深基坑支護工程中土釘支護技術探討

崔久義

大連鴻瑋置業有限公司

深基坑支護工程中土釘支護技術探討

崔久義

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土釘支護技術在實際工程的運用過程中表現出了非常良好的應用優勢，具有安全性能高、施工簡單、投資成本低等特點，適合于高層建筑深基坑開挖、地下機構施工開挖、土坡開挖等方面的臨時支護，也可以用作隧道洞口擋墻、和路塹邊坡擋墻和橋臺擋墻的永久結構。它的應用很廣，有廣闊的發展前景，因此進一步加強對其的研究非常有必要。基于此本文分析了深基坑支護工程中土釘支護技術的相關方面。

深基坑支護工程；土釘支護技術；發展

1 土釘支護

土釘支護(SoilNailing)是基于新奧法(NATM)原理發展起來的一種新型原位土體加固技術，該技術目前被廣泛應用于開挖支護和邊坡加固工程中。土釘支護由土釘(即：土中置入較密間隔的細長桿體，如鋼筋、鋼管等，周圍再輔以壓力注漿)與加固了的土體作為擋土結構，類似于重力式擋土墻。當土體發生變形時，土釘全長與土體接觸界面上產生粘結摩阻力，使土釘被動受拉，加上開挖面上噴射鋼筋混凝土面板的約束，使復合土體的力學性能得以改善，自穩能力和整體剛度得到提高，起到制約邊坡土體變形、提高邊坡整體穩定性的效果。典型的土釘支護結構包括原土中的土釘、噴射混凝土面層以及被加固的土體，見圖1。

圖1 土釘支護結構構造示意圖

土釘支護具有很多優點：

1)工程量少、施工速度快。與樁支護和連續墻支護相比較，土釘支護是將土作為支護的一部分，用混凝土和用鋼量要少得多。大大加快了施工速度，工期縮短一半。2)投資抵。在國外，土釘支護比拉錨支護要節省10%～30%，我國土釘支護比其他支護方法省30%～50%。有效降低了投資成本，深受投資方歡迎。3)施工簡單。土釘支護不需要特殊工藝，對技術和設備要求較低，成孔時只需要有洛陽鏟就行了。但是在卵石層成孔時，就需要有專用的錨桿鉆機了。4)抗震性能好。土釘支護屬于柔性支護，對于地震車輛振動有著良好的抵抗性。即使受力損壞，也是一個緩慢的變形損壞過程，不會出現立刻徹底損壞現象。

2 土釘支護的工作機理

(1)土釘對復合體起骨架約束作用：試驗證明，土釘在其加固的土體中起著箍束骨架的作用，這種箍束骨架作用是由土釘本身剛度、強度以及在土體中分布的空間形式所決定的。它具有制約變形的作用，使復合土體成為一個整體。(2)土釘對復合體的分擔作用：在復合體內，土釘與土體共同承擔外荷載和自重應力，土釘起著分擔作用。由于土釘有很高的抗拉、抗剪強度和土體無法相比的抗彎剛度，在土體進入塑性狀態后，應力逐漸向土釘轉移，模型試驗結果證明，土釘支護在向下開挖過程中，土體的抗剪能力早已充分發揮，然后土釘受力而保持穩定。(3)土釘起著應力傳遞與擴散作用：試驗說明，當載荷增到一定程度，內部裂縫已發展到一定寬度，此時坡腳應力最大。這是下層錨體伸入到滑裂域外穩定土體中的部分仍能提供較大抗拉力。錨體通過其應力傳遞作用，將滑裂域內部應力傳遞到后邊穩定土體中，并分散在較大范圍的土體中，降低應力集中程度。(4)坡面變形的約束作用：面層的鋼筋混凝土面板是發揮土釘有效作用的重要組成部分。面層的設置限制了由于開挖卸荷或外部超載使土體產生的坡面膨脹。限制坡面膨脹能夠起到削弱內部塑變，加強邊界約束的作用，這在開裂變形階段尤為重要。面板約束力取決于土釘表面與土的摩阻力，當復合土體開裂面區域擴大并連成片時，摩阻力主要來自開裂區域后的穩定復合體。

3 深基坑支護工程中土釘支護技術

3.1 土釘墻施工

土釘墻施工首先需要對基坑土方進行開挖，挖好后再進行墻面修正，保證墻體協調性;再測量基坑深度，合理的基坑深度可以保證建筑工程順利推進;之后將鉆機運輸到施工現場，根據工程設計設置安鉆桿，修正鉆孔位置，防止鉆孔出現偏斜，鉆孔深度必須保證嚴格按照施工標準進行;最后清理鉆孔工作現場，將土釘插入鉆孔中，并確保土釘固定牢固。

3.2 鋼筋網噴射混凝土

土釘支護施工中鋼筋網噴射混凝土施工環節比較簡單，主要施工流程如下：保證立體面平整度達到設計標準→固定鋼筋網片→根據施工設計要求配置相應標準的混凝土材料→預熱開啟相關設備→開始鋼筋網噴射混凝土。

3.3 土釘支護施工中注意事項

(1)施工前測量。基坑邊坡施工前，必須提前做好測繪定位工作，施工人員按照設計圖紙定位基坑中上口、下口線，保證土釘支護施工的準確性，對地形特殊區域進行特殊處理，防止影響后期施工。(2)基坑施工。建筑工程項目偶爾會遇到強降雨天氣，基坑會產生積水，造成土層結構出現變化，導致土質松軟，直接影響邊坡的穩定性，因此，在施工時應該盡量避免強降雨天氣。除此之外，基坑邊坡施工中必須將底部積水及時排掉，防止影響土釘支護施工。(3)鉆孔施工。在進行土釘支護施工時，施工人員必須控制土釘的鉆孔直徑，一般孔徑控制在100mm，除此之外，鉆孔深度必須按照施工設計方案，保持鉆孔機打孔時處于水平狀態，以免鉆孔出現偏移。安裝土釘時，土釘上焊接有托架，保證托架與托架之間距離不超過2m。(4)鋼筋網施工。土釘支護施工第二部分就是掛網施工，必須控制安裝鋼筋網的施工時間。安裝鋼筋網時間一般在注漿后4h，鋼筋網之間距離一般控制在30mm左右，土釘支護施工中鋼筋掛網一般為Φ6.5@200mm的雙向鋼筋網。除此之外，需要用螺紋鋼將鋼筋網與土釘進行連接，加強鋼筋網之間的連接強度，鋼筋網連接在一起之后必須及時進行混凝土噴射施工，噴射的混凝土一般采用C20材料。時間過長會導致鋼筋網與混凝土粘合度降低，直接造成支護結構不牢固。

[1]楊光華.土釘支護技術的應用與研究進展[J].巖土工程學報，2010，S1：9-16.

[2]潘雪橋.深基坑土釘支護技術的作用機理[J].山西建筑，2010，23：136-137.

[3]周海林.土釘墻支護技術在工程中的應用[D].中國地質大學(北京)，2009.