基坑土釘墻支護(hù)施工工藝探究

于 寧

（北京市地質(zhì)工程公司，北京 100143）

基坑土釘墻支護(hù)施工工藝探究

于 寧

（北京市地質(zhì)工程公司，北京 100143）

土釘墻作為一種比較實(shí)用的原位巖土加固技術(shù)，近年來在深基坑支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。本文簡要闡述了基坑土釘墻支護(hù)施工的主要步驟及相關(guān)技術(shù)，分析了深基坑土釘墻支護(hù)主要施工工藝。

深基坑；土釘墻；支護(hù)

我國自1988年起就對土釘墻技術(shù)開始研究推廣，至今已經(jīng)有了20年的歷史。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于邊坡和基坑開挖支護(hù)處理，在基坑支護(hù)工程中有了較為成熟的技術(shù)。土釘墻可應(yīng)用于地下水位低于基坑開挖底面或經(jīng)過降水措施使地下水位低于開挖面的情況。為保證土釘?shù)恼Ｊ┕ぃ翆釉诜侄伍_挖時(shí)應(yīng)能自立穩(wěn)定。土釘適用于有一定粘性的雜填上、粘性土、粉性土、黃土類土及含有30%以上粘土顆粒的砂土邊坡。另外，當(dāng)采用噴射混凝土面層或坡面淺層注漿等穩(wěn)定坡面措施的時(shí)候，為了保證每一切坡臺階的自立穩(wěn)定，也可把土釘墻支護(hù)作為穩(wěn)定砂土邊坡的可選方法。

對標(biāo)貫擊數(shù)低于10擊或相對密實(shí)度低于0．3的砂土邊坡，采用土釘法一般是不經(jīng)濟(jì)的；對標(biāo)貫指數(shù)Ip大于20的粘性土，必須仔細(xì)評價(jià)其徐變特性后，方可將土釘墻用作永久性支擋結(jié)構(gòu)[1]。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層、砂卵石層，其主要原因是成孔困難，土釘施工難度大。土釘墻也不適用于軟土邊坡，這是由于軟土只能提供很低的界面摩阻力；若采用土釘穩(wěn)定軟土邊坡，其長度與設(shè)置密度均需很大的提高，且成孔時(shí)保護(hù)孔壁的穩(wěn)定也較困難，在這些情況下采用土釘?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效益均不理想。

1 土釘墻施工工藝流程分析

土釘墻施工一般按如下流程進(jìn)行操作：施工準(zhǔn)備→測量放線→土方開挖→修理邊坡→初噴→成孔→注漿→掛網(wǎng)→復(fù)噴→排降水→監(jiān)測。

（1）施工準(zhǔn)備

施工前的準(zhǔn)備工作是施工順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的重要保證，要掌握可靠的地質(zhì)資料，了解土的性質(zhì)、地下水位情況、地下有無管線等因素。首先，查明基坑周邊的地層結(jié)構(gòu)和土的物理力學(xué)性質(zhì)，勘察報(bào)告中應(yīng)提供土的重度?，土的內(nèi)摩擦角φ、內(nèi)摩擦角、摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik、土的粘聚力c等相關(guān)參數(shù)。其次，查明地下水類型、埋藏條件及滲透性，分析地下水對基坑開挖、基底隆起和支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，判斷人工降低地下水位的可能性，并評價(jià)地下水對已有建筑物和地面沉降的影響，提供降低地下水位設(shè)計(jì)、施工所需有關(guān)資料。最后，對基坑鄰近建筑物、管線、道路的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，判斷基坑開挖對其影響的程度。勘察報(bào)告中應(yīng)提供鄰近建筑物、管線、道路與基坑的相互關(guān)系、基礎(chǔ)形式及埋置深度等內(nèi)容。完成上述工序以確定土釘?shù)闹睆?、長度、間距等技術(shù)參數(shù)；進(jìn)而制定切實(shí)可行的支護(hù)方案，并對基坑四周的地表進(jìn)行修正；并設(shè)置擋水墻和進(jìn)行硬化，并使其具有向外的坡度，防止地表水流入基坑。在水平方向合理劃分施工段，在豎向合理劃分施工層。

（2）測量放線

根據(jù)基礎(chǔ)施工的要求，確定基坑邊坡的下邊線位置，并根據(jù)坡度大小，放出邊坡的上邊線。每層土方開挖完畢并修整完邊坡后，根據(jù)施工準(zhǔn)備階段制訂的施工方案放出土釘?shù)奈恢镁€，然后進(jìn)行其它工作。

（3）土方開挖

基坑開挖應(yīng)按設(shè)計(jì)要求分段開挖，分層開挖高度由設(shè)計(jì)要求土釘?shù)呢Q向距離確定，超挖不低于土釘向下0.5m；分層開挖長度也宜分段進(jìn)行，分段長度按土體可能維持不塌的自穩(wěn)時(shí)間和施工流程相互銜接情況而定，一般可取10～20m[2]。

