基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝

李 龍

甘肅省投置業(yè)集團有限公司 甘肅 蘭州 730046

目前，在基坑邊坡防護工程中，采用土釘支護時一般都會噴射混凝土，故也叫錨噴支護[1-2]，工藝流程包括先逐層開挖基坑土方，再依次安插一定間距的土釘（鋼筋），以達到土體加筋作用，接著在土坡上綁扎成品鋼筋網，最后噴射混凝土材料形成邊坡面層。采用這種方式進行施工，基坑回筑后的土釘材料直接被埋在土中，既不利于環(huán)保，也無法再利用，造成材料浪費。同時，混凝土消耗大、成本高，且養(yǎng)護時間過長、施工效率低。另外，已施工土釘長期殘留于地下，不利于后期地下空間開發(fā)[3-4]。

針對上述問題，在施工過程中對可回收土釘墻技術進行創(chuàng)新，研發(fā)了可回收土釘墻基坑柔性支護體系[5-6]，并在此基礎上，結合某實際項目具體施工工況，形成了基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝。

1 可回收土釘墻工藝原理

可回收土釘墻基坑柔性支護體系由可回收土釘＋柔性面層組合而成（圖1），其中柔性面層采用防水土工膜和土工格柵。

圖1 可回收土釘墻基坑柔性支護體系示意

具體施工工藝如下：邊坡整理后，進行可回收土釘加固；先在鉆機上安裝好帶有鉆頭的首節(jié)土釘，再將鉆機固定就位并對準設計孔位實施鉆入，完成第1節(jié)土釘鉆入后連接第2節(jié)土釘，再次將其鉆入。土釘節(jié)段之間采取螺栓完成連接，以此將所有土釘鉆入直至設計長度。接著，柔性面層由基坑頂部往下依次攤鋪至基坑底部，在土釘端頭位置處放置角鋼架，起到土釘加強筋的作用，然后逐序放置托盤與螺母，托盤之間焊接連接鋼筋，固定住柔性面層。至此完成該層的土釘施工，接著再往下實施土方開挖并按前述工藝施工下層土釘，直至坡面土釘支護結束，最后在柔性面層外噴涂混凝土防火層?？苫厥胀玲攭尤嵝灾ёo體系回收時，按鉆進的反方向由鉆機旋轉拔出每節(jié)土釘，柔性面層整體回收即可?；厥胀瓿珊?，對拔出后殘留的孔洞實施注漿充填。

2 土釘墻綠色支護特點

1）基坑支護體系由可回收土釘＋柔性面層組合而成，在基坑開挖過程中，工人能快速方便施工基坑支護體系，大大提高了支護效率。施工完成后，基坑支護體系可進行全部回收，大大減少了材料費用，減輕周邊環(huán)境污染。

2）現場應用的土釘均為標準節(jié)段，長度包括1、2、4 m。桿體尾部外凸，頭部內凹，土釘間通過承插連接并用螺栓固定，加大土釘錨固距離，提高適用范圍（圖2）。

圖2 標準節(jié)土釘

3）區(qū)別于常規(guī)的土釘桿體，可回收土釘入土時無需成孔與注漿工序，其外部帶有螺旋絲扣，可直接利用機械旋入土體。采用專用工具將土釘旋入土層，加快施工進度。

4）柔性面層相比于傳統(tǒng)噴射混凝土面層，只消耗少量混凝土，節(jié)約了資源，且不會產生較大的揚塵與噪聲問題，利于安全文明施工。

5）土釘面層采用防水土工膜、土工格柵互相搭配使用，能充分發(fā)揮材料各自特點。前者能避免雨水滲入邊坡土體，避免土體受水浸泡后失穩(wěn)；后者具備一定的張力，能有效釋放土體產生的膨脹力，分擔土釘所受的荷載力。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工流程如圖3所示。

圖3 可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 基坑降水

土方開挖前按設計方案實施降水工作，要求水位降低至相應開挖土層底標高以下至少0.5 m，防止地下水突涌風險，保證基坑施工安全。

3.2.2 邊坡開挖及修整

1）按照基坑開挖專項方案進行土方開挖，采取分層開挖時，應由專人實施指揮，保證坡面按照設計的坡度修整平順，無尖銳突出物或其他雜物，便于后續(xù)坡面上鋪設柔性面層材料。

2）基坑挖深視施工現場的土質條件而定，一般為2～3 m，不得超挖。

3）考慮現場邊坡土層性質、自穩(wěn)定時間以及土方外運速度等因素，綜合確定土方一次開挖長度。在地層條件良好時一次開挖長度可為18 m左右，否則應適當縮短土方一次開挖長度。

4）在現場土方開挖過程中，應注意土體類型是否與勘察方案中的一致，如出現不一致或特殊情況，應報告相應專業(yè)工程師進行分析，確保土方開挖安全順利。

3.2.3 可回收土釘施工

1）在土釘旋入施工前，應在坡面上準確定位出鉆進孔位，偏差不得大于150 mm。定位時，可采取縱橫向網格測定的方法，對照相應編號確定待施工孔位。

2）先在鉆機上安裝好帶有鉆頭的首節(jié)土釘，再將鉆機固定就位并對準設計孔位實施鉆入，鉆入角度偏差小于1°。完成首節(jié)土釘鉆入后按構造要求連接第2個標準節(jié)土釘，再次將其鉆入，以此循環(huán)，直至土釘設計長度。

