談土釘墻技術(shù)在公路深基坑中的應(yīng)用

沈 偉

(河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000)

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談土釘墻技術(shù)在公路深基坑中的應(yīng)用

沈 偉

(河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000)

介紹了土釘墻技術(shù)的原理及適用范圍，論述了土釘墻技術(shù)在公路深基坑中的施工工藝流程，總結(jié)了土釘墻施工的注意事項，指出土釘墻施工周期短、成本低、工藝簡便等特點，應(yīng)用前景廣闊。

公路，土釘墻，深基坑，支護(hù)

1 土釘墻技術(shù)概述

1.1 土釘墻技術(shù)特點以及工作原理

土釘墻支護(hù)技術(shù)是針對原位土進(jìn)行有效加固的一種新型技術(shù)，其主要包括原位土、插入原位土中的土釘和噴射混凝土層[1]。該技術(shù)主要利用原位土體自然穩(wěn)定的能力，并能有效提升邊坡土抗傾覆、抗變形以及抗滑移能力，這樣可以有效減小土體側(cè)向的變形程度，并可有效保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與其他深基坑抗邊坡技術(shù)相比，這種技術(shù)具有施工周期相對較短、施工簡便以及施工成本低等特點。該技術(shù)工作原理大致包括以下4個方面：首先是土釘對復(fù)合型土體的骨架箍束作用；其次是土釘分別承擔(dān)相關(guān)載荷；接下來土釘承受應(yīng)力過程可實現(xiàn)應(yīng)力傳遞以及擴(kuò)散；最后土釘對土層的約束作用。

1.2 土釘墻技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和適用范圍

我國公路施工技術(shù)的快速發(fā)展，使得土釘墻技術(shù)在公路深基坑施工方面的應(yīng)用相對廣泛。但現(xiàn)階段，與世界先進(jìn)水平相比，我國土釘墻技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的開發(fā)能力仍具有一定的差距。當(dāng)前很多發(fā)達(dá)國家已將土釘墻技術(shù)廣泛應(yīng)用在公路施工過程中，如英國、美國和法國等。我國土釘墻技術(shù)研發(fā)起步相對較晚，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對公路施工的質(zhì)量要求相對嚴(yán)格，其需要依據(jù)良好的交通環(huán)境從而獲得較多經(jīng)濟(jì)效益。目前我國土釘墻技術(shù)實際應(yīng)用已初具規(guī)模，其主要應(yīng)用在地下連續(xù)墻、鋼筋混凝土灌注樁和錨桿擋墻等方面。這種技術(shù)的適用范圍:建筑物高度小于15 m的基坑和邊坡施工。實際應(yīng)用階段，其適用高度為6 m～11 m，而斜面坡度需控制在60°～90°區(qū)間內(nèi)。

2 土釘墻技術(shù)在公路深基坑施工階段的具體應(yīng)用

2.1 制定具體支護(hù)方案

土釘墻技術(shù)主要用于公路深基坑支護(hù)，首先技術(shù)人員需要依據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況制定具體的施工方案。一般來說，土釘墻技術(shù)實際應(yīng)用過程中，深基坑內(nèi)部不能存在支撐物，所以傳統(tǒng)排樁中加設(shè)鋼管實施墻體支護(hù)的方法不能應(yīng)用在深基坑支護(hù)作業(yè)。這是因為實際施工過程中，施工人員應(yīng)保證邊溝損害程度相對較低，所以不可采用上述方法進(jìn)行墻體支護(hù)。因此通過對整體施工過程、水平支撐以及打樁損害程度等方面的綜合考慮，并且兼顧支護(hù)完成后深基坑穩(wěn)定性和安全性，土釘墻技術(shù)已成為深基坑支護(hù)較為合適的施工方法。

2.2 土釘墻技術(shù)具體工藝流程

土釘墻技術(shù)采用的土釘細(xì)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，其具體工藝流程主要分為以下6道工序：

1)土料開挖。土料開挖作業(yè)階段，由于很多深基坑工程差異性較大，施工人員采用分層施工方式。為了保障開挖作業(yè)操作穩(wěn)定性，實際施工階段，施工人員應(yīng)對開挖深度和高度實施自主選擇設(shè)計[2]。這是因為實際開挖過程分為若干個工作層面進(jìn)行具體施工，而各個工作層面的挖掘深度各不相同。一般來說，第一層深度為3 m，第二層開挖深度小于第一層深度，其通常為2.4 m。

