土釘墻施工技術在基坑工程中的實踐研究

黃瑞新

(山西五建集團有限公司，山西 太原 030001)

了解土釘墻在深基坑工程中的特性和適用場合，對于保障工程的安全性具有重要意義。在此基礎上，本文結合我國國情，對土釘支護技術進行了深入研究。

1 深基坑施工中土釘墻支護施工技術特點與應用范圍

1.1 深基坑施工中土釘墻支護施工技術特點

(1)具有操作簡便、運行靈活等優點。針對目前我國工程建設中存在的問題，提出了一種適用于工程建設的新方法。使用時，建筑占地面積少。這樣，在土釘支撐中，可以使設備發出的震動在很小的范圍內，從而達到抑制噪音擴散的目的，保證施工過程中周邊不受噪音影響。

(2)施工快速、不會對周邊建筑造成太大的破壞。土釘墻在深基坑工程中的應用，采用“逐段”開挖的形式，它可以對土釘墻與表層的對應結構進行某種程度的調節，并將其對邊坡的動力消耗降至最低，使其與深部工程的建設速度保持一致，能有效地防止各自占據時間的情形。

(3)施工安全水平高。在進行深基坑施工的環節，利用土釘制造技術，具有較高的靈活性，相較于成孔技術，施工過程簡單，施工人員可以更便捷地監控變形數據和具體的施工狀況，從而確保施工建筑的總體安全性、可靠性。

1.2 土釘墻支護技術在深基坑工程中的適用條件

土釘墻支護施工的應用具有控制地下水位的功能，可以針對施工期間的地下水位參數進行合理的控制調整，但是該技術應用的場景具有一定要求，只有在地下水位較低的情況下才可以使用。或是地下水位整體高度不超過開挖部分粘土、黃土或各填雜土混合而成的土地邊坡高度的情況下，該技術也具有一定的適用性。通常來說，在與項目有關的操作中，在項目中使用土釘法并不是一種很好的選擇，容易造成項目的實際建設費用超過項目的財務預算，影響項目的正常進行。所以，在實際工作中，一般都是采用沖擊次數小于10次的礦山土質斜坡。此外，對于20以上的塑性土，還需進行一定的蠕變處理，方可作為支護結構。在支護結構中，對某些含侵蝕的土壤，不管經過怎樣的加固，都不能作為支護結構使用，否則將會嚴重地影響整個工程的質量，對建設隊伍帶來財務上的損失[1]。

2 土釘墻施工技術在基坑工程中的實踐應用

2.1 工程概況

某項目占地面積為22 139.35m2，包括地面面積為19 712.85m2，地下面積為2 426.5m2。其中，醫院綜合大樓、復健區各5層，醫院垃圾處理區各1個樓層、1個地下室，采用框架結構。房屋的地震設防水平為7度，房屋的安全級別為2級。工地的地形是一片丘陵的坡地，在它的北面與邊坡坡底相隔大約10m，在它的東面和南面都是現有的市政公路，它的西面則是現有的邊坡。

2.2 地質條件

根據自上而下的順序，本工程施工地點的地質條件可以分為以下幾個部分：1)雜填土，主要的構成為卵石、細沙、粘性土，為10～30mm結構，具有松散特征，厚度為1.2～2.1m，卵石的含量占比為15%；2)碎屑，顆粒大小25～55mm，巖性以砂巖為主，碎屑占58%～68%，微密-中密，其中碎屑占17%，粗砂占10%，細砂占15%，厚度6.20～10.60m；3)粉質土，夾有微量角礫石，具塑性，角礫石占7%～12%，厚度3.60～18.50 m；4)中風化灰巖，具塊體構造，為一種較為堅硬的巖石，裂縫十分明顯；巖石質地較硬，厚度在5.80～9.30m之間。該項目的地下水以自然降雨及周圍河道的滲入為主，其含水量在1.80%～3.20%之間。

2.3 基坑支護設計

該項目的基坑挖深5.70-6.65 m，以錨管和土釘墻為支撐，按1∶1的斜率進行放坡。錨桿選用Φ48 mm鋼管，鉆孔埋深7.5m，孔距2m，成孔傾角15度。配筋采用Φ8@200mm×200mm的直徑配筋，配以150 mm的噴射混凝土，C30級的強度。

2.4 施工難點剖析

1)基坑工程是在夏天進行的，降水很多，同時由于工程現場有很高的地下水，所以基坑周圍的巖土幾乎都是富水性的。在進行基礎工程建設前，必須進行排水，以保證基礎工程的安全；2)基坑所涉的巖土多為礫石層，使其埋設難度很大，必須進行適當的加固；3)工程現場的東邊、南邊都是城市公路，在基坑工程的建設中，若沒有對城市公路的建設進行有效的管理，將會使城市公路產生較大的沉降量，從而引起路面的裂縫、塌方等質量問題[2]。

