軟土地基施工下深基坑土釘支護技術研究

摘要：由于傳統坡面支護技術在軟土地基施工時，穩定性較差，導致基坑周圍位移較大。針對軟土地基深基坑的特點，采用微型樁復合土釘支護技術進行施工作業。闡述了微型樁、土釘支護的施工工藝，并分析土釘支護的作用。利用弧形破壞面滑動法，計算并分析土釘支護的穩定性。通過采用支護坡面掛網與噴射混凝土的施工方式，進一步加固土釘墻強度。實例分析結果表明：各個測點的土釘埋置角度偏差均低于施工最大允許偏差，證明所設計軟土地基施工下深基坑土釘支護技術的施工效果較好。

關鍵詞：軟土地基；深基坑；微型樁；土釘支護；掛網與噴射

0" "引言

土釘支護是一種利用多根土釘支護基坑周邊土壤，使其形成的“群落效應”，從而達到對周圍土壤起到支護的目的。土釘支護尤其適用于砂質、粉質、硬塑和干硬的硬土。存在部分軟塑性黏性土時，通過適當處理，也可以使用土釘支護。目前，土釘支護應用于基坑圍護的研究案例很多，但現存研究中，關于軟黏土等深基坑圍護結構形式的研究卻很少。基于此，本文對軟土地基施工下深基坑土釘支護技術展開進一步研究。

1" "軟土地基深基坑土釘支護技術設計

1.1" "土釘支護形式選擇

土釘支護結構一般由土釘支護和表層兩部分構成，其形成與土體性質、支護坡的形貌以及支護作用密切相關。針對軟土地基深基坑的特點，本文采用微型樁復合土釘支護技術進行施工作業。

1.1.1" "微型樁施工

微型樁通常采用在圓周上開有孔洞的鋼管，其末端封閉。通過沖擊的方式，埋入土層中。然后從管中注入漿液，利用洞壁上的孔洞將漿液滲透到周邊土壤中[2]。

1.1.2" "土釘支護施工

通常，在土釘端部對稱焊接一根短筋，并與其垂直焊接四根形成“井”字形短筋。土釘端面與面層之間的黏結，一般都是用墊板法。在土釘孔外突出的一端和表層之間，安裝有壓力墊，并用螺帽將其與壓力墊連接起來。注漿硬化后，用扳手將螺帽旋緊。

在距離孔口較遠的地方留出一小截未黏接。在這個位置上，可以用泥土填塞，也可以留出空間，待螺帽擰緊后再用灌漿將其填滿。軟土地基中土釘之間存在的“土拱效應”作用示意圖[3]如圖1所示。

1.1.3" "土釘支護作用分析

土體的剪切強度很小，拉伸強度基本可以忽略不計，因此自然生成坡面僅能豎向地保持一定的坡度，即臨界坡度。軟土地基的土體邊坡在豎向高程大于臨界值、邊坡頂，部超載時，容易導致邊坡失穩。

通常采用支護結構來承擔側向壓力，并抑制其變形發展。土釘和土體之間共同作用，會使釘間土產生“土拱效應”。當土層條件良好、土釘間距較小時，土釘間的土層可構成承力拱門。其可作為支點承擔土層移動、松散等側壓力，并將其傳遞到土釘上[4]。

1.2" "土釘支護穩定性計算與分析

穩定分析在軟土地基工程土釘支護理論及工程設計中具有十分重要的作用。對與復合土釘支護穩定關系緊密的各個結構參數進行初步選擇、檢驗，是保證組合土釘支護設計合理、可行和安全的一個重要前提。復合型土釘支護是一種較好的深基坑支護形式，它的設計理念來源于土釘支護[5]。

1.2.1" "穩定性計算

在軟土地基土釘支護穩定分析中，常用弧形破壞面滑動法進行穩定性計算。采用弧形滑移法進行復合土釘支護計算時，滑動弧形通過土釘支護、超前樁、攪拌樁產生抗滑移力。

對微型樁進行弧形穩定分析時，必須考慮到灌漿土釘抗滑效應和樁身抗滑效應。土釘支護中的拉力計算公式如下：

r=pαxαy" " " " " " " " " （1）

式（1）中：p代表土釘位置的壓力數值；αx、αy分別表示土釘豎向間距、水平間距。

1.2.2" "穩定性分析

在樁基深度大、土釘長度小的工況下，最危險的滑動弧線會在樁基上產生“過樁弧”現象。在這種情況下，既要考慮到土釘的抗滑效應，又要考慮到樁身的抗滑效應。在樁身長度和樁身埋深達到一定值時，會在樁身底部出現“樁底弧”現象。過樁弧與樁底弧的破壞模式如圖2所示[6]。深基坑中整個土釘支護體系失去穩定性，會表現出與重力擋墻相似的特點。因此對其外部整體穩定性分析，可按照重力式擋墻的計算模型來進行[7]。

