建筑深基坑支護中土釘墻施工技術的應用

張曉鵬

摘 要：隨著我國經濟建設的蓬勃發展，地上空間已經不能滿足人們的生活需要，活動空間不斷向地下發展。因此基坑支護方法選擇對建筑工程安全影響巨大。土釘墻施工技術作為建筑工程施工的重要技術之一，進一步提升其施工技術水平，規范施工工藝，不僅能夠提高工程整體質量，還能促進建筑行業更快更好地發展。

關鍵詞：土釘墻；建筑工程；深基坑支護；作用

1 土釘墻的概況及深基坑支護的作用

土釘墻是在新奧法的基礎上基于物理加固土體的機制，在上個世紀70年代從德國、法國及美國發展出來的支護方式。土釘墻的組成成分為被加固土、放置于原位土體內的細長金屬桿件與在坡面附著著的混凝土面板，最終實現重力式支護結構。將一定長度及密度的土釘設置在土體內，通過土釘和土一起完成作業，進而將原位土的強度、剛度進行有效提升。其作用如下：

（1）應力傳遞與擴散作用。作為一種原位加固土技術，土釘墻作用機理與樁、墻圍護結構體系存在著明顯的區別，它對土坡穩定的主要作用是注漿土釘通過置換和護滲，改變土體性質，實現土釘與土體間相互作用。當荷載增大到一定程度后，邊坡表面和內部裂縫己發展到一定寬度，此時坡腳應力最大。這時下層土釘伸入到滑裂域外穩定土體中的部分仍能提供較大的抗力，土釘通過其應力傳遞作用，將滑裂面內部應力傳遞到后部的穩定土體中，并分散在較大范圍的土體內，降低應力集中程度。在相同的荷載作用下，經過檢驗：被土釘鎖加固的土體在內部的應變水平比其他素土邊坡土體內的應變水平要降低了很多，這種情況帶來的優勢就是對開裂區域的形成與發展產生了明顯的阻礙效果。

（2）箍束骨架作用。土釘與土共同作用，土釘自身的剛度和強度以及它在土體內的分布空間所決定的，它具有制約土體變形的作用，使得復合土體構成一個整體結構。

（3）坡面變形的約束作用。在坡面上設置的與土釘連成一體的鋼筋混凝土面板是發揮土釘有效作用的重要組成部分。面板提供的約束取決土釘表面與土的摩阻力，當復合土體開裂擴大并連成片時，只有開裂區域后面的穩定復合土體產生摩阻力。

（4）分擔作用。復合土體內，土釘有較高的抗拉、抗剪強度和抗彎強度，當土體進入塑性狀態后，應力逐漸向土釘轉移。當土體開裂時，土釘分擔作用更為明顯。土釘內產生相應的彎剪、拉剪等復合應力，于是就會導致土釘體外裹漿體碎裂、鋼筋屈服的結果。

2 建筑深基坑支護中土釘墻施工工藝

1、基坑開挖

土方挖運和噴混凝土護壁是一條流水線的不同工序，必須緊密結合，在不運土的情況下，安排挖機進行修邊坡，配合好支護工作。大面積基坑開挖，由于地表層的滯水和深層的滲水及降雨，會造成基坑大量積水。這些水如不及時排出勢必影響施工，所以在坑的四周、坑內每隔30m挖一條積水溝和相應的積水坑。每一層開挖基本上做到積水溝與積水坑連成網絡，并及時將積水抽出坑外。

2、鉆設釘孔

選用土釘成孔的方式進行基坑支護作業，其成孔工具為洛陽鉆機，將其孔徑設置為80毫米，深度應確保其超過土釘長度100毫米，成孔傾角為15度。每鉆進1米，并進行傾角地測量，避免偏向等情況的出現。

3、土釘制作、安裝

土釘使用前須除銹，除油、焊牢（搭接焊長不少于10倍的鋼筋直徑）；為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，土釘應焊托架，托架為對中支架，相鄰兩托架間距2m；注漿管同土釘插入錨孔時，對注漿管下端口應采取保護措施，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計配比進行，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，要做到邊注漿邊往外拉動注漿管，不可拉動得太快，以免造成水泥漿脫節而使漿液不夠飽滿；注漿開始或中途停止超過30min時，就用水清洗注漿機及注漿管，重新注漿；砂漿嚴格按配合比計量并攪拌均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應在初凝前用完，并嚴防石塊，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。

