淺談土釘墻支護施工

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(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

引言

土釘墻支護是由土釘群、被加固的土體、立面鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土面層形成的具有自穩(wěn)特點的復(fù)合擋土結(jié)構(gòu)，它類似于重力式擋土墻，抵抗墻后傳來的土壓力，從而使開挖后的基坑或邊坡穩(wěn)定。

土釘墻支護充分利用了土體的自承能力，通過土與土釘共同作用形成復(fù)合體，提高了整體的穩(wěn)定性，同時還具有一定的柔性，有良好的抗震性能和延性，而且施工方便快捷，施工設(shè)備簡單輕便，占用場地小。土釘支護是被動受力結(jié)構(gòu)，土釘只有在土體產(chǎn)生微小變位后才能受力。開始開挖時，土釘上的最大拉力位于噴射混凝土面板附近，隨著開挖深度的增加，最大拉力的位置將從面層附近逐漸向深部土體中轉(zhuǎn)移，因此，越靠近基坑底部的土釘，其最大受力點距離面板就越近。同一土釘?shù)膬?nèi)力分布一般呈中間大、兩端小的規(guī)律，在破裂面臨近處達到最大。土釘墻上的土壓力以及不同土釘上的最大拉力沿基坑深度的分布均為中間大、上下小，接近梯形而不是三角形。

土釘支護主要適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的黏性土、人工填土和弱膠結(jié)土。對于無膠結(jié)砂層、砂礫卵石層、淤泥質(zhì)土以及無臨時自穩(wěn)的軟弱土層，不宜采用土釘支護。

1 工程概況及周邊環(huán)境

某辦公樓建筑面積5 817m2，地上6層，無地下室。周邊建筑情況如下：東西兩側(cè)為民房及辦公用房，為1層建筑，距基坑3m，西北角有1棟2層民房，北側(cè)靠西有長約30m的1層民房及圍墻，距基坑1m，其余為土山，坡腳有高約2m的砌石擋墻；南側(cè)為校內(nèi)道路。根據(jù)相關(guān)方的要求，結(jié)合施工場地，該建筑物按原規(guī)劃位置整體向北平移2.3m，同時將±0.000標高絕對高程由原來的588.8m降為587.8m，基坑開挖深度加深至5.3～6.5m。根據(jù)地質(zhì)勘探報告，基坑深度范圍內(nèi)為粉土，無地下水。為保證基坑開挖后的安全，擬采用土釘支護方案。

2 施工前期準備

2.1 勞動力組織

該工程按照2班倒，原則上8小時作業(yè)，具體人員配備為：機械操作手2名；土釘施工11名；鋼筋工8名；注漿、噴射施工3名；其他人員3名。

2.2 施工機械配置

土釘墻施工機械的配置見表1。

表1 土釘墻施工機械的配置

3 工藝流程及施工辦法

3.1 工藝流程

土釘墻支護施工的工藝流程為：編制專項方案→施工準備→開挖基坑→修正邊坡→孔位確定→成孔→安設(shè)土釘→注漿→制作、安裝鋼筋網(wǎng)片→噴射混凝土面層→下一步開挖。

3.2 施工準備

(1)熟悉該工程的質(zhì)量要求及施工中應(yīng)重點監(jiān)控的內(nèi)容，請有關(guān)方面書面出具地下障礙物、管線位置等資料，編制施工專項方案，并按有關(guān)程序?qū)徟?/p>

