土釘墻技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用

武釗宇

（新疆石油工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

土釘墻技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用

武釗宇

（新疆石油工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

摘要：土釘墻支護(hù)是近年發(fā)展起來的用于土體開挖和邊坡支護(hù)的一種新的支擋技術(shù)，是高強(qiáng)度土釘、網(wǎng)噴混凝土面層及原狀土三者共同受力，增強(qiáng)了土體破壞延性，很好地改變了邊坡突然塌方的性質(zhì)，有利于安全施工；在工藝上，采用了邊開挖邊支護(hù)的方法，工作面不受限制，縮短了工期。

土釘墻支護(hù)；深基坑；邊坡檢測

1.工程概況

某工程新建辦公綜合辦公樓，位于城市與農(nóng)村結(jié)合處，建址處海塘內(nèi)、多處集水坑，利用現(xiàn)有魚塘回填而成，回填深度約4m，回填土主要采用附近河溝內(nèi)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和黏質(zhì)粉土，場區(qū)經(jīng)過強(qiáng)夯大面積處理后，回填土性質(zhì)已得到很大提高。場區(qū)內(nèi)污水池基坑南北長63.4m，東西寬21.4m，基坑開挖深度為7.45m。

2.工程地質(zhì)條件

本工程地處河水沖積扇的前部，在古老的基底巖石上部堆積了巨厚的松散層（厚度大于500m），主要是晚更新世（Q3）及全新世（Q4）海相、陸相及海陸相交互地層。在基坑開挖深度范圍內(nèi)主要有以下兩層，各層土的特征分述如下：

第①層素填土：褐色；濕-飽和；松散；以黏性土為主，夾粉土細(xì)砂，含少量碎石、貝殼。層厚4.10m～5.40m左右。

第②層細(xì)砂：灰色；稍密-中密；飽和；局部與粉土、黏性土互含，含少量黏粒。厚層2.60m～9.40m左右。

地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，對應(yīng)的高程為0.30m～1.45m。地下水類型為第四紀(jì)孔隙水，地下水年變幅1.00m左右，大氣降水、海水直接影響地下水位的升降。

3.支護(hù)方案選擇

在深基坑支護(hù)方案選擇上，常見的支護(hù)形式為排樁錨索聯(lián)合支護(hù)方式和土釘墻支護(hù)方案，這兩種方案都能解決開挖后邊坡穩(wěn)定性問題。排樁錨索聯(lián)合支護(hù)方案主要通過鋼筋混凝土護(hù)坡樁和土層預(yù)應(yīng)力錨索共同作用，護(hù)坡樁作為擋土結(jié)果，錨索作為支撐結(jié)構(gòu)，在護(hù)坡樁樁、錨索共同作用下形成穩(wěn)定的排樁支護(hù)形式。土釘墻支護(hù)方案是通過土釘、混凝土面板與邊坡土體形成一個(gè)整體，將土體加固成能自穩(wěn)的重力式的擋土結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性和抗傾覆能力。

對比這兩種不通的支護(hù)方案，排樁支護(hù)方案由于是鋼筋混凝土護(hù)坡樁和土層預(yù)應(yīng)力錨索共同作用，整體穩(wěn)定性好，邊坡變形小，但工程造價(jià)高、施工難度大、施工周期長；土釘墻支護(hù)方案是以提高邊坡土體自身整體穩(wěn)定性為目的，邊坡整體穩(wěn)定性能夠得到有效保證，土釘墻工程造價(jià)低，施工難度小，施工工期短；因此，支護(hù)方案采用土釘墻支護(hù)。

4.土釘墻施工

根據(jù)勘察報(bào)告，地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值，平均滲透系數(shù)取2m/d。靜止水位平均埋深為2.5m計(jì)，基坑最大開挖深度為7.45m，基坑開挖后地下水位降至基坑底1.0m，邊界條件按潛水完整井、均質(zhì)含水層、遠(yuǎn)離邊界概化。采用管井環(huán)形井群結(jié)合引滲井降水，井間距8m，降水井深14m。通過近一周的降水周期，地下水位已降至基坑底1m左右，現(xiàn)場已具備基坑開挖條件。

基坑邊坡采用土釘墻支護(hù)的方案，考慮施工場地和臨時(shí)道路，開挖按1∶0.3進(jìn)行放坡，基坑底部預(yù)留1.2m工作面，共布置5排土釘，土釘長度分別為6m、7m、8m、6m、5m，水平間距為1.5m，豎向間距為1.4m，采用梅花型布置，土釘采用直徑22mm的鋼筋，孔內(nèi)注水灰比0.5的水泥凈漿，詳見表1、圖1。

表1　土釘參數(shù)