4、注漿

選用孔底注漿法進行土釘墻基坑支護注漿作業，其作業流程為在孔底插入注漿管，確保管口與孔底之間距離200毫米，注漿管應同時進行注漿與拔出作業，確保注漿管底能夠在漿面以下，確保注漿過程中可以順利從孔口流出，并將止漿閥設置在孔口，選用壓力注漿的方式進行施工，確保水泥漿強度為M20，注漿壓力控制在1到2Mpa之間。

5、掛網、泄水管孔布設

（1）掛網。掛Φ6.5@200（雙向）鋼筋網，掛網時間應在注漿4h后進行。網距壁面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系肋筋，Φ14肋筋與網面鋼筋綁扎或焊接牢靠。支護面沿水平和豎直向預埋長500-1000mm直徑50mm外罩濾網的PVC管作為泄水管，管子口部四周用水泥漿封固。

（2）噴射混凝土面層。待鋼筋網編制與連接筋焊接完成后，應及時噴射混凝土面層。本基坑采用9m3空壓機噴射裝置，噴射混凝土配合比嚴格按實驗室配制單，同時加入一定量的外加劑，速凝劑的摻入比為3%，噴射混凝土強度等級≥C20。

6、復噴表層混凝土

選用噴射混凝土方式進行土釘墻施工，其設計強度必須在C20左右，其厚度應控制在80毫米。第一，選用干拌方式，混合料攪拌時必須遵循相應的配合比進行施工，混凝土噴射施工過程中根據實際情況，可以將水泥重量為5%噴射砼速凝劑摻加到里面。在開挖土方、修坡施工后，及時完成土釘錨固作業，結束焊接鋼筋網施工后，必須及時進行噴射混凝土作業。選用分層噴射的方式，由下到上的方式進行噴射混凝土作業。第一層噴射厚度應控制在4厘米到5厘米之間，確保其不出現掉漿現象后，進行第二層混凝土再噴射作業，直至其厚度符合設計規定。

3 土釘墻施工質量控制

1、土方開挖嚴格按設計要求控制坡度，人工修坡與機械開挖交替進行，及時修坡，修坡時要求通過掛線和經緯儀配合，確保土坡的面層平整，并在土體表面插上控制標高的短鋼筋頭，保證坡面平整度，坡面不平整度不大于±20mm；土釘成孔深度允許偏差±30mm；土釘成孔孔距允許偏差±100mm；土釘成孔傾角允許偏差±1°。

2、土方開挖必須與土釘墻施工密切配合，土釘墻施工時必須分段分層進行土方開挖，每段長度20～30m，每層挖土深度與土釘垂直間距相匹配，保證每層土方開挖的超挖量小于0.5mm，一則便于土釘施工，二則避免超挖造成邊坡塌方。開挖時砂層部位可能存有上層滯水的殘留水頭，要及時插放塑料濾水花管，導出滯水，以減小土體含水對土釘墻的側壓力。塑料濾水花管長約1m左右。

3、修坡結束后確定土釘孔位，孔位誤差不大于100mm，如遇特殊情況需要移孔位，由現場技術負責人審定。同時在土釘成孔過程中，若遇堅硬的障礙物，不得強行施工，須探明情況，以防破壞地下管線或構筑物。成孔后檢查孔深、孔徑、拉桿長度，合格后及時安放拉桿和注漿管進行注漿。

4 結束語

綜上所述，隨著我國建筑工程事業發展速度的不斷提升，為確保建筑工程深基坑施工的質量，施工企業必須重視其施工工藝，規范施工流程，只有這樣才能提高工程的整體質量，實現其經濟效益。

參考文獻

[1]胡浩；王路；胡小猛；；高層建筑深基坑支護土釘墻技術應用研究[J]；科技信息；2011年13期

[2]明志忠.建筑深基坑挖土施工技術的應用與措施研究[J].門窗. 2013（10）

[3]王宏東.土釘墻支護破壞原因分析與控制[J]. 蘭州工業高等專科學校學報. 2011（06）

[4]肖烈烜.土釘墻支護在建筑深基坑施工中的應用[J].江西建材. 2013（04）

[5]扈學波.復合土釘墻整體及其組成部分的基本結構工作性狀研究[D].山東大學 2014