淺談基坑土釘墻支護結構

【摘 要】隨著經濟發展，越來越多高層建筑拔地而起，建筑物在向高處爭奪空間的同時，為保證其整體穩定性，相應基坑深度也在不斷增大。深基坑是整個建筑的基礎，關于深基坑支護的技術更是層出不窮，其中土釘墻支護以其較高的經濟效益和社會效益而備受青睞。

【關鍵詞】土釘墻；基坑支護

1、引言

90年代以來，基坑土釘墻支護技術得到廣泛應用，但其理論研究卻落后于工程實踐，為此，在大量理論研究，數值分析和工程實踐的基礎上，結合相關規范，本文對基坑土釘墻支護的適用范圍和局限性，支護原理，基本構造要求及施工工序幾個方面做一簡要分析介紹。

2、基坑土釘墻支護的適用范圍和局限性

土釘墻適用于地下水位以上或經人工降水后有一定粘結性的雜填土、粘性土、粉土及微膠結砂土的基坑開挖支護，不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂卵石層和淤泥質土，不應用于沒有臨時自穩能力的淤泥、飽和軟弱土層。基坑土釘墻支護開挖深度適宜為5～12m，當與護坡樁或預應力錨桿聯合支護時，深度還可適當增加。但其具有如下一些局限性：①坡壁土體需有一定的內聚力。土釘施工時一般要先挖土層1～2m深，在噴射混凝土和安裝土釘前需要在無支護情況下穩定至少幾個小時，因此土層必須有一定的天然粘結力，否則需先進行地基加固處理來維持坡面穩定，從而使施工復雜化、造價加大。②施工時要求坡面無水滲出，否則開挖后坡面會出現局部坍塌滑落，這樣就不可能形成一層噴射混凝土面層。③軟土開挖不宜采用土釘墻支護。因為土釘錨固體與軟土的界面摩阻力小，造成土釘的承載能力小，同時在軟土中成孔也較困難。

3、基坑土釘墻支護的原理

由于土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎為零，開挖基坑過程中一旦深度超過使邊坡保持直立的臨界高度或者地面超載，土體就會喪失整體結構性而發生整體穩定性破壞。土釘墻是通過土釘與噴射鋼筋混凝土面板相結合，與土體形成一個整體共同發揮作用。土釘對復合土體起箍束骨架作用制約土體變形并使復合土體構成一個整體，由于土釘有很高的抗拉抗剪強度，所以土體進入塑性狀態后，應力逐漸向土釘轉移，土釘分擔作用尤為突出。土釘既有效提高了土體的整體剛度，又彌補了土體的抗拉抗剪強度不足的弱點，通過相互作用，土體的自身結構強度潛力得到發揮，改變邊坡變形和破壞性狀。同時，土釘還起著應力傳遞與擴散作用，能有效延緩土體破壞塑性變形的發展過程，使破壞前具有明顯變形，不會發生整體性滑裂坍塌。與土釘在一起的鋼筋網噴射砼面板還能限制坡面開挖卸荷而發生的膨脹變形，加強對基坑邊界約束的作用。

4、基坑土釘墻支護的基本構造要求

①土釘墻的坡度不宜大于1：0.1。②土釘的長度宜為開挖深度的0.5-1.2倍，土釘的間距宜為0.6-1.2m，土釘與水平面夾角為10°-20°。③土釘必須與面層有效連接，應設置承壓板或者加強鋼筋等構造，承壓板和加強鋼筋應與土釘鋼筋焊接連接。④土釘鋼筋宜采用Ⅱ、Ⅲ級螺紋鋼筋或鋼管，鋼管直徑宜為48、53mm，鉆孔孔徑宜為70-120mm。⑤注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度不宜低于M10。⑥噴射混凝土面層中宜配置鋼筋網，鋼筋直徑宜為6-10mm，間距宜為150-300mm。噴射混凝土強度不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm。⑦坡度上下端鋼筋網搭接長度應大于300mm。⑧土釘墻應采用砂漿或混凝土護面，在坡頂和坡腳應設排水措施，在坡面上根據具體情況設排水孔。

5、基坑土釘墻支護的施工工序

（1）開挖修坡：土釘支護的土方應分層分段的開挖，砂土中每層開挖深度宜為0.5-2m，粘性土中開挖深度按相應公式計算，每段開挖長度每段15-20m。上層土釘注漿體及噴射混凝土面層強度達到80%后方可開挖下層土體。用挖掘機進行挖方作業時，嚴禁邊坡出現超挖，基坑的邊坡應留100-150mm用人工清坡，以保證邊坡平整并符合設計規定坡度。

（2）成孔：當采用鋼筋等作為土釘時，成孔工藝與方法和土層條件及施工機具裝備有關。當前國內大多采用洛陽鏟，螺旋轉等干法成孔，也可使用專業鉆機成孔。鉆孔過程嚴禁使用水鉆，開鉆前檢查鉆頭磨損情況，防止孔徑達不到要求。加固土釘宜使用質量輕，易操作搬運的鉆機。

（3）安裝土釘：對于鋼筋土釘，放置前先用壓縮空氣將孔內殘留及擾動廢土清除干凈。鋼筋一般采用Ⅱ級螺紋筋，為保證位置，在鋼筋上方每隔2-3m焊制一個定位架，支架設置不應妨礙注漿時漿液流動。對于易塌孔的軟土，采用鋼管代替鋼筋，直接打入成孔。鋼管上每隔300mm鉆直徑8-10mm的出漿孔，孔在鋼管長度方向錯開120°，并在出漿孔邊焊短鋼筋防止打管時土粒堵塞出漿孔。

（4）注漿：土釘鋼筋置入孔中后，采用壓力注漿，漿液用純水泥漿或水泥砂漿。純水泥漿水灰比控制在0.45左右攪拌，水泥砂漿采用1：2-1：3配合比，用砂漿攪拌機攪拌。采用鋼管時宜高壓（1-2MPa）注漿，注漿后及時封堵讓壓力緩慢擴散。向孔內注入的漿體充盈系數必須大于1，保證注漿量超過成孔體積。

（5）噴射混凝土面層：為防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層噴射混凝土。根據地質情況，有的噴射面層在設置土釘前做，有的在設置土釘后做。臨時支護的面層做一層，厚度50-150mm，永久性支護做2-3層面層，厚度100-300mm。噴射混凝土強度等級不應低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。噴射混凝土骨料最大尺寸通常10mm，不宜大于15mm。兩次噴射作業應留一定時間間隔，每層下部300mm暫不噴射，并做成45°斜面形式。

（6）鋪設鋼筋網：鋼筋網應在噴射混凝土面層后鋪設，鋼筋保護層厚度不應小于30mm鋼筋網延伸至地面，并伸出邊坡線0.5m。鋼筋網間距通常雙向均為200-300mm，鋼筋直徑6-10mm，鋼筋網配置1-2層。鋼筋網每邊搭接長度不宜小于一個網格長度或300mm。

（7）復噴混凝土面層：復噴混凝土面層應在鋼筋網驗收確認后，噴射到設計厚度，其工藝要求與噴射第一層相同。

【參考文獻】

[1]《基坑土釘支護技術規程》（CECS 96：97）

[2]曾憲民，李世丁，王作民.土釘支護設計與施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]王起敬.土釘墻支護技術在基坑工程中的應用[J].中國新技術新產品，2009（11）.