2.5 錨管土釘墻工作原理

使用機械裝置將錨管釘入到巖土中，對灌漿孔進行清理，然后用高壓灌漿的方法，使錨管灌滿水泥，再用錨管釘牢周圍的土體，從而構成一個復合的土體。在承受了外力的情況下，復合土產生了塑性形變，那么，應力將會經由錨管內的土釘傳導至巖土深層，導致塑性形變減小，降低應力值，使其不超過復合土的極限值，從而增強復合地基的安全性。在實施錨管注漿的作業環節，水泥漿經其排漿孔洞滲入周圍土中，充填了周圍巖土之間的裂隙，在某種意義上改善了周圍土的力學性能。在復合地基中，錨桿起到了加固的作用，作用與擋墻相似。

2.6 土釘墻支護技術在基坑工程的應用

2.6.1 管井降水

在此基礎上，針對該工程的地質條件，地下水補給狀況，降水量和承壓水位的高低，以及工程現場的具體條件，采取了管井法進行排水。在基坑周圍布設排水溝渠及收集池，將明水經排水溝渠排至收集池，然后利用泥泵將收集池中的水排出至基坑之外。該項目一共打了3個管井，其中管井的孔徑是450mm，孔深是17m，孔底部是1 500mm厚的砂礫層。過濾管道使用的是一根直徑219mm的鋼管，在井眼周圍安裝40目的尼龍濾網，尼龍過濾器的安裝方法為鋼絲繩捆綁。開挖過程中，開挖出深14m、大口徑130mm的砂石濾芯。觀察井使用的是一根直徑75mm的聚氯乙烯管子，在井眼周圍設置20眼的尼龍篩，尼龍過濾器的安裝方法為鋼絲繩捆綁。在基坑支撐頂板周圍布設隔板，隔板距基坑頂部0.5m，隔板寬度300mm，將明水排至規定位置，防止地表水進入基坑[3]。

2.6.2 基坑開挖

按工程圖確定的圍巖邊線，利用全站儀測設位置，在圍巖上引入坐標、高控制點，做好對控制點的保護。根據設計圖，以基坑位置為基準，向外延伸1m。用機器挖土，按1∶1的斜率進行放坡。在工程建設中，應嚴格按設計要求進行土方開挖，并在基坑內首先進行支護面的開挖，并采用分步開挖的方式。在挖掘過程中，要對垃圾車輛的運送路徑進行規劃，并要有秩序地進行挖掘。開挖地點距離基坑支護面6m左右，分層厚度為2 000mm，直到錨管施工面下方0.5m，在分段開挖的施工作業環節，要求工作人員將挖掘出來的土方及時輸送至場外，并且要避免土方堆積的情況。應針對基坑外側2m的位置進行土方清理，防止出現基坑受到土方擠壓作用的影響而出現變形，降低基坑的負荷，增強基坑支護施工的安全性。采取機械修整的方法，對斜面加強修整處理，首先進行手工操作，使其保持光整，再進行后續的土釘支護和錨桿支護，增強基坑的穩定性。完成支護作業之后、進行后續的支護面土方挖掘之前，應確保錨桿抗拔力達到設計標準要求，以設計要求參數的80%為標準。

2.6.3 錨管土釘墻支護

在錨管土釘墻的支護作業環節，考慮到碎石地層巖石具有較硬的質地，因此選擇沖擊錨時，要以鉆進口徑為110mm、型號為QC-150型號的沖擊錨為主，使用圓錐形的錨頭擴大頭，安裝錨管時間隔控制為2 000mm，采取焊接的方式，將錨頭和錨管連接起來。

在錨桿上通過機械鉆孔形成出漿孔，出漿孔直徑8mm，每個出漿孔之間的距離為500mm，出漿孔排列成一個梅花型。為加強錨桿與圍巖的錨固力，采用 L 25mm×3mm、40mm長的倒吊角鋼筋。灌漿過程以硅酸鹽42.5水泥為主要原料，配以0.5的灌漿體系。在進行灌漿之前，必須用清水沖洗，然后在灌漿孔內進行灌漿，灌漿壓力為0.4 MPa。在進行注漿的時候，關注注漿壓力的參數變化，了解排氣管的具體排氣情況，對注漿壓力進行監控，當壓力值達到0.4MPa時，觀察到排氣停止、孔口溢出的水泥漿停止，保持穩壓注漿，3min的時間左右后結束注漿作業，鋼筋網掛設過程中，使用螺紋鋼筋進行加強設置。