(2)根據(jù)水泥漿、水泥砂漿和混凝土強度及工藝要求，提前做好配合比的適配和優(yōu)選。

(3)嚴把鋼材、水泥、砂、石等材料的質(zhì)量關(guān)，原材料應(yīng)具有合格證。

(4)確定基坑開挖線、水準點、軸線定位及變形觀測點等，并采取措施予以保護。

(5)按照施工專項方案選擇施工機具和設(shè)備，試運行檢查設(shè)備性能，現(xiàn)場的水、電及照明安排就緒。

(6)對施工人員進行技術(shù)、安全交底，并履行有關(guān)手續(xù)。

3.3 基坑開挖

土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力。對于砂性土，每次開挖高度為0.5～2.0m，而黏性土可以增大一些。開挖高度一般與土釘?shù)呢Q向間距相同，以便于土釘施工。每層開挖的縱向長度，取決于土體維持不變形的最長時間和施工流程的相互銜接，通常長度取10～20m。一次開挖的深度和長度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)特征及土釘支護時間確定，以盡量減少土體裸露的時間。開挖用的機具應(yīng)對土的擾動破壞最小，嚴禁超挖或造成邊坡土體松動。

該工程基坑開挖分兩次進行，每次開挖后搭設(shè)雙排外架，鋪設(shè)操作面進行操作，雙排外架按照規(guī)范的規(guī)定進行搭設(shè)。

3.4 成孔及安放土釘

成孔前，根據(jù)施工方案確定孔位并編號。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗及現(xiàn)場試驗，一般采用機械成孔或人工洛陽鏟成孔。孔深、孔距、孔徑及傾角應(yīng)符合施工方案的要求。如果出現(xiàn)砂層及其他不易成孔的情況，可采用鋼管代替鋼筋。鋼管前端做成錐形，在鋼管上每隔300mm打孔，孔徑為10mm，作為出漿孔，按梅花型布置，并在出漿孔前面焊角鋼，呈倒刺型，其目的是在鋼管打進時防止堵塞出漿孔，同時增強鋼管的抗拔力。成孔后應(yīng)進行清孔檢查，如果出現(xiàn)塌孔應(yīng)及時處理。

該工程施工方案根據(jù)周邊環(huán)境采取兩種做法：北側(cè)土釘長16m，土釘為Φ32mm的HRB335鋼筋，水平、豎向間距均為1m，豎向7排土釘；東西兩側(cè)土釘長10～13m，土釘為Φ22mm的HRB335鋼筋，水平間距為1.2m，豎向間距為1.5m，豎向5排土釘，鋼筋在使用前應(yīng)調(diào)直、除銹。為保證鋼筋桿體位于成孔的中心，在鋼筋桿體上焊接3根對稱的“V”型Φ8mm鋼筋(長0.3m)作為定位支架，沿鋼筋方向均勻布置，間距為3m。

3.5 注漿

注漿可采用重力注漿、低壓注漿(壓力0.4MPa)、高壓注漿(壓力1～2MPa)。重力注漿以滿孔為止，但須進行2次補漿；壓力注漿采用二次注漿法，先將注漿管插入孔底，低壓注漿同時將注漿管緩慢均勻地撤出，并保證孔中氣體全部排出，注漿管距孔口1.5m時改為高壓注漿，直至注滿并保持高壓3～5min。采用鋼管成孔時，應(yīng)采用高壓注漿，注滿后及時封堵，以便壓力緩慢擴散。

該工程采用重力注漿，分3次進行，注漿采用素水泥漿，水灰比為0.3～0.5。

3.6 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土面層

在噴射混凝土前，先將基坑邊坡噴水濕潤。噴射混凝土應(yīng)自下而上進行，噴射頭垂直指向鋪設(shè)面，距離在1.5m左右。噴射混凝土?xí)r宜加入速凝劑，掌握好坍落度，防止混凝土坍塌。

該工程采用外掛Φ8@200mm雙向鋼筋網(wǎng)片，外用Φ14mm的HRB335鋼筋橫向焊接于土釘端部，用于固定鋼筋網(wǎng)片。噴射混凝土為C20細石混凝土，噴射厚度為100mm?；游鱾?cè)上口噴漿至原地面排水渠邊，寬度約為1.5m；基坑北側(cè)靠西邊部分原砌石擋墻與基坑邊坡噴漿成為同一斜面，噴漿至基坑上口上翻1m；基坑北側(cè)其余部分噴漿至原砌石擋墻墻根；基坑?xùn)|側(cè)噴漿至基坑上口外翻1m。

