土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)的區(qū)別

楊　征

摘要：土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)因其在支護(hù)施工中的可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)代的邊坡基坑及隧道等支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)在型式上是相似的，但也有各自的特征和使用范圍。文章通過對(duì)土釘墻支護(hù)和噴錨支護(hù)的構(gòu)造組成和作用機(jī)理的分析，闡述了兩者各自的優(yōu)劣特點(diǎn)和適用范圍，以指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用中的正確選擇。

關(guān)鍵詞：土釘墻支護(hù)；噴錨支護(hù)；擋土支護(hù)技術(shù)；錨桿；錨索

中圖分類號(hào)：TU942

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)17-0179-02

土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)因其在支護(hù)施工中的可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)代的邊坡基坑及隧道等支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)(特別是非預(yù)應(yīng)力錨桿噴錨支護(hù))在型式上是相似的，都是在開挖邊表面鋪鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，并在其上成孔然后安設(shè)錨釘或錨桿(索)。二者從表面看有著很多相似之處，具有共性一面；另一方面，各自又有各自的特征和使用范圍，具有個(gè)性的一面。由于二者的共性和個(gè)性，使我們?cè)趹?yīng)用中有選擇的可能性和必要性，而且能夠借鑒兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，以滿足各種復(fù)雜施工現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境的要求。其實(shí)，這種所謂的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中是較普遍的?，F(xiàn)在先對(duì)二者進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，然后在此基礎(chǔ)上得出二者的異同點(diǎn)及適用條件。

一、土釘墻

土釘支護(hù)(soitnailing)，是新興的擋土支護(hù)技術(shù)，最先用于隧道及治理滑坡，20世紀(jì)90年代在基礎(chǔ)深基坑支護(hù)中應(yīng)用。土釘墻是將短而密的土釘(鋼筋、鋼管)置入被支護(hù)的土體中，通常輔之以噴射混凝土面層。被支護(hù)土體置入土釘后得到加固改善而形成土釘墻。土釘墻是抵抗其后土壓力的承載體，近似于重力式擋土墻。土釘墻后的土壓力是使土釘墻變形、位移、傾覆的動(dòng)力。土釘?shù)拈L(zhǎng)度取決于基坑的深度和土質(zhì)情況，一般為基坑深度的0.5～0.8倍。

土釘支護(hù)工藝，可以先錨后噴，也可以先噴后錨。噴射混凝土在高壓空氣作用下，高速噴向噴面，在噴層與土層間產(chǎn)生嵌固效應(yīng)，從而改善了邊坡的受力條件，有效地保邊坡穩(wěn)定；土釘深固于土體內(nèi)部，主動(dòng)支護(hù)土體，并與土體共同作用，有效地提高周圍土的強(qiáng)度，使土體加固變?yōu)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，從而使原來的被動(dòng)支護(hù)變?yōu)橹鲃?dòng)支護(hù)；鋼筋網(wǎng)能調(diào)整噴層與錨桿應(yīng)力分布，增大支護(hù)體系的柔性與整體性。

土釘支護(hù)的施工工藝流程是：按設(shè)計(jì)要求開挖工作面，修正邊坡；噴射第一層混凝土；安設(shè)土釘(包括鉆孔、插筋、注漿、墊板等)；綁扎鋼筋網(wǎng)、留搭接筋、噴射第二層混凝土；開挖第二層土方，按此循環(huán)，直到坑底標(biāo)高。

土釘施工機(jī)具采用螺旋鉆、沖擊鉆、地質(zhì)鉆、洛陽鏟等。其施工要點(diǎn)是：按設(shè)計(jì)圖的縱向、橫向尺寸與水平面夾角進(jìn)行鉆孔施工；鋼筋要平直、除銹、除油；注漿材料用水泥或水泥砂漿，水泥砂漿配合比為1:1—1.2(重量比)，水灰比宜為0.4—0.45；注漿管插到距孔底250～500mm，為保證注漿飽滿，在孔口設(shè)止?jié){塞：土釘應(yīng)設(shè)定定位器，以保證鋼筋的保護(hù)層厚度。

土釘支護(hù)適用于水位低的地區(qū)，或能保證降水到基坑面以下；土層為粘土、砂土和粉土；基坑深度一般在15m左右。

二、噴錨支護(hù)

噴錨支護(hù)(shot-anchoring protection)，其形式與土釘墻支護(hù)類似，亦是在開挖邊表面鋪鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，并在其上成孔，但不是埋設(shè)土釘，而是錨桿，借助錨桿與周圍土體間的粘聚力，使與邊坡土體形成復(fù)合體共同工作。

噴錨支護(hù)是以圓弧滑動(dòng)面以內(nèi)的土體為研究對(duì)象，將其分成若干個(gè)垂直的土條，該土體的自重w土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)因其在支護(hù)施工中的可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)代的邊坡基坑及隧道等支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)(特別是非預(yù)應(yīng)力錨桿噴錨支護(hù))在型式上是相似的，和該土體上的地面荷載是該土體下滑失穩(wěn)的動(dòng)力，而圓弧滑動(dòng)面上的總抗剪力和作用于該土體上的總錨固力是該土體下滑失穩(wěn)的抗力。被研究的土體沿滑動(dòng)面下滑的平衡狀態(tài)是：下滑抗力≥下滑動(dòng)力。

