土釘支護技術在工程中的應用

鐘美紅

廈門海滄投資集團有限公司（361026）

土釘支護技術在工程中的應用

鐘美紅

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土釘支護是一種原位土體加筋的技術。該施工技術在我國可追溯至上世紀80年代山西柳灣煤礦邊坡支護工程。土釘支護作為一種經濟可靠、快速簡便的擋土技術，已在我國各種深基坑施工中得到愈來愈多的應用。這里結合工程實例，主要談一談土釘支護技術在基坑支護工程中的應用，供同行參考。

基坑支護；土釘技術；施工

城市建設的不斷發展,對基坑工程的設計、計算理論和施工技術提出了更高的要求。土釘支護是用于土體開挖和邊坡穩定的一種擋土技術，由于經濟可靠且施工快速簡便，已在我國得到迅速推廣和應用。關于土釘支護體系也已形成豐富的經驗和成熟的理論。

1 土釘墻概述

1.1 土釘的特點與應用范圍

土釘墻是高強度土釘、網噴混凝土面層及原狀土三者共同受力，增強了土體破壞延性，很好地改變了邊坡突然塌方的性質,有利于安全施工；在工藝上，采用了邊開挖邊支護的方法，工作面不受限制，縮短了工期；在投資方面，因土釘利用了土體的自承載能力，使基坑周圍土體轉化為支護結構的一部分，經濟效益可觀。該項技術在東南沿海地區的基坑開挖中得到迅速的發展，不但在砂性土的基坑開挖中廣泛應用，而且在填土和軟弱土層中也得到成功應用。應用范圍主要有：①土體開挖時的臨時支護，用于建筑深基坑開挖；②永久擋土結構，這類工程一般與施工開挖時的臨時支護相結合，如公路路塹永久邊坡、橋臺擋墻等；③現有擋土結構和支護的修理、改建下搶險加圍；④邊坡加固。

1.2 土釘墻的構造

土釘墻結構由土釘和混凝土面板兩部分構成，土釘主要包括鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩種形式。鉆孔注漿土釘為最常用的土釘,一般采用Φ16～Φ25的螺紋鋼，置于Φ110～Φ130鉆孔中，采用強度等級不低于M10的凈水泥漿或水泥砂漿注入孔中形成。水泥漿水灰比一般為0.5左右,水泥砂漿配合比一般為1：1～1：2，水灰比為0.35～0.50。注漿土釘設定位支架以使鍘筋居中,孔口宜設置止漿塞及排氣管。打入式土釘一般采用鋼管材料打入土中形成，打入式土釘與一般土釘相比，施工簡單快速，但不易用于密實膠結土中。注漿方式有低壓注漿與高壓注漿等方式。土釘長度一般為開挖深度的0.5～1.2倍，間距為1～2m，與水平夾角一般為5°～20°。適用的土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1。面層為土釘墻的重要組成部分，一般由Φ6～Φ12、間距100～300mm的鍘筋網或鍘絲網，強度等級不低于C20的噴射混凝土組成，面層厚度一般為80～120mm。

1.3 土釘墻施工的一般原則和要求

土釘墻支護作為一種擋土結構應滿足規定的強度、穩定性、變形和耐久性等要求。當土釘墻支護用于城市建筑物密集地區的深基坑開挖時，控制與限制支護的變形就更為重要。深基坑土釘墻支護的施工具有下列特點：施工過程中必須自始至終與現場的測試監控相結合，通過變形等測量數據和施工過程，不斷發現現場地質情況，及時指導下一步的施工。同時要充分考慮地表徑流和地下水的影響，如施工時滲水嚴重，就不能噴射面層混凝土，而且容易引起塌坡和塌孔。

2 工程實例

2.1 工程概況

本工程項目位于某市,擬建一地下停車場，地下停車場底板面標高為-7.50m，底板厚400mm,墊層100mm,故基坑底標高為-8m。因場地地面標高為-0.50m，基坑開挖深度為7.5m，電梯井處局部開挖深度為9m，開挖面積約5 000m2。

本場地開闊空曠,場地內及周邊無地下管線。基坑按一般臨時支護結構設計，支護工程完成后正常使用時間為12個月。基坑安全等級三級，側壁重要性系數為0.9。

2.2 工程地質與水文條件

經鉆探揭露，場地內地層自上而下為：人工填土層(Qml)，厚度0.3～4.0m；第四系沖積層(Qal)，包括黏土(層序號②-1)，厚度0～2m，淤泥質土(層序號②-2)0～3m；第四系坡積層(Qel)，含砂粉質黏土(層序號③)，層厚1.3～3.5m；第四系殘積層(Qel)，粉質黏土(層序號④)，層厚度1.0～5.3m；第三系基巖(E)，強風化泥質粉砂巖(層序號⑤-1)，層厚度6～16m。

場地內地下水主要賦存于①層素填土及⑤層基巖裂隙中。①層填土含水性及透水性一般，屬上層滯水，主要受大氣降水補給；②-1層黏土、②-2層淤泥質土為相對隔水層；③層含砂粉質黏土及④層粉質黏土含砂粒，亦具一定的透水性；⑤層基巖裂隙水受上部土層地下水下滲及鄰近裂隙水影響。地下水主要以蒸發方式和向北(高速公路方向)側滲排泄。

2.3 設計概況

2.3.1 支護方案選擇

根據該工程所處的環境特點和土質情況，在基坑支護的設計時應本著技術先進、經濟合理及方便施工的基本原則來進行，確保基坑邊坡穩定，基坑周邊建筑物、地下管線和道路的安全。

場地周邊開闊，兩倍基坑深度范圍內無建(構)筑物，土質條件良好，具備放坡條件，可采取放坡開挖的形式；放坡后可采取直接掛鋼筋網噴射C20混凝土80mm厚。為保護已經施工的工程樁，該段采用放坡+土釘墻支護形式。