2)鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，施工人員選擇潛孔鉆成孔或跟管鉆進(jìn)設(shè)備成孔等方式，實際作業(yè)前，施工人員根據(jù)相關(guān)設(shè)計選定合適的孔位，并做出相應(yīng)標(biāo)記，同時還要檢驗鉆桿角度位置，從而保證鉆桿水平方向誤差在±50 mm范圍內(nèi)，而垂直方向誤差在±100 mm以內(nèi)。作業(yè)過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)控制鉆進(jìn)速度，從而防止出現(xiàn)卡鉆問題。同時還要將土完全倒出后才能進(jìn)行拔鉆桿，這樣可以減少孔內(nèi)虛土，并且還可提升鉆進(jìn)效率。

3)錨桿加工和下放。通常錨桿主要作為土釘桿體，其使用套管進(jìn)行連接，并在沿桿體軸線方向間距1.5 m設(shè)置居中支架，這些支架需將一定尺寸的鋼筋彎成弧形，再與土釘進(jìn)行連接。當(dāng)完成鉆孔作業(yè)后，施工人員應(yīng)及時安裝已制作好的錨桿，而實際下放作業(yè)前，技術(shù)人員應(yīng)對錨桿組裝質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測，保證其相關(guān)參數(shù)符合設(shè)計要求，尤其需要檢查桿體是否出現(xiàn)扭曲變形的情況，如出現(xiàn)這種情況則需要及時進(jìn)行更換。

4)注漿。通常施工人員使用注漿機(jī)進(jìn)行壓注水泥漿，水泥漿的水灰比大致為1∶1，孔口注漿壓力為0.5 MPa～1.0 MPa。如施工區(qū)域的地下水相對較大時，通常使用水泥—水玻璃漿液，水泥漿和水玻璃體積比為1∶0.5，水玻璃為35Be′。通常上述參數(shù)需根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行適度調(diào)整。一般來說，注漿作業(yè)階段，施工人員應(yīng)將注漿管插入孔底100 mm～150 mm，而注漿泵壓力則應(yīng)在0.5 MPa～0.8 MPa范圍內(nèi)，這樣可使得漿液通過注漿管緩慢注入到孔底，當(dāng)水泥漿液液面升至孔口時，采取穩(wěn)壓注入3 min～5 min后停止注漿并進(jìn)行封堵孔口，如出現(xiàn)漿液硬化但沒能注滿錨固體時,需要進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)漿。實際注漿過程中，施工人員需要對漿液進(jìn)行循環(huán)攪拌，并且保證隨攪隨用，通常循環(huán)攪拌漿液時間需大于2 min，同時要求漿液在初凝前必須全部用完。

5)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。通常土釘墻技術(shù)使用鋼筋網(wǎng)，其網(wǎng)格為20 cm×20 cm網(wǎng)片，再由人工進(jìn)行安裝。實際安裝過程中，施工人員需要將鋼筋網(wǎng)片點焊在土釘桿體上，一般來說，網(wǎng)片應(yīng)貼近坡面進(jìn)行鋪設(shè)，而鋼筋網(wǎng)貼近巖面一側(cè)需保留2 cm～3 cm的保護(hù)層。