噴錨支護(hù)實(shí)際上可分為兩大部分：一部分是噴混凝土；一部分是設(shè)錨桿。在基礎(chǔ)開控后，將巖石或土體表面清理，然后立刻噴上一層厚3～8cm的混凝土，防止圍巖或土體過分松動(dòng)。如果這層混凝土不足以支護(hù)圍巖，則根據(jù)情況及時(shí)加設(shè)錨桿，或再加厚混凝土的噴層。

噴混凝土的施工工序是：首先清理支護(hù)面(為了提高噴層與支護(hù)面的粘結(jié)，并減少回彈，有的國(guó)家在巖體表面先噴一層厚約1cm、水灰比較小的砂漿，或噴2～3cm含水泥量較高的混凝土)。噴完底層后，即可分層噴混凝土，每層厚度約3～8cm，每層噴完之后，應(yīng)將回彈、松散料加以消除。每層噴完之后，頭7d內(nèi)應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，正確的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度所必不可少的。第一層噴完之后，常加設(shè)錨桿，再掛鋼筋網(wǎng)，然后再噴第二層以至第三層混凝土。

噴混凝土的方法有“干噴”、“濕噴”兩種。干噴是將水泥、砂、小石等干料拌和好，裝入噴射機(jī)中，用壓縮空氣通過輸料管，把拌和物送到噴嘴處加上溶有速凝劑的水，噴射出去；濕噴是將水泥、砂、小石及水等拌和好，裝入噴射機(jī)中，送到噴嘴處，在噴嘴處再加上溶入水的速凝劑噴射出去。上述兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前我國(guó)多數(shù)工地仍然采用干噴。

混凝土配比一般為水：水泥：砂：石：速凝劑為0.35～0.5:1:2:2:0.03。正確選用配合比和正確操作養(yǎng)護(hù)是提高混凝土強(qiáng)度的基本方法。此外，還可以在噴射混凝土中加入鋼纖維，這樣將大大改變噴混凝土層的韌性及抗拉強(qiáng)度，使之能夠承擔(dān)較大的荷載。

錨桿與錨索有各種不同的形式。按材料分，有金屬錨桿、木錨桿；按受力情況分，有不加預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿與錨索各有不同，錨桿一般都較短，不超過10m，錨索則可以較長(zhǎng)，如有的長(zhǎng)達(dá)30～40m；錨桿一般受力較小，每根錨桿幾噸至十余噸，錨索受力則較大，一組錨索受力可達(dá)幾十噸甚至上百噸。

所有各種錨桿錨索均要求先鉆孔，然后才能安設(shè)。錨桿的孔徑較小，鉆孔的費(fèi)用較小，一般間距較??；錨索要求的孔徑較大，可大到150mm，鉆孔的費(fèi)用較大，一般間距較大。錨桿與錨索的類型多樣，主要有楔縫桿、漲殼式錨桿、倒楔式錨桿、開縫管式錨桿、樹脂錨桿、砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索等。

三、二者的區(qū)別

由以上兩種結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)造和作用機(jī)理可以看出，正是因?yàn)閲婂^支護(hù)和土釘墻支護(hù)的作用機(jī)理不同，設(shè)計(jì)思想和方法也不同，造成了支護(hù)的適用對(duì)象范圍的不同，從而也造成了造價(jià)的不同。

土釘墻是埋設(shè)土釘，使邊坡與土體形成復(fù)合體共同工作，適用于無水的基坑，起主動(dòng)嵌固作用，增加邊坡的穩(wěn)定性，基坑深度不宜大于12m。噴錨護(hù)壁埋設(shè)的是錨桿(預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力)，主要利用的是錨桿與周圍土體之間的粘聚力。噴錨支護(hù)一般用于土質(zhì)不均勻、不穩(wěn)定土層、地下水位較低、埋置較深、基坑深度在18m以內(nèi)時(shí)采用；對(duì)硬塑土層，可適當(dāng)放寬；對(duì)風(fēng)化頁巖、頁巖開挖深度不受限制，但不適用于有流砂土層和淤泥質(zhì)土采用。目前，噴錨支護(hù)已廣泛采用，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)適用于礦山井巷交通“隧道”、水工“隧洞”和各類“洞室”等地下工程，也適用于大部分巖土邊坡錨噴支護(hù)的施工。

設(shè)計(jì)的錨桿一般是鋼絞線束。土釘墻不施加預(yù)應(yīng)力，錨桿可施加預(yù)應(yīng)力。土釘全長(zhǎng)范圍內(nèi)受力，錨桿分為自由段和錨固段。土釘復(fù)合整體作用，個(gè)別失效，整個(gè)土釘墻影響不大；而各錨桿為重要受力部位，失效影響范圍大。土釘墻面板基本不受力，錨桿護(hù)墻面板和立柱受力較大。

土釘墻與噴錨支護(hù)相比，前者構(gòu)造較簡(jiǎn)單、成本相對(duì)要低些，一般適用于土質(zhì)較好、放一定坡度的情況；后者在不適宜有較大放坡的情況下采用，且后者要求錨桿前端嵌入堅(jiān)實(shí)可靠的巖土層，才能起到支護(hù)的作用，要不然就轉(zhuǎn)化為土釘墻了。

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作者簡(jiǎn)介：揚(yáng)征(1980-)，女，北京人，北京交通大學(xué)工程師。研究方向：基本建設(shè)項(xiàng)目施工技術(shù)和工程項(xiàng)目管理。