土釘支護在深基坑支護工程中的應(yīng)用研究

趙利

摘 要：土釘支護是深基坑支護中最常用的一種支護形式之一。當(dāng)基坑周圍不具備放坡條件、地下水位較低，鄰近無重要建筑或地下管線，基坑外地下空間允許土釘占用時，均可采用這種即經(jīng)濟又安全的土釘支護，以便于滿足安全的前提下節(jié)約投資。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護結(jié)構(gòu)；土釘支護

1 工程簡介

大族創(chuàng)新大廈工程位于深圳高新技術(shù)園區(qū)北區(qū)，總用地面積12488平方米，總建筑面積72179平方米，三棟高層建筑的建筑高度（不含屋頂樓梯間）依次A棟為60.90米、B棟為32.20米、C棟為44.50米，其中地上部分建筑面積：50109平方米，地下部分22070平方米。地上部分由三棟高層建筑組成，地下部分為整體式地下室，其中地下一層為小汽車停車庫，地下二層平時為小汽車停車庫，戰(zhàn)時局部為人防工程。本工程主要結(jié)構(gòu)類型：鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式，抗震設(shè)防烈度：七度?；又ёo采用土釘墻支護，坡面掛HPB6.5雙向鋼筋網(wǎng)噴射C20混凝土100mm厚。

2 土釘支護原理、方法與特點

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，大規(guī)模的高層建筑地下室、地下商場的建設(shè)和大規(guī)模的市政工程的施工都面臨深基坑工程。土釘支護是目前我國城市基坑工程和支護方法最常用的一種。土釘支護通常采用鉆孔后放入帶肋鋼筋并沿孔全長注漿的方法施工。它依靠與土體之間的粘結(jié)力或摩擦力，在土體發(fā)生變形時被動承受拉力作用。一般由密集的土釘群和噴射混凝土面層組成。土釘支護一般適用于地下水位以上的可塑、硬塑或堅硬的粘性土。深度在6m至12米左右的基坑。土釘支護在深基坑支護中有良好的經(jīng)濟性和安全性。

3 土釘支護的基本構(gòu)造

土釘支護結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造除了被加固的土體外，主要由土釘、面層噴射混凝土、及防排水系統(tǒng)三部分組成。

3.1 土釘

土釘在整個復(fù)合結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要的作用，它有效地增大了土體的抗剪強度使本來松散的土體變成整體性比較強的類似加筋土的復(fù)合體。當(dāng)土釘置入土體后，由于釘土之間產(chǎn)生相對位移，從而在釘-土之間產(chǎn)生摩擦力，土釘依靠釘-土之間的摩擦力分擔(dān)了超出原狀土所能承受的過大的應(yīng)力，這種應(yīng)力轉(zhuǎn)移和重分布可以大大推遲和延緩?fù)馏w的塑性流動和滑塌。

土釘主要可分為鉆孔注漿釘與擊入釘兩種，其中前者最為常見。

3.1.1 鉆孔注漿釘

鉆孔注漿釘首先在土中采用機械或人工成孔，置入鋼筋，然后沿全長注漿填充形成鉆孔注漿釘。土釘?shù)某煽追椒ㄔ诤艽蟪潭壬先Q于土體的特點，常用的方法有洛陽產(chǎn)、螺旋鉆、輕型地質(zhì)鉆、沖擊鍾成孔等。為使土釘鋼筋周圍有足夠的漿體保護層，需沿釘長每隔1.5-2米設(shè)置對中支架.土釘宜采用Ⅱ、Ⅲ級鋼筋，直徑一般為16～32mm，置于直徑70～120mm的鉆孔中。注漿材料可采用強度等級不低于M10的水泥漿或水泥砂漿，注漿方式一般采用低壓（≤0.5MPa）重力式注漿，也可采用高壓注漿技術(shù)以增加土釘與土層的粘結(jié)力。土釘與面層的連接一般宜做成由帶螺紋的鋼筋與螺母、鋼墊板組成待注漿體及面層硬結(jié)后用扳手擰緊螺母，也有在面層內(nèi)設(shè)置加強筋，使土釘也加強筋焊接連接的形式。對于永久土釘，一般在鋼筋外還需要加環(huán)氧樹脂防腐涂料或用水泥漿填充密封的波紋塑料保護層，以提高鋼筋防銹蝕能力。

3.1.2 擊入釘

擊入釘一般采用震動、沖擊、液壓等措施將土釘（角鋼、鋼管、鋼筋等）擊（射）入土體中形成土釘。由于不需預(yù)鉆孔，施工速度快，在工程中有一定的應(yīng)用前景但不宜用于密實膠結(jié)土及永久性支護工程中。

（1）普通擊入釘

普通擊入釘即在土體中直接打入角鋼、鋼管或圓鋼等，不再注漿，因此與土體的粘結(jié)強度較低，釘長又受限制。所以一般為短而密的布置，支擋土坡高度也受到限制。

（2）注漿擊入釘

注漿擊入釘即用周圍帶孔的鋼管（工程中多稱“鋼花管”），通常在鋼管周圍鑿孔作為注漿孔眼，并在孔眼邊焊接倒刺制成，擊入土中后，從管內(nèi)通過壁孔漿注漿體滲到周圍土體中，從而提高擊入釘與周圍土體的粘結(jié)力。注漿擊入釘宜用于砂性土中。