2.3.2 土釘墻主要施工技術

1）土釘墻施工工藝流程

邊坡開挖→邊坡修整→定位放線→成孔→插錨筋→注漿→初噴→掛網→錨頭焊接→噴射混凝土→養護。

2）施工操作方法及其他措施

①邊坡開挖：開挖前首先在基坑四周邊線用石灰灑出基坑內外邊線，作為放坡距離。采用反鏟挖土機挖土方，預留20～30 cm人工修坡，開挖寬度保證10m以上，以確保土釘成孔機械鉆機的工作面。基坑分五次開挖，開挖深度依次為1.7m、1.7m、1.7m、1.7m、1.7m,進行第五次開挖須待樁基全部施工完畢并檢驗合格后才能進行，土方開挖嚴格按設計規定的分層開挖深度按作業順序施工，在完成上層作業面的土釘及噴混凝土以前，不得進行下一層土方的開挖。

②邊坡修整：基坑邊壁利用鏟鍬人工切削修坡，保證邊壁平整并符合設計規定的坡度。為確保噴射混凝土面層的平整，此工序必須掛線定位。

③定位放線：按設計圖紙由測量人員放出每一個土釘的位置，并沿平整的坑壁面作標記，測量誤差不超過5 cm。

④成孔：采用機械螺旋鉆機成孔，局部可采用人工洛陽鏟成孔。鉆孔后進行清孔檢查，對孔中出現的局部滲水塌孔或掉落松土立即進行壓漿處理，清孔后及時安設土釘鋼筋并注漿。

⑤土釘主筋制作及安放：主筋按設計長度加10 cm下料，外端設10 cm的彎勾，主筋每隔2m焊對中支架，防止主筋偏離土釘中心；安放主筋時，將注漿管與主筋捆綁在一起，注漿管離孔底0.5m左右。

⑥造漿及注漿：采用攪拌機造漿，應嚴格控制水灰比為w／c≤0.5；注漿采用注漿泵，注漿時，將導管緩慢均勻拔出，但出漿口應始終處于孔中漿體表面之下，保證孔中氣體能全部排出。

⑦掛網安裝及焊接：鋼筋網片用插入土中的鋼筋固定，與坡面間隙3～4 cm，不應小于3 cm，搭接時上下左右一根對一根搭接綁扎，搭接長度應大于30 cm，并不少于兩點點焊。橫、縱向加強筋均采用Φ14螺紋鋼筋，加強筋與土釘端部的彎鉤焊接成一個整體。

⑧噴射混凝土：噴射混凝土順序可根據地層情況采取“先噴后錨”，噴射作業時，空壓機風量不宜小于6m3／min，氣壓0.2～0.5mPa，噴頭水壓不應小于0.15mPa，噴射距離控制在0.6～1.0m，通過外加速凝劑控制混凝土初凝和終凝時間在5～10min，噴射厚度大于等于100mm。

⑨養護：混凝土面終凝后12 h內，應有專人負責養護，養護期不應小于7 d。

⑩施工排水：為方便施工、保證基坑安全，應采用臨時排水措施排除地表水和基坑作業面積水。

施工監測及應急措施：為確保施工安全和基坑開挖的順利進行,從圍護工程開始施工至基礎完工，應進行全過程的施工監測，及時掌握基坑開挖對周圍環境，尤其對北面建筑物、圍墻的影響程度，以便在監測信息指導下，及時采取有效措施，調整施工方案，避免基坑開挖的重大事故發生，減少事故帶來的經濟損失和社會影響。

由于基坑施工受各種客觀因素的影響，可能會發生各種險情，為能及時排除險情確保安全，應采取如下應急措施：

成立以項目經理為組長的監控小組，在土方開挖和護坡施工階段進行監控，監控內容包括：土體水平位移，護坡結構變形，周邊土體、圍墻及管線的變化。施工現場準備砂袋，當圍護體位移超過預警值時,使用砂袋壓載，防止支護結構位移的發展。

當支護結構的位移增大時，必要時可使用挖土機迅速回填土方反壓,以阻止位移的進一步發展，并在位移較大處設置超前支護，待穩定后方可繼續開挖。

2.3.3 安全保證措施

1）施工操作人員應戴安全帽，3m以上高空作業應佩安全帶。2）建立以項目經理為首的安全生產領導小組，認真執行國家有關建筑安全各項規定，堅持“安全第一、預防為主”的方針。各工種人員經培訓持證上崗。3）制定基坑專項施工方案,分析確定危險部位，制定相應的應急措施，所有電器設備實行一機、一箱、一閘、一漏保護。4）在臨時性腳手架上掛鋼絲網、噴混凝土漿時,嚴禁在同一垂直線上同時站人操作。5）加強過程檢查，施工機械設備由專人操作維護，使機械保持良好的運轉狀態。基坑周圍設1.2m高圍護攔桿。

2.3.4 施工注意事項

1）注意保護土坡原狀土特性，不受外界擾動，在基坑開挖完成后應立即進行護層施工，以防間隔時間過長時土體受擾動而導致局部塌方。2）為使保護層與土體緊密結合，修坡與抹灰漿前均應噴水濕潤表面；鋼絲網位置應設在面層中間；水泥砂漿新舊接槎要注意搭接，以保證面層良好的整體性和不透水性。3）基底必須清理干凈，同時防止雨水、地面水滲入坡體內，以防止面層與土坡脫節剝離或面層沿坡面滑動。

3 結語

綜上所述,我們可以得出關于土釘墻支護技術的以下結論：該技術具有施工速度快、相對造價低、對場地的要求低等特點，是一種經濟、安全的支護手段，具有廣闊的發展前景，值得大力推廣。

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