6)噴射混凝土。通常噴射混凝土作業(yè)主要使用混凝土濕噴機(jī)，其基本作用原理為濕噴工藝。而噴射混凝土的作業(yè)順序為：前

期準(zhǔn)備→施噴面處理→攪拌→裝運(yùn)→加速凝劑→材料和設(shè)備配置以及現(xiàn)場施噴等[3]。噴射混凝土作業(yè)要點為:土料開挖作業(yè)完成后，施工人員需要對巖面進(jìn)行初噴混凝土，這樣可以有效避免巖體出現(xiàn)松弛情況。噴射作業(yè)前，施工人員還需設(shè)置控制噴鹼厚度標(biāo)識，對危石以及巖面進(jìn)行檢查，當(dāng)受噴面出現(xiàn)涌水和淋水等情況時，還需做好相應(yīng)的引排水工作。通常噴射機(jī)需安裝在較為安全的區(qū)域，如設(shè)置在不良地質(zhì)地段，則需要專門人員對坡面變化情況進(jìn)行實時監(jiān)控。一般來說，混凝土噴射壓力應(yīng)在0.10 MPa～0.12 MPa范圍內(nèi)，并且首次噴射的混凝土達(dá)到初凝后，才可進(jìn)行下一層的噴射，而首次噴射混凝土厚度需超過50 mm。實際作業(yè)階段，施工人員需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計參數(shù)以及施工規(guī)范，選用合適的噴射混凝土配比以及噴射方法，而新噴射混凝土終凝2 h后，施工人員應(yīng)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

3 土釘墻技術(shù)在深基坑施工中的注意事項

1)分區(qū)分層、邊挖邊護(hù)。通常深基坑開挖作業(yè)階段，施工人員不能一次開挖過深，同時也不能一次性開挖面積過大，其需要采用分區(qū)分層開挖方式，并且還需控制開挖深度保持在1.2 m～2.0 m范圍內(nèi)。施工人員進(jìn)行開挖作業(yè)的同時，其可同步進(jìn)行土釘墻作業(yè)，這樣可以避免坑壁出現(xiàn)一定程度的變形，從而降低坑體發(fā)生坍塌概率。2)及時排水、禁止堆載。一般來說，地表水以及地下水都會使得土釘出現(xiàn)失效情況，進(jìn)而導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低，因此深基坑開挖作業(yè)前，施工人員需要做好地面排水設(shè)施，這樣可以有效避免地表水對邊坡的侵蝕，并能防止其流入基坑。當(dāng)出現(xiàn)地下水位超出基底的情況時，施工人員需提前采用相應(yīng)的降水措施，只有將地下水位降低至基底以下，才可進(jìn)行相應(yīng)的深基坑開挖作業(yè)，同時基坑內(nèi)的滲水以及雨水均需及時進(jìn)行引排。尤其需要注意的是深基坑周邊禁止堆載，機(jī)械車輛需與深基坑開口線保持5 m以上的距離，這樣可以有效防止堆載過多導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定被破壞的問題。3)保證相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測。深基坑開挖作業(yè)前，技術(shù)人員需在深基坑周圍布設(shè)一定數(shù)量的觀測點，并根據(jù)設(shè)計規(guī)范以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測量原始數(shù)據(jù)。同時深基坑開挖以及土釘墻技術(shù)應(yīng)用過程中，需要安排專門技術(shù)人員對基坑邊沿的沉降以及位移進(jìn)行實時監(jiān)控，如出現(xiàn)變形程度超過警戒值時，技術(shù)人員應(yīng)及時進(jìn)行預(yù)警，并將相關(guān)信息反饋給上級相關(guān)部門。

4 結(jié)語

土釘墻技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)性高、效果好的公路深基坑支護(hù)技術(shù)，其已在我國得到一定程度應(yīng)用，這種技術(shù)需要施工人員做好各個作業(yè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)督工作，這樣才能有效保障公路深基坑支護(hù)施工質(zhì)量，從而促進(jìn)土釘墻技術(shù)在我國范圍內(nèi)的大范圍推廣。

[1] 溫艷芳,寧連旺.復(fù)合土釘墻深基坑支護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究[J].混凝土與水泥制品,2013(9)：39-42.

[2] 李永濤,張志增,李仲奎,等.地下洞室不同開挖方案的對比分析[J].中原工學(xué)院學(xué)報,2014(6)：158-160.

[3] 李建軍.高速公路隧道濕噴高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2016(1)：119.

On application of nailing wall technique in deep foundation pits in roads

Shen Wei

(HenanFirstHydraulicEngineeringBureau,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the principle for the nailing wall technique and its applied scopes, indicates its construction craft procedure in the deep foundation pits of roads, sums up the precautions in the nailing wall construction, and points out its features with short construction periods, lower cost, and simple crafts, so it has broader application future.

road, nailing wall, deep foundation pit, support

1009-6825(2016)13-0148-02

2016-02-23

沈 偉(1966- )，男，高級工程師

U416.1

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