（3）高壓噴射注將擊入釘（Jet bolting）

高壓噴射注漿擊入釘是利用高郵頻沖擊震動鍾將土釘擊入土體，同時以高壓（20MPa）把水泥漿從土釘端部的小孔中或通過焊接于土釘上的薄壁管射出進入周圍土中從而提高與周圍土體的粘結(jié)力。高壓噴射注漿擊入釘可適用于各類一般粘土層和砂性土層。

（4）氣動射入釘

用高壓氣體作動力，將土釘射入土中，一般釘徑為25～38mm，長度不超過6m。

4 土釘支護的施工技術(shù)要求

4.1 土釘墻設(shè)計及構(gòu)造。土釘墻設(shè)計及構(gòu)造如下：

（1）土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1；

（2）土釘必須和面層有效連接，應(yīng)設(shè)置承壓板或加強鋼筋等構(gòu)造措施，承壓板或加強鋼筋應(yīng)與土釘螺栓連接或鋼筋焊接連接；

（3）土釘?shù)拈L度宜為開挖深度的0.5～1.2倍，間距宜為1～2m，與水平面夾角宜為5°～20°；

（4）土釘鋼筋宜采用2、3級鋼筋，鋼筋直徑宜為16～32mm，鉆孔直徑宜為70～120mm；

（5）注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度等級不宜低于M10；

（6）噴射混凝土面層宜配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為6～10mm，間距宜為150～300mm；噴射混凝土強度等級不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm；

（7）坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度應(yīng)大于300mm；

（8）當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，應(yīng)采取降水或截水措施；土釘墻墻頂應(yīng)采用砂漿或混凝土護面，坡頂和坡腳應(yīng)設(shè)排水措施，坡面上可根據(jù)具體情況設(shè)置泄水孔。

4.2 土釘施工

（1）土釘墻施工。土釘墻施工可按下列順序進行：應(yīng)按設(shè)計要求開挖工作面，修整邊坡，埋設(shè)噴射混凝土控制標(biāo)志；噴射第一層混凝土；鉆孔安設(shè)土釘、注漿，安設(shè)連接件； 綁扎鋼筋網(wǎng)，噴射第二層混凝土；設(shè)置坡頂、坡面和坡角的排水系統(tǒng)。endprint

（2）土釘成孔。土釘成孔宜符合下列規(guī)定：孔深允許偏差：±50mm；孔徑允許偏差：±5mm；孔距允許偏差：±100mm；成孔傾角偏差：±5%。

（3）上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設(shè)計強度的70%后方可開挖下層土方及下層土釘施工；

（4）基坑開挖和土釘墻施工應(yīng)按設(shè)計要求自上而下分段分層進行。在機械開挖后，應(yīng)輔以人工修整坡面，坡面平整度的允許偏差宜為±20mm，在坡面噴射混凝土支護前，應(yīng)清除坡面虛土。

4.3 土釘注漿

（1）土釘注漿作業(yè)應(yīng)符合以下規(guī)定：注漿前應(yīng)將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈；注漿開始或中途停止超過30min時，應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路；注漿時，注漿管應(yīng)插至距孔底250～500mm處，孔口部位宜設(shè)置漿塞及排氣管；土釘鋼筋應(yīng)設(shè)定位支架。

（2）土釘注漿材料應(yīng)符合下列規(guī)定：注漿材料宜選用水泥漿或水泥砂漿；水泥漿的水灰比宜為0.5，水泥砂漿配合比宜為1：1～1：2（重量比），水灰比宜為0.38～0.45；水泥漿、水泥砂漿應(yīng)拌合均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿、水泥砂漿應(yīng)在初凝前用完。

4.4 噴射混凝土

（1）噴射混凝土作業(yè)應(yīng)符合下列規(guī)定：噴射作業(yè)應(yīng)分段進行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，一次噴射厚度不宜小于40mm；噴射混凝土?xí)r，噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直，距離宜為0.6～1.0m；噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間根據(jù)氣溫確定，宜為3～7h；

（2）噴射混凝土面層中的鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：鋼筋網(wǎng)應(yīng)在噴射一層混凝土后鋪設(shè)，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm；采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應(yīng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設(shè)；鋼筋網(wǎng)與土釘應(yīng)連接牢固。

4.5 土釘墻檢測。土釘墻應(yīng)按下列規(guī)定進行質(zhì)量檢測：

（1）土釘采用抗拉試驗檢測承載力，同一條件下，試驗數(shù)量不宜少于土釘總數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根；

（2）墻面噴射混凝土厚度應(yīng)采用鉆孔檢測，鉆孔數(shù)宜第100㎡墻面積一組，每組不少于3點。

5 結(jié)論

土釘支護是深基坑支護中最經(jīng)濟性的一種支護方式。當(dāng)基坑周圍不具備放坡條件、地下水位較低，鄰近無重要建筑或地下管線，基坑外地下空間允許土釘占用時，可采用土釘支護。在土質(zhì)允許條件下，且對基坑變形要求不高的工程，采用土釘支護與其他支護形式相比方便施工，便于土方機械開挖，可以縮短工期，滿足總進度的要求，是值得推廣的一種支護方法。endprint