2.6.4 坡面混凝土施工

該工程項目的邊坡施工環節使用C30級混凝土作為原材料，要做好加固處理，使用20mm以下的花崗巖礫石，細石混凝土采用“從下往上”的方式進行，噴壓不低于0.15MPa，噴嘴與基坑支撐表面垂直，與基坑斜面間距0.6～1 m，空氣流量大于9m3/min，基坑斜面層厚小于40mm。待噴混凝土充分硬化后，立即澆注并進行維護，維護期間應有專門人員，維護期不少于7d。排水管道在基坑斜坡上安裝，排出時呈梅花狀，排出時間隔3m。排水管道使用直徑50mm，長1100mm的聚氯乙烯管材。排水管道上開有直徑6mm的排水孔，排距50mm。排水管道以10度的角度，斜向插入基坑斜坡，插入深1000mm排水管道周圍，排水管道的目的是將基坑斜坡上的地下水全部抽干，釋放壓力。當噴漿在基坑邊面上的強度在80%以上時，就可以進行下一步的土方挖掘[4]。

2.6.5 施工技術處理措施

本工程項目有著較為豐富的地下水資源，在植入卵石層錨管的過程中面臨一定的困難，因為管井降水會影響周邊市政道路，增加邊坡下沉變形的風險，因此要采用有效的方法進行技術處理。1)利用管井降水法，降低地下水位，使其低于承臺墊層，隨后再進行后續的基坑土挖開方作業；2)為確保連續排水，在管道內排水時，必須配備一部發電機。應加大對觀察井位的監測力度，保證周圍建筑物的地下水安全，并在需要時采用補給的方式來提高水位；3)對土釘支護施工中所需要的各類材料，要嚴格把關，確保土釘支護結構的墻體厚度達到設計標準。錨頭宜焊為錐體，并配有加強筋；4)在碎石地層中埋入錨桿時，要增加沉錘的力量，以保證其受力達到設計的目的；5)對錨桿進行抗拔強度試驗，試驗成果必須符合設計指標，如果發現有埋設深度不夠的，要及時上報給設計部門，并視具體條件進行適當的處置[5]。

3 深基坑施工中土釘墻支護工程質量控制

3.1 嚴格按照施工標準對土釘墻支護進行監理

展開土釘墻支護施工時，監理人員要嚴格按照國家規定的要求和工程規范的標準進行資料審核，對施工單位資質進行詳細的查看，了解施工人員的技術水平，做好施工方案策劃的再次審核，對施工技術參數和工程地質勘測的結果是否一致加強詳細的核對，針對工程中所涉及的各種參數是否符合規定和合理范圍進行審核。在此基礎上，提出了建設項目設計文件應具備的合理性、合法性；對支護施工設計圖、排水系統設計圖和降水處置方案、支護施工設計進行精準的完整性、真實性、準確性的審查；對工程的穩定性和巖土工程進行調查，編制調查報告[6]。

3.2 做好土釘墻支護的施工質量與工藝控制

(1)在開挖和支護過程中，必須根據工程的要求，對開挖的深度，高度，坡度進行有效的控制，并對開挖過程中的坡面進行及時的監測，防止由于人為原因引起的坡面失穩，一旦發現有任何的異常，那么就應該馬上進行適當的補救。值得一提的是，工作人員需要做好項目的規劃統籌，切實提高組織工作水平，及時進行混凝土噴灑，減少土體外露的整體時間。

(2)在檢驗土釘成孔施工工藝效果和灌漿施工的成果過程中，要做好驗收設備的質量檢驗驗收，重點關注孔位偏差程度、傾角誤差程度以及鉆孔有無偏等問題，確保了鉆具的設計規格與工程的要求相一致。此外，還要對土釘鋼筋的質量，規格，直徑進行校正；在施工中，要注意原料的品質及灌漿效果，防止施工中產生技術問題，這將會對項目的整體進度造成很大影響。

(3)對預加載的監控是一項十分關鍵的工作，要引起工作人員的高度關注。網片的布置、間距等應滿足規范及實際工作的要求。工作人員應重點關注與施工有關的射流方向、射流區等，注意混凝土試件的養護。

4 結語

在該項目中，為了解決基坑于砂礫地層中的高地下水問題，在此基礎上使用了“錨管-土釘墻”技術，利用氣壓式沖錨裝置，成功地實現了這一問題的求解。通過對土釘支護技術的研究，提出了對土釘支護技術的改進措施。在升降機井的基礎上，對升降機井的承臺處進行了鋼筋混凝土柱的加固。在此基礎上，提出了一種新的防滲措施。通過實際應用，證明了錨管與土釘墻相結合的方法是可行的，并可確保基坑的安全性和較好的施工效果。