復(fù)合土釘墻技術(shù)在基坑中的應(yīng)用

【摘要】復(fù)合土釘墻是由天然土體通過土釘就地加固并與噴射混凝土面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力擋墻，這個(gè)土擋墻稱為復(fù)合土釘墻，起到對(duì)土體原位加固的作用。通過土釘所具有較高的抗拉、抗剪強(qiáng)度和抗彎剛度特性，確保基坑的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合土釘墻；基坑；應(yīng)用

1、工程概況

某基坑長63.5m、寬21.5m、深度4.8 m，采用鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)。

工程土層物理參數(shù)如表1 所示：根據(jù)工程實(shí)際情況同時(shí)兼顧工期、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件，在經(jīng)過詳盡計(jì)算、比較分析后并報(bào)相關(guān)方審批，本工程基坑支護(hù)方案采用復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)。

2、土釘墻支護(hù)的計(jì)算

土釘墻支護(hù)計(jì)算采用以極限平衡法為基礎(chǔ)的條分法，分析潛在滑移面位置及形狀，將坡體條分，利用剩余推力法計(jì)算每塊剩余下滑力及坡體的整體穩(wěn)定性。土釘墻計(jì)算中考慮深基坑的大滑裂面影響，將土釘墻長度加長，第3 層土釘施加預(yù)應(yīng)力，以彌補(bǔ)下部開挖的影響。

2.1 確定土釘長度和主筋直徑

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，按0.5

（1） 土釘墻深度范圍內(nèi)的上側(cè)有土層性質(zhì)較差的填土層，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)較不利。

（2）基坑周邊地面堆放材料按均布荷載25kPa計(jì)算，地面超載大，對(duì)邊坡支護(hù)不利。

2.2 土釘?shù)乃介g距（ Sv） 及豎向間距（ Sh ）

間距設(shè)置應(yīng)保證每根土釘注漿對(duì)周圍土體影響區(qū)域與相鄰孔的影響區(qū)域重疊，滿足1.2m < Sv <2.0m， 0.6

2.3 土釘墻計(jì)算參數(shù)選定

土釘孔徑D = 120mm，土釘墻坡度1：0.15 ，土釘傾角10°，噴射C30 混凝土面板厚度100mm，鋼筋網(wǎng)φ6.5@200mm×200mm，縱向設(shè)置φ16 橫向加強(qiáng)筋以保證各土釘整體受力效果，土釘主筋與橫向加強(qiáng)筋采用L 形彎鉤單面搭接焊10 d （ d 為鋼筋直徑） 進(jìn)行連接。土釘墻支護(hù)剖面如圖1 所示。

2.4 土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算

（1） 依據(jù)《深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工》計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka 、第i 層土釘伸入滑裂面外長度Lbi 、土釘設(shè)計(jì)拉力Ti 、土釘抗拔力Tuj 、土釘鋼筋抗拉力TK 、土釘抗拉安全系數(shù)KS 。各層土釘計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

（2） 采用力矩極限平衡法進(jìn)行土釘內(nèi)部穩(wěn)定性分析，在土體自重和地表荷載的作用下，土釘內(nèi)部穩(wěn)定性系數(shù)FS = 1.43 > 1.3 ，滿足內(nèi)部穩(wěn)定要求。

（3） 土釘墻混凝土面層厚度及配筋簡化為受均布荷載P 作用的雙向四邊簡支板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，土釘與面層的L 形彎鉤單面搭接焊10 d （ d 為鋼筋直徑），能承受土釘端部受拉荷載Ti 的作用。

2.5 土釘墻外部穩(wěn)定性驗(yàn)算

土釘墻外部穩(wěn)定性分析驗(yàn)算與重力式擋土墻的穩(wěn)定分析相同， 依據(jù)《深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工》計(jì)算土釘?shù)目够品€(wěn)定性安全系數(shù)KH = 1.31 > 1.2 ，滿足抗滑移穩(wěn)定要求；計(jì)算的土釘抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)KQ = 2.214 > 1.3 ，滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。

3、土釘墻施工工藝

測(cè)量放線→開挖→修邊坡（預(yù)留100mm人工修整）→定孔位→成孔→土釘制作、安放（焊對(duì)中支架） →堵孔注漿（低壓底部注漿） →二次補(bǔ)漿→綁扎、固定鋼筋網(wǎng)（豎向搭接200mm） →土釘端部焊接→噴射混凝土面層（工作壓力0.3～0.4MPa） →土釘及混凝土面層養(yǎng)護(hù)（添加4 %早強(qiáng)劑） →預(yù)應(yīng)力張拉（ 錨固段強(qiáng)度大于15MPa 并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75 %） →漿體及面層強(qiáng)度達(dá)到70% ，進(jìn)行下層土釘施工。

3.1土釘使用前鋼筋須除銹，除油、焊牢；保證土釘插入孔后居孔中央位置，以便在注漿后增大鋼筋與砂漿的握緊力，土釘應(yīng)焊托架，托架為對(duì)中支架，相鄰兩托架間距2m。

