深基坑土釘墻邊坡支護施工技術

馬兵

(新疆塔里木建筑安裝工程(集團)有限責任公司，新疆阿克蘇 843000)

0 引言

土釘墻支護技術作為深基坑邊坡常用的安全支護技術，由被加固土體、錨固于土體中的土釘群和面板組成。土釘與土體構成的復合體，用來抵擋土壓力或其他附加荷載，保護開挖面的穩定，而土釘間的變形則通過鋼筋網噴射混凝土面層給予約束。土釘墻主要有鉆孔置入、打入型、射入型三種形式。本文以新疆友好集團阿克蘇天百國際購物中心深基坑鉆孔置入土釘墻為例，對土釘墻施工特點、適用范圍、施工工藝、質量控制等內容進行了闡述。

1 工程概況

新疆友好集團阿克蘇天百國際購物中心，建筑面積113 995.85 m2，建筑高度97.65 m，基坑長169.7 m，寬93.2 m，深8 m。地處天山南麓中部，塔里木盆地西北緣，地下水位埋深15.9 m～16.2 m，潛水，水位變化幅度為0.5 m～1.0 m。其地質分層為：雜填土層厚0.6 m～1.7 m;粉質粘土層厚22.3 m～23.0 m;圓礫層厚6.5 m。

2 土釘墻支護特點及適用范圍

2.1 特點

深基坑土釘墻支護具有施工快速簡便、設備簡單、質量易控(水平位移一般為基坑分層深度的1‰～2‰)、經濟效果明顯(土釘墻成本費用較護坡樁、板樁支撐墻等支護方法相比降低10%～30%左右)、占用空間少、便于信息化施工等特點。

2.2 適用條件

土釘墻支護一般適用于地下水位以上或進行人工降水后的可塑、硬塑或堅硬的粘性土，膠結或弱膠結(包括毛細水粘結)粉土、砂土和礫填土，土釘墻與其他施工方法相結合也可在雜填土、松散砂土、軟塑或流塑土、軟土中應用，支護深度不宜超過18 m。

3 施工工藝流程

根據地質水文情況確定分層開挖深度→開挖土方并修整邊坡→初噴底層混凝土→鉆設釘孔→土釘安裝→注漿→掛鋼筋網并與土釘尾部焊牢→安裝泄水管復噴表層混凝土至設計厚度→下層土方的開挖。

4 主要施工工序

土釘墻施工前要做好操作平臺、機械設備進場，原材料的送檢，監測點的確定及作業人員的安全技術交底等準備工作。地下水位較高時，需將水位降到坑底0.5 m以下。

4.1 土方開挖

1)要按設計要求分層、分段開挖，分層深度根據土質情況確定，且應挖至土釘墻標高下0.3 m左右。進入下一層開挖時必須等到上層土釘的抗拉強度達到設計值80%方可進行，上下層間隔時間宜為5 d～7 d。開挖過程中，嚴禁超挖或造成邊壁土體松動，禁止開挖設備碰撞支護結構。

2)分段長度應根據土質條件、施工流程的相互銜接等因素確定。分段開挖長度一般第一層每段不得超過15 m，第二層每段不得超過8 m，挖到淤泥層時每段開挖長度不得超過6 m，并采用跳槽開挖。

3)開挖作業面后應立即進行土釘墻支護，最后一層土釘墻施工完成后應及時施工墊層或底板。

4.2 邊壁平整

邊壁宜采用小型機具或鐵鍬進行切削清坡，以保證邊坡平整，并在修整好的坡壁上埋設控制混凝土厚度的標志。

4.3 混凝土噴射

噴射混凝土護坡時，應自下而上，噴頭與受噴面應保持垂直，距離宜為0.6 m～1.0 m，噴射厚度不小于40 mm。噴射混凝土終凝2 h后，立即噴水養護，養護時間宜為5 d～7 d。

4.4 孔位布點、成孔

土釘成孔前，應按設計要求定孔位并作標記，并按照土釘打入的設計斜度架設操作平臺。平臺驗收合格后用螺旋鉆機開始鉆孔，成孔過程中如出現邊坡土體含水量較大、雜填土較厚、松散砂層等情況不宜進行人工成孔時，可采用鋼管代替鋼筋，利用機械打入土層，鋼管上每隔300 mm鉆直徑8 mm～10 mm的出漿孔，梅花形布置，并在孔邊上焊倒刺狀鋼筋，以防打管時散落土粒堵塞出漿孔，同時增加其抗拔力。成孔后要進行清孔檢查，并對孔徑、孔深、孔距、傾角進行全面檢查。

4.5 置釘

在直徑18 mm～32 mm的Ⅱ級或Ⅲ級鋼筋上設置定位架，保證鋼筋處于孔中心部位，支架沿釘長的間距為2 m～3 m左右，支架的構造應不妨礙注漿時漿液的自由流動。

4.6 注漿

在孔口處應設置止漿塞及排氣管，旋緊止漿塞使其與孔壁緊密貼合，注漿管應深入到孔底250 mm～500 mm處，邊注漿邊拔管，直至注滿或排氣管停止排氣為止。注漿材料宜用水泥漿或水泥砂漿，水泥漿的水灰比宜為0.5;水泥砂漿的配合比宜為1∶1～1∶2，水灰比宜為0.38～0.45，需要時可加入適量速凝劑。