圖1　土釘墻剖面圖

施工工藝如下：

土方開挖→修整邊坡→測放土釘位置→土釘成孔、安置土釘→注漿→編鋼筋網(wǎng)→混凝土面層噴射。

（1）土方開挖：分層開挖，分層支護(hù)，邊開挖邊支護(hù)，分層開挖，挖完亦支護(hù)完。土方開挖必須和支護(hù)施工密切配合，上一層土釘完成注漿1天以上方可進(jìn)行下一層邊坡施工作業(yè)面的開挖。開挖時(shí)鏟頭不得撞擊網(wǎng)壁和釘頭，開挖進(jìn)程和土釘墻施工形成循環(huán)作業(yè)。

（2）修坡：要求坡面修理平整，確保噴射混凝土質(zhì)量。

（3）土釘制作、成孔：洛陽鏟人工成孔，孔徑為100mm；置入1F22鋼筋。鋼筋上每隔2m左右焊置一個(gè)對中支架，支架外徑比土釘孔徑小10mm，鋼筋尾部設(shè)置L型彎鉤。

（4）注漿：注漿前將注漿管插入土釘?shù)撞?，從土釘?shù)撞孔{，邊注漿邊拔注漿管，再到口部壓力灌漿。選用規(guī)格為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5，水泥漿按照設(shè)計(jì)拌制，攪拌充分，然后通過擠壓泵注漿。土釘注漿通過兩方面控制，一是注漿壓力控制在0.1MPa，二是單管注漿量。

（5）編制鋼筋網(wǎng)：將Φ6.5鋼筋拉直，鋼筋網(wǎng)片按照設(shè)計(jì)之間距綁扎。土釘成孔后，端部用Φ16螺紋聯(lián)系筋焊接壓在鋼筋網(wǎng)上，使鋼筋網(wǎng)片、土釘連成整體。鋼筋網(wǎng)編扎接長度及相臨搭接接頭錯(cuò)開長度符合規(guī)范要求，在不能滿足規(guī)范要求的，必須用電焊焊接牢固。

（6）噴射混凝土：在土方開挖、修坡之后，鋼筋網(wǎng)編焊完成后，進(jìn)行混凝土噴射。所用水泥為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，石子粒徑5mm～10mm，最大粒徑＜12mm，噴射混凝土經(jīng)驗(yàn)配合比為水泥∶豆石∶中砂重量比=1∶2∶2。噴射時(shí)，應(yīng)按自下而上的順序進(jìn)行，噴頭與噴面應(yīng)垂直，保持0.8m～1.5m距離，面板混凝土厚度80mm。

在本次施工中，由于地層主要是回填土及細(xì)砂層，雖經(jīng)過降水施工，但由于降水周期短，土層中仍存在飽和孔隙水，在進(jìn)行土釘墻施工時(shí)會給土釘成孔、噴射混凝土面板產(chǎn)生不利影響，為了不影響土釘墻的施工質(zhì)量，保證土釘墻整體穩(wěn)定性，在施工中采取了一些有效的質(zhì)量保證措施。

①為保證土釘成孔后注漿質(zhì)量，在注漿時(shí)將注漿管插入到孔底，在一次注漿后兩小時(shí)內(nèi)再進(jìn)行二次補(bǔ)漿，注漿時(shí)保證注漿壓力，確保土釘注漿體質(zhì)量。

②由于土層為細(xì)砂，易坍塌，在進(jìn)行噴射混凝土施工前，可在已修整好的邊坡上噴上一層水泥漿，防止邊坡繼續(xù)坍塌。此外由于地下水的影響，在混凝土面板施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場情況摻入一定量的速凝劑。

③施工各層土釘，如果土層含滯水時(shí)，需在面板中埋設(shè)花管導(dǎo)水，導(dǎo)水管設(shè)置在滲水部位，花管外濾網(wǎng)纏緊，放入孔中后，周邊填充濾料。

5.邊坡監(jiān)測

本基坑邊坡監(jiān)測內(nèi)容以位移和沉降為主，沿基坑周邊布置水平位移觀測點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)，每隔10m布置1點(diǎn)。最大水平位移值僅為5.5mm，最大沉降值為7.2mm。位移及沉降量在土釘墻施工完成5天便趨于穩(wěn)定。

結(jié)語

針對不同的工況和地質(zhì)條件，選擇合適的基坑支護(hù)形式，是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的原則?；又ёo(hù)的本質(zhì)要點(diǎn)就是止水擋土以供坑內(nèi)安全施工，無論是重力式擋墻或非重力式擋墻均是如此，只不過采用的計(jì)算方法和施工工藝各有不同，土釘墻能成功解決了基坑邊坡的強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題。

[1]李斌漢.土釘墻技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用[J].建筑安全，2004，19(11)：35-37.

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