（4）修理邊坡

在挖土過程中及時(shí)進(jìn)行側(cè)壁的修補(bǔ)，保證坡度滿足施工要求，因此項(xiàng)工藝直接關(guān)系到面層噴射混凝土的質(zhì)量和材料耗用量，因此要嚴(yán)格按要求施工。

（5）初噴

一般情況下，為了防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層噴射混凝土，根據(jù)地層的性質(zhì)，可以在安設(shè)土釘之前做，也可以在放置土釘之后做。對于臨時(shí)性支護(hù)來說，面層可以做一層，厚度50～150mm。面對永久性支護(hù)則多用兩層或三層，厚度為100～300mm。噴射混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。噴射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm，通常為10mm。對較陡的邊坡噴射砼中宜加砼速凝劑防止噴射砼初凝前大面積塌落。

（6）土釘成孔

土釘成孔前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求定出孔位并作出標(biāo)記和編號。成孔過程中遇有障礙需調(diào)整孔位時(shí)，不得損害支護(hù)原定的安全程度。成孔過程中應(yīng)做好成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出的土體特征、成孔質(zhì)量、事故處理等。應(yīng)將取出的土體與初步設(shè)計(jì)時(shí)所認(rèn)定的加以對比，發(fā)現(xiàn)有較大偏差時(shí)需及時(shí)反饋修改錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。本工程土釘成孔宜采用人工洛陽鏟成孔 。鉆孔后要進(jìn)行清孔檢查，對于孔中出現(xiàn)的局部滲水塌孔或掉落松土應(yīng)立即處理。成孔后應(yīng)及時(shí)安設(shè)土釘鋼筋并注漿。

（7）注漿

注漿材料選擇水泥漿或水泥砂漿為宜。水泥砂漿配合比宜為0.5～1(重量比)，而水灰比宜為0.38～0.45[3]。水泥漿、水泥砂漿的拌合應(yīng)該比較均勻，對于一次拌合的水泥漿或者水泥砂漿應(yīng)在初凝前用完。將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈是注漿作業(yè)前的重要工序，若在注漿過程的停止時(shí)間超過30min，應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路；注漿時(shí)，注漿管應(yīng)插至距孔底250～500mm處，孔口部位宜設(shè)置止?jié){塞及排氣管。土釘鋼筋插入孔內(nèi)應(yīng)設(shè)定位支架，間距2.5m，以保證土釘位于孔的中央。

（8）掛網(wǎng)

在注漿完成之后，依照設(shè)計(jì)要求，需將一定直徑的鋼筋按一定的網(wǎng)距通過焊接固定在坡面上；另外，對于較危險(xiǎn)的坡面，需用金屬件(如槽鋼等)將土釘和坡面連接在一起，進(jìn)而使支護(hù)的強(qiáng)度加深。鋼筋保護(hù)網(wǎng)厚度不宜小于20mm，若采用雙層鋼筋網(wǎng)，其間搭接長度應(yīng)不小于300mm。

（9）復(fù)噴

掛網(wǎng)后，整個(gè)坡面復(fù)噴混凝土，其噴射厚度要求達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（10）排降水

當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，需要采取相關(guān)的降水措施，一般采用輕型井點(diǎn)和管井類井點(diǎn)降水。同時(shí)也要注意坡頂、坡面、坡底地表水的排放，對于坡頂可設(shè)排水溝，并在一定的范圍內(nèi)用混凝土或砂漿護(hù)面以排除地表水；坡面可在混凝土面層中設(shè)置排水管排除面層的積水；坡底也可設(shè)置積水坑，并利用水泵及時(shí)抽走積水。

（11）監(jiān)測

為了保證施工質(zhì)量，需要對支護(hù)工程土釘墻頂面、土體內(nèi)部變形、土釘應(yīng)力、土壓力、面層應(yīng)力等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，一般可設(shè)置測斜管觀測。

以上是一個(gè)比較完善的土釘墻施工流程，但在具體工程施工時(shí)可以根據(jù)工程實(shí)際，調(diào)整相關(guān)施工順序，以優(yōu)化土釘墻施工質(zhì)量。

2 土釘墻施工工藝實(shí)例

（1）工程概況

該建筑工程為小區(qū)住宅樓，高45m，總計(jì)18層，分為地下2層和地上16層；整體為筏板基礎(chǔ)，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)；總建筑面積33000m2，測得該建筑基坑尺寸為南北17.5m 東西45.8m，筏板基礎(chǔ)埋深l0.2m。本工程西側(cè)距城市道路約為36m，北面距已有建筑約42m，西、北兩個(gè)方向場地整體較為寬敞，而東、南兩側(cè)距小區(qū)圍墻僅4.5m，場地極為狹窄。因其離已有建筑距離較遠(yuǎn)，該基坑的開挖對周圍建筑并不會產(chǎn)生影響。