4.7 鋪設綁扎面層鋼筋網

鋪設綁扎面層鋼筋網，在土釘端部兩側沿土釘長度方向焊上短段鋼筋，并與面層內連接相鄰土釘端部的通長加強筋互相焊接。

4.8 噴射混凝土面層

1)噴射混凝土時噴射順序應自下而上，垂直指向噴射面，在鋼筋部位應先噴鋼筋后方，再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現空隙。也可在鋪設鋼筋網片之前初噴一次，鋪設網片之后再進行復噴，一次噴射厚度不宜小于40 mm，噴射混凝土前應先向邊壁土層噴水潤濕;噴射時應加入速凝劑以提高混凝土的凝結速度，防止混凝土塌落。

2)噴射混凝土終凝2 h后，噴水養護5 d～7 d。

3)最后一層土釘墻支護宜插入基坑底部0.2 m以下，在基坑頂部也宜設置寬度為1 m～2 m的混凝土護頂。

4.9 排水設施的設置

1)土釘墻支護應采取排水措施排出地表積水，支護內部積水，以及基坑積水，以避免土體處于飽和狀態而降低強度。

2)基坑頂部四周要做散水和排水溝，坑內應設置排水溝和集水坑，并與邊壁保留0.5 m～1 m的距離，集水坑內積水應及時抽出。

5 質量檢驗

5.1 試驗及檢驗要求

1)注漿強度及噴射混凝土強度檢驗。用于注漿的水泥漿或水泥砂漿強度經標準養護后測定，每批至少留取3組，注漿強度等級不低于12 MPa(3 d不低于6 MPa)。噴射混凝土強度，每批至少取3組，強度等級不低于C20(3 d不低于10 MPa)。

2)噴射混凝土厚度檢驗。噴射混凝土厚度，一般采用鑿孔法作為檢查依據，也可以用混凝土厚度標志或其他方法檢查，有爭議時以鑿孔法為準。檢查數量為每100 m2取一組，每組不少于3點，平均厚度應大于設計厚度，最小厚度不應小于設計厚度的80%。

3)土釘抗拔力試驗。每一土層中至少留3根非工程土釘進行抗拔試驗，其孔徑注漿材料等參數及施工方法應與工程土釘完全相同，在注漿體強度不低于6 MPa時檢驗土釘的抗拔力是否滿足設計要求，抗拔力和變形的一般加荷至設計抗拔力的1.5倍。

5.2 錨桿施工的質量控制

1)土釘墻錨桿質量控制是確保土釘墻質量的關鍵，其主控項目為：a.錨桿工程所用原材料，配合比、砂漿強度等級;b.錨固體的直徑、標高、深度和傾角;c.錨桿的組裝和安放;d.錨桿的張拉、鎖定和防銹處理;e.土層錨桿的試驗和監測。與最大試驗荷載、總彈性位移等一般項目。

2)灌漿是土層錨桿施工中的一道關鍵工序，必須作好驗收及記錄。灌漿材料多用純水泥漿。水灰比為0.4～0.45左右。為防止析水、干縮，可摻加0.3%的木質素磺酸鈣。水泥漿液的抗壓強度應大于25 MPa，塑性流動時間應在22 s以下，可用時間應為30 min～60 min，整個澆筑過程須在4 min內結束。

3)灌漿壓力，一般不得低于0.4 MPa，亦不宜大于2 MPa，宜采用封閉式壓力灌漿和二次壓力灌漿，可有效提高20%錨桿抗拔力。

4)注漿后自然養護不少于7 d。待強度達到設計強度等級的80%以上，方可進行張拉工藝。

5)張拉前要校核千斤頂，檢驗錨具硬度。張拉力要根據實際所需的有效張拉力和松弛應力而定，一般按設計軸向力的75%～85%進行控制。

6 施工監測

深基坑土釘墻的施工監測內容包括：支護整體位移、臨近基坑的地表、地物的變形，開裂狀態的觀察，基坑底部及周圍地下管線。監測點間距不宜大于20 m，每邊監測點數目不應少于3個，基坑工程監測點的布置應最大程度地反映監測對象的實際狀態及其變化趨勢，并應滿足監控要求。在監測對象內力和變形變化大的代表性部位及周邊重點監護部位，監測點應適當加密，一般采用儀器監測與巡視檢查相結合的監測方法。

7 結語

深基坑土釘墻支護在深基坑支護方式中占有主導地位，土釘墻通過土釘所具有較高的抗拉、抗剪強度和剛度特性提高邊坡的基本穩定性和承受坡頂荷載，由于其施工簡便有效，在深基坑支護中具有重要的發展空間。

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