4 質(zhì)量要求

(1)土釘墻支護施工所用原材料的質(zhì)量必須符合有關(guān)標準和規(guī)范的規(guī)定。

(2)注漿所用的水泥漿或水泥砂漿及噴射混凝土的試塊按有關(guān)規(guī)定留置。注漿試塊的28d強度≮12MPa，3d強度≮6MPa；噴射混凝土的強度等級≮C20，3d強度≮10MPa。

(3)噴射混凝土的厚度，可采用鑿孔法、標志法或其他方法檢查。每100m2應(yīng)檢查不少于3個點，噴射混凝土厚度的平均值不小于設(shè)計厚度，最小厚度不小于設(shè)計厚度的80%。

(4)在每種土質(zhì)中，至少留3根非工程土釘用于抗拔試驗，其施工工藝、方法與工程土釘一致。在注漿強度≮6MPa時檢驗土釘?shù)目拱瘟κ欠駶M足設(shè)計要求，一般加荷至設(shè)計抗拔力的1.5倍?？拱卧囼灢僮鞣椒ò碈ECS96：97《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》進行。

(5)土釘墻支護施工監(jiān)測的內(nèi)容應(yīng)包括：支護位移的測量；附近建筑物和管線等設(shè)施的變形測量和裂縫觀察；地表開裂觀察；基坑滲水和基坑內(nèi)外地下水位變化。在土釘墻施工階段，每天監(jiān)測不少于1次；土釘墻施工結(jié)束、變形穩(wěn)定后，可適當(dāng)減少監(jiān)測次數(shù)。施工監(jiān)測應(yīng)持續(xù)至基坑回填結(jié)束。

5 安全生產(chǎn)、文明施工的技術(shù)組織措施

(1)認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，堅持“管生產(chǎn)，必須管安全”的原則，建立安全管理生產(chǎn)責(zé)任制。

(2)認真執(zhí)行安全交底制度、班前安全活動制度。

(3)進入施工現(xiàn)場的人員必須佩帶安全帽，穿防滑鞋?，F(xiàn)場臨時搭設(shè)的腳手架、支撐桿必須穩(wěn)固。

(4)土方坍落和滑坡是土釘墻支護施工中易發(fā)生的安全隱患，在危險處應(yīng)設(shè)置醒目的警示標識。施工過程中，要設(shè)專人對邊坡進行監(jiān)測。

(5)施工前，應(yīng)提前做好防雨工作，遇雨天應(yīng)停止施工，并對邊坡及施工用的材料、機具及坡面進行覆蓋防護，雨后復(fù)工前須認真檢查邊坡情況，在決定是否有必要采取措施之后方能施工。

(6)施工現(xiàn)場要及時清理，保持場容整潔、道路暢通。

(7)施工期間應(yīng)嚴格遵守安全用電操作規(guī)程。

(8)認真貫徹執(zhí)行國家有關(guān)安全生產(chǎn)和文明施工的規(guī)定，確保支護施工的順利進行。

6 施工中應(yīng)注意的問題

(1)土方開挖、支護施工應(yīng)分段進行。土方開挖后，應(yīng)盡量減少基坑邊坡暴露時間，遇雨天應(yīng)大面積覆蓋，以防止滑坡。

(2)成孔時，如遇礫石、磚塊、管網(wǎng)或地下構(gòu)筑物，孔位及其下傾角可以調(diào)整。

(3)基坑支護完畢，應(yīng)及時進行后續(xù)施工，同時做好有序排水，以防水滲入坡腳底下。

(4)在支護施工完成至基坑回填之前，如遇暴雨洪水等，必須增加檢測次數(shù)，并采取相應(yīng)的措施，如臨時回填或在坡腳增加堆載，以防止滑坡。如遇重物砸落造成破損，對需要修復(fù)的地方重新噴射混凝土或抹水泥砂漿，防止雨水灌入。