工程所處地區(qū)地勢較為平坦，東部偏高。根據(jù)地質(zhì)勘察，基坑范圍內(nèi)有三層土層，從上到下依次為：①雜填土，比較松散，呈黃褐色或者褐色，平均厚度為4.2m；②粉土，可塑，平均厚度為6.3m；③粉砂，可塑～軟塑狀，濕度飽和，呈淺黃色，平均厚度為4.5m，各土層的詳細(xì)參數(shù)如表1所示。

表1 各土層詳細(xì)參數(shù)

該建筑所處地區(qū)的地下水屬于潛水類型，位于基底以下3m左右，水位較深，在基坑開挖時(shí)可以不考慮地下水的影響。

根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定[4]，結(jié)合本工程實(shí)際情況，基坑邊坡必須采取臨時(shí)性的支護(hù)。西側(cè)和北側(cè)邊坡滿足放坡條件，采用坡率法方法；東側(cè)和南側(cè)不能采取放坡開挖，采用了土釘墻支護(hù)方案。

（2）土釘支護(hù)設(shè)計(jì)

該工程土釘墻剖面如圖1所示。從圖中可以看出，該土釘自上而下共設(shè)有7道，采用梅花形，孔徑為1l0mm。第一道土釘?shù)牟贾梦恢脼樽云马?xiàng)標(biāo)高以下1.60m，水平間距也為1.60m；第二道土釘?shù)膱?jiān)向間距為1.40m，水平間距為1.30m；3、4、5、6、7道土釘?shù)膱?jiān)向間距和水平間距均為1.30m，所有土釘?shù)乃矫鎯A角都設(shè)為8 ，前4道土釘采用Φ18鋼筋，后3道土釘采用Φ22鋼筋。

圖1 土釘墻剖面圖

（3）土釘墻支護(hù)施工

本工程通過3個(gè)開挖階段的土釘墻設(shè)計(jì)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，其結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。工程采用挖掘機(jī)開挖，需離預(yù)定邊坡線0.4m以上。為了避免土方開挖對邊坡壁的原狀土產(chǎn)生擾動，決定基坑開挖按照4.2m、3.3m以及2.5m 3個(gè)階段進(jìn)行。在基坑開挖結(jié)束后，及時(shí)安排人工進(jìn)行邊坡修整。然后立即噴射厚度為40mm第一層砼，并在坡面及時(shí)用水泥砂漿護(hù)坡。土釘成孔完成后要及時(shí)將土釘和注漿管送入孔中，并每隔2.0m沿土釘設(shè)置一對中支架。注漿時(shí)先高速低壓從孔底注漿；當(dāng)水泥漿從孔口溢出后，再低速高壓從孔口注漿。為保證面層與土釘連接的可靠性，按土釘布置間距增設(shè)Φ16的加強(qiáng)筋，并將加強(qiáng)筋與土釘焊接l0d以上。

（4）基坑排水

對于土釘支護(hù)體系范圍內(nèi)的地表進(jìn)行整修，硬化地表。并構(gòu)筑排水溝，以防止地表降水向地下滲透或者注入基坑。在坑底距離邊壁1m設(shè)置排水溝，坑底的積水及時(shí)通過水泵抽出。

（5）施工監(jiān)測

在土釘支護(hù)施工完成之后，為了及時(shí)掌握土釘墻位移速率的變化和位移累積總量，對整個(gè)施工全過程進(jìn)行了位移日觀測，以便對不穩(wěn)定性現(xiàn)象采取相關(guān)處理措施。通過實(shí)際觀測，坡頂位移在l0mm以內(nèi)，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，說明整個(gè)施工工藝是合理的。

3 結(jié)語

通過實(shí)例分析，可以看出土釘墻支護(hù)的施工工藝流程應(yīng)根據(jù)不同的工程實(shí)際，及時(shí)調(diào)整相關(guān)的工序和技術(shù)，土釘墻支護(hù)設(shè)計(jì)及施工需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范實(shí)施，以保證施工質(zhì)量。

[1]葉書麟.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[2] Ye Shulin. Foundation Engineering Example Application Manual [M]. Beijing: China Building Industry Press, 1997.

[3]劉協(xié)強(qiáng),彭振斌.土釘墻支護(hù)在超深基坑中的應(yīng)用[J].工程建設(shè),2007,(8).

[4] Liu Qiang Association, Zhen-Bin Peng. Soil nailed wall in deep foundation application [J]. Engineering construction, 2007, (8).

[5] CECS96:97,基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[6] CECS96: 97, excavation of soil nailing technical specifcation [S].]

[7]JGJl20-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[8] JGJl20-99, building excavation technical specifcation [S].

Discussion on the Soil Nailing Retaining Wall Construction Technology

YU Ning

(Beijing Geo-Engineering Corporation, Beijing 100143)

The soil nailing, as a more practical in situ soil reinforcement technology, in recent years in deep excavation works has been widely used. This technology more and more shows its economic, flexible and effcient features. In this paper the main operation steps and related supporting technology about the Soil Nailing Retaining Wall are analyzed.

Deep excavation; Soil nail wall; Support

TU47

A

1007-1903(2010)04-0045-04

于 寧，男，工程師，主要從事巖土工程施工。