3.2注漿管同土釘插入錨孔時(shí)，對(duì)注漿管下端口應(yīng)采取保護(hù)措施，以免堵塞；注漿管必須隨土釘下至孔底，若中途注漿管脫落，必須重新安裝土釘；注漿的水泥漿液按設(shè)計(jì)配比進(jìn)行，水灰比為0.45-0.55，速凝劑用量為水泥用量的3%，控制壓力0.2-0.4Mpa；注漿時(shí)，要做到邊注漿邊往外拉動(dòng)注漿管，不可拉動(dòng)得太快，以免造成水泥漿脫節(jié)而使?jié){液不夠飽滿；注漿開始或中途停止超過30min時(shí)，就用水清洗注漿機(jī)及注漿管，重新注漿。

3.3砂漿嚴(yán)格按配合比計(jì)量并攪拌均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊，雜物混入；注漿過程中觀察孔口返漿情況，如孔口返漿用粘土在孔口圍僵，確保漿液的密實(shí)。

3.4掛網(wǎng)：掛Φ6.5@200（雙向）鋼筋網(wǎng)，掛網(wǎng)時(shí)間應(yīng)在注漿4h后進(jìn)行。網(wǎng)距壁面30mm，與井字型鋼筋架焊接在一起或用22的鐵絲扎牢。采用螺紋鋼與同層土釘貫穿作為聯(lián)系肋筋，Φ16鋼筋與網(wǎng)面鋼筋綁扎或焊接牢靠。支護(hù)面沿水平和豎直向預(yù)埋長500-1000mm直徑50mm外罩濾網(wǎng)的PVC管作為泄水管，管子口部四周用水泥漿封固。

3.5噴射混凝土面層：待鋼筋網(wǎng)編制與連接筋焊接完成后，應(yīng)及時(shí)噴射混凝土面層。本基坑采用空壓機(jī)噴射裝置，噴射混凝土配合比嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)室配制單，同時(shí)加入一定量的外加劑，速凝劑的摻入比為3%，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。

3.6土釘與混凝土面層連接：土釘彎頭四周用一根長度為300mm的Φ16鋼筋與聯(lián)系筋焊接。掛網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)。按要求人工打入鋼筋土釘，掛Φ6.5@200（雙向）鋼筋網(wǎng)，保護(hù)層20mm，噴射C30混凝土厚100mm。

4、基坑監(jiān)測(cè)及處理措施

采用大力神軟件有限元變形分析方法計(jì)算土釘墻水平及豎向變形，其最大變形發(fā)生在第6 步開挖，水平位移最大值9，66mm，豎向沉降變形最大值15.87mm。預(yù)測(cè)受下部開挖影響位移會(huì)較理論計(jì)算值大。

4.1 基坑監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)結(jié)果

在土釘墻翻邊上間隔20.0m 布置水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。土釘墻水平位移監(jiān)測(cè)方法為：弧形部位采用鋼卷尺量距法測(cè)量，直線部位采用經(jīng)緯儀直線法測(cè)量。基坑坡頂沉降采用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行量測(cè)。經(jīng)過觀測(cè)，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移為7～24mm，累計(jì)沉降量最大處為14mm，達(dá)到了復(fù)合土釘墻的施工效果。

4.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形規(guī)律

經(jīng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移比較，基坑陽角位置水平位移較陰角及中間部位大。水平位移隨時(shí)間的延續(xù)而增加，土釘墻、預(yù)應(yīng)力土釘工作面土方開挖未支護(hù)階段位移變化較大，基坑開挖完成后位移趨于穩(wěn)定。

4.3 施工過程中的特殊處理措施

工程施工中采取加密加長土釘、調(diào)整土釘位置及成孔角度、減小豎向開挖深度、干作業(yè)錨桿鉆機(jī)替代人工洛陽鏟成孔、增加豎向加強(qiáng)筋、打豎向鋼管注漿、做背拉筋及錨樁（背拉筋需背出滑裂面與豎向土釘或錨樁相連） 、堆放草袋并加筋、坡腳土體加固、增加預(yù)應(yīng)力土釘、高壓注漿（遇淤泥等不利土層注漿時(shí)埋入二次注漿管，待注漿體強(qiáng)度達(dá)到5MPa時(shí)，以2.5MPa 的壓力二次高壓注漿） 等處理措施保證了土釘墻的施工質(zhì)量。土釘墻身范圍內(nèi)上層滯水量較大部位施工時(shí)，插放泄水管輸導(dǎo)滯水，以防水壓過大影響土釘墻整體穩(wěn)定。

5、效果評(píng)價(jià)

本基坑經(jīng)觀測(cè)、檢測(cè)等，基坑四周圍護(hù)堅(jiān)固、穩(wěn)定，未出現(xiàn)基坑滲漏水； 附近建筑物等均未出現(xiàn)變形、沉降和開裂等；施工工期僅為48天；工程費(fèi)用僅為85.2萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他同類任何方案；本方案也得到了各單位的一致肯定，復(fù)合土釘墻施工技術(shù)在本工程中得到了成功的應(yīng)用。

6、結(jié)語

綜上所述，復(fù)合土釘墻技術(shù)確保了基坑邊坡的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及施工過程中的安全，而且，由于土釘墻能充分利用土體的自承能力的特點(diǎn)，與同類其它支護(hù)相比，其造價(jià)低、工期短、施工方便，建議在今后類似基坑支護(hù)工程中可推廣使用。