1.3" "支護坡面掛網與噴射混凝土

在軟土地基支護坡面上，采用帶筋的噴砂板與土釘墻進行相結合，是土釘墻加固的關鍵環節。邊坡隆起變形是開挖卸荷、土體側向變形、塑性變形與裂隙擴展等過程的必然產物[8]。對隆起變形的約束，可減弱土體內部塑性變形，增強邊坡隆起變形，尤其在裂隙和變形階段。

1.3.1" "確定開挖高度

土釘支護結構的施工通常與工作面開挖一起進行，每層開挖的最大高度由該土體不發生破壞的能力決定。在軟土地基中，通常每層開挖的高度為0.8～1.8m。軟土地基中黏土每層開挖高度的計算公式如下：

（2）

式（2）中：h代表每層開挖的深度；χ表示土體重度；c代表黏土的黏聚力；κ為土體的摩擦角度。

為了方便土釘支護，軟土地基深基坑的開挖高度，通常應與土釘支護的垂直間距相匹配。每一層基坑的縱向長度，主要根據交叉作業中，邊坡穩定的邊坡區域大小以及與施工工序而定，通常設為10m。

1.3.2" "掛網與噴漿

在施工過程中，應盡可能早地進行掛網、噴漿施工，以防止土體發生變形，避免因水土壓力造成的滑坡。

先編制鋼筋網，并采用綁扎鋼絲進行加固，鋼筋之間綁扎接頭的搭接長度不少于45cm。然后用25cm左右長的鋼筋打入軟土地基的坡面中，并確定混凝土噴射厚度。最后把鋼筋網焊接到離斜坡不小于5cm的鋼筋上，并在合適的地方增加墊片。

在噴射混凝土過程中，噴頭與土釘墻墻面應保持垂直，其距離一般為0.8～1.5m，噴頭工作壓力為0.3MPa。噴漿作業應分段依次進行，同一分段內噴射順序應自下而上，噴射混凝土終凝2h后應及時噴水養護。嚴格控制水灰比例，確保混凝土表面光滑、無干斑、無滑動、無流動等現象。

2" "實例分析

2.1" "工程概況

某軟土地基施工工程基坑深12m，長150m，寬150m。基坑東側偏北，距基坑7m，是一幢8層高層磚混結構的住宅樓，基礎埋深約為5.9m。在灰土墊層地基東側偏南，有一幢高層的高層建筑，一層為地下室，埋深8m，鋼筋混凝土灌注樁基礎長度為40m，距離基坑9.4m。與本次工程基坑相鄰一側基坑施工時，采用了土釘支護。北面為一棟高層磚木結構的居民樓，基本與基坑邊緣平行。靠近基坑最南面是一座大飯店的裙房。該場地地層結構與巖土特點如表1所示。

2.2" "施工結果與討論

對上述工程概況分析后，采用本文設計的軟土地基施工下深基坑土釘支護技術進行基坑施工。深基坑的平面施工示意圖，如圖3所示。使用檢測儀進行施工數據檢測，并記錄相關數據。施工結果如表2所示。由表2的檢測結果可知，使用本文設計的軟土地基施工下深基坑土釘支護技術施工后，各個測點的土釘埋置角度偏差均低于施工最大允許偏差，證明了本文設計的（轉下頁）（接上頁）軟土地基施工下深基坑土釘支護技術的施工效果較好，符合實際施工需求。

3" "結束語

土釘支護是一種利用多根土釘支護基坑周邊土壤，使其形成的“群落效應”，從而達到對周圍土壤起到支護的目的。本文將微型樁復合土釘支護技術引入到軟土地基深基坑的工程中，以實例分析驗證的形式，驗證了其在工程實踐中的優越性。

參考文獻

[1] 張逸.軟土地基深基坑支護中土釘支護技術應用要點[J].石

材，2023（8）：134-136.

[2] 張立中，于付強.軟土地基深基坑支護中土釘支護技術應用

[J].科學技術創新，2021（19）：154-155.

[3] 王馨語，任方正.深基坑施工中土釘墻支護施工技術及質量

控制[J].散裝水泥，2023（2）：160-162.

[4] 梁雁鳴.房建工程深基坑土釘墻支護施工技術及質量管理

探討[J].磚瓦，2023（1）：146-148+152.

[5] 陳學文.房建工程深基坑土釘墻支護方式的施工技術及質

量管理探討[J].工程技術研究，2020，5（24）：146-147.

[6] 賀金紅.建筑工程深基坑支護施工關鍵技術探究[J].城市建

設理論研究（電子版），2023（21）：137-139.

[7] 操雙龍，高寧，龐晶雪，等.土建施工中深基坑支護施工技

術的運用探究[J].磚瓦，2023（7）：133-135.

[8] 方飛，呂云杰，李文展，等.深基坑支護方案優選評價研究

現狀[J].中國建筑金屬結構，2023，22（6）：177-180.