3）現場應用的土釘均為標準節(jié)段，土釘之間通過承插連接并用螺栓固定。

3.2.4 混凝土壓頂施工

1）坡頂1～2 m范圍內綁扎φ6 mm@250 mm單層雙向鋼筋網，并在端部插入短鋼筋固定，再立模澆筑厚80 mm混凝土。

2）為增強柔性面層錨固強度，防水土工膜、土工格柵一端利用坡頂短鋼筋錨固，并用鋼筋網蓋壓，另一邊在坡面上圈起留待后續(xù)攤鋪。

3.2.5 柔性面層鋪設

1）修坡。面層施工前應再次對坡面進行適當修整，防止坡面鋒利塊石刺破面層，尤其對爆破開挖的巖石邊坡。

2）防水土工膜攤鋪。圈起的防水土工膜部分展開，在防水土工膜與土釘接觸處，用剪刀裁出相應大小孔洞，把防水土工膜孔洞穿入土釘與土體緊密相貼。防水土工膜鋪設應平整拉緊，采用尼龍繩對坡面的分幅復合土工膜進行縫合處理，搭接長度≥250 mm，保證形成整體。

3）土工格柵攤鋪。土工格柵鋪在防水土工膜上，并穿過土釘，土工格柵按設計邊界線進行攤鋪，直至基坑底部。土工格柵鋪設應平順張緊，搭接長度≥200 mm，搭接采用鍍鋅鐵絲綁扎連接。

3.2.6 支護體系固定

1）龍骨安裝。將角鋼架安裝在土釘端頭上，角鋼龍骨可起到加強筋作用，角鋼之間采用綴板固定，間距0.5 m。角鋼與土釘孔之間的空隙灌注M5水泥砂漿，逐序放置托盤、固定螺母（圖4），緊壓柔性面層，使得柔性面層緊密土層壓在坡面上。

圖4 角鋼龍骨安裝平面示意

2）連接鋼筋焊接。采用φ8 mm的光圓鋼筋作為連接鋼筋，焊接在相鄰2個托盤上，形成一個網狀的連接結構。

3.2.7 混凝土防火層施工

在已完成基坑支護面上噴射混凝土，厚度10 mm。

3.2.8 排水系統(tǒng)施工

對基坑邊坡坡頂周邊位置土體采取硬化整平處理，并于合適位置布置截水溝，避免水流沖刷坡面。為防止坡底泡水，在離開邊坡約1 m位置，于基坑坡底布設排水溝與集水井，收集積水后及時將其排出。

3.2.9 支護體系回收

1）土釘回收?；娱_挖后，實施回筑過程中，先拆卸螺母與托盤，切斷連接鋼筋，再通過鉆機將土釘反向旋出，收回的土釘可繼續(xù)用于下一項目，實現回收再利用。

2）柔性面層回收。拔出土釘后，按順序回收土工格柵及防水土工織物。

4 效益分析

本工法采用可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工工法，既保證施工安全，又縮短項目工期，社會效益顯著。同時，相比傳統(tǒng)土釘墻施工方式，經濟效益分析如下：

1）傳統(tǒng)鋼筋混凝土面層需進行坡面初噴、鋼筋網施工、混凝土噴射、等強養(yǎng)護等工序，周期長，本工法采用柔性面層鋪設，縮短了混凝土噴射和養(yǎng)護時間，可節(jié)約工期約15%，且柔性面層工后可回收，節(jié)約材料費2%左右。

2）與普通土釘不同，本工法采用可回收土釘，其表面帶有螺紋，可直接采用機械旋入土體，不需要實施孔內注漿，只需采用專用工具將土釘旋入土層即可，大大加快了施工進度，可縮短工期約11%左右，節(jié)約材料費4%左右。

上述2個特點明顯地區(qū)別于常規(guī)方法，所產生的經濟效益可降低工程造價13%～16%。因此，本工法具有較好的社會效益與經濟效益。

5 應用工程案例

某工程位于我國西部地區(qū)，擬建建筑物包括居民樓、購物大廈以及地下停車庫等。其中地下停車庫的建筑面積約為35 000 m2。該工程的基坑挖深普遍在4～9 m之間，適合采用土釘墻支護，支護周長約1 000 m，設計使用期限為1年。本工程南邊的地下停車庫外墻邊線距離用地紅線較遠，現場施工場地較充裕，具備放坡支護條件。因此，本工程擬在基坑南側的其中某區(qū)段采取基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝，摒棄傳統(tǒng)的混凝土材料形式。

在基坑開挖過程中，工人能快速施工基坑支護體系，基坑穩(wěn)定可控，邊坡最大水平位移為8.98 mm，最大沉降值為7.80 mm，均在安全范圍內。施工完成后，基坑支護體系可進行全部回收，大大減少材料費用，減輕周邊環(huán)境污染。該工藝在保證基坑安全的前提下，既縮短了施工工期，也節(jié)約了支護費用，取得了良好的綜合實施效益。

6 結語

本工法基坑支護體系由可回收土釘＋柔性面層組合而成，采用的可回收土釘可根據實際需要進行加長處理，加大了可回收土釘錨固距離，提高了適用范圍。柔性面層相比于傳統(tǒng)噴射混凝土面層，只消耗少量混凝土，節(jié)約了資源，同時柔性面層施工污染小、速度快、造價低，不會產生揚塵與噪聲問題，在同類項目中推廣前景廣闊。