在墻高中部實(shí)測(cè)破裂面較理論破裂面接近墻面。

6.結(jié)語

土釘墻竣工后，經(jīng)過半年以上的觀測(cè)，墻面水平變形很小，墻體穩(wěn)定，保證了工程質(zhì)量。因此，可以斷定本地段的土釘墻從安全性和作用原理上是合理可靠的。通過上述對(duì)土釘墻在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用的介紹，可以知道得出如下兩個(gè)方面的結(jié)論：（1）施工效果上的良好性。工期短，錨噴的工作面廣泛，竣工之后，每天有專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)邊坡進(jìn)行觀察和測(cè)量。基坑的邊坡位移甚小，而且在傾斜角度方面也變化的極小，沒有任何的破壞痕跡。這就表明，土釘墻技術(shù)取得了較大地成功和較為順利的進(jìn)展。（2）利用土釘墻技術(shù)，可以大大地節(jié)省資金的投入，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡小沖.土釘墻在北京地鐵萬柳站基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].路基工程，2008（1）：167-168.