土釘墻在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

管紅兵

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 滁州 239000）

一、工程概括

某通信綜合樓工程項(xiàng)目位于滁州市城南新區(qū)，建筑面積14320m2，地上建筑分主樓和附樓，主樓九層，附樓三層，地下建筑一層，地上建筑面積11391m2，地下建筑面積29290m2，建筑高度43.05m。本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)加筏板，基坑大面積實(shí)際開挖深度為4.05m～4.65m，局部最深開挖8.2m。

（一）地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，基坑開挖范圍內(nèi)土層情況為：

①層雜填土，較松散，由雜填土和耕植土組成，局部含植物根系，層厚1.37m；

②層粘土，硬塑，含氧化鐵、少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，層厚3.9m～7.2m，fak=260kpa；

③層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，硬塑～堅(jiān)硬，頂部部分薄層基本風(fēng)化層土狀，層厚1.9m～3.3m，fak=350kpa，基坑底位于②層粘土與強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖上。

（二）地下水

本場(chǎng)地地下水以填土中的上層滯水為主，水量較少。

（三）周邊環(huán)境

擬建場(chǎng)地南側(cè)為廣告牌，距離地下室外墻邊6.7m，西側(cè)中部有塔吊基礎(chǔ)，距離地下室外墻邊2.9m，近距離內(nèi)無(wú)地下管線，場(chǎng)地情況總體評(píng)價(jià)較好。但由于周圍設(shè)置施工作業(yè)區(qū)、辦公生活區(qū)及土方臨時(shí)堆放場(chǎng)地，可放坡的最大坡度依然有限。結(jié)合本工程基礎(chǔ)施工特點(diǎn)，采用放坡加土釘護(hù)壁支護(hù)的類型，在整個(gè)基礎(chǔ)施工期間，基坑坑壁保持穩(wěn)定，取得了預(yù)期的工程效果。本文結(jié)合該工程支護(hù)施工的有關(guān)情況，介紹土釘支護(hù)施工的方法和要點(diǎn)。

二、土釘支護(hù)概述

（一）土釘墻

所謂土釘墻，是指采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與護(hù)面等組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻主要由三個(gè)部分組成，即土釘體、土釘墻范圍內(nèi)的土體和面層，較為常見的土釘體是由置入土體中的細(xì)長(zhǎng)金屬桿件（鋼筋、鋼管或角鋼等）；面層一般采用噴射混凝土配鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，原位土體是土釘墻支護(hù)體系中重要的組成部分，此外，根據(jù)具體地質(zhì)、水文條件在墻體內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的排水管并穿出面層作為排水系統(tǒng)。

（二）土釘墻作用機(jī)理

土釘墻是以較密間距排列的土釘體作為主要受力構(gòu)件來(lái)加固原位土體，并較大限度地發(fā)揮土體自身強(qiáng)度的一種復(fù)合擋土護(hù)坡結(jié)構(gòu)。土釘體作為原位土加固的細(xì)長(zhǎng)桿件，當(dāng)邊坡土體發(fā)生微小變形時(shí)，在周圍土體與土釘體間的界面粘結(jié)力或摩擦力的作用下，使土釘體承受拉拔、剪切等作用力，同時(shí)，土釘體又反作用于土體，約束土體的繼續(xù)變形的趨勢(shì)。這種土釘體與土體的相互作用，將土體邊坡加固具有一定整體性和穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)。

（三）土釘墻的特點(diǎn)

土釘墻作為一種新型基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，同其他基坑支護(hù)施工方法相比具有如下特點(diǎn)：

①土釘墻能充分利用被加固土體的自重能力，從而降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，減少了支護(hù)結(jié)構(gòu)因承載能力不足而發(fā)生破壞的情況；

②具有結(jié)構(gòu)輕便，柔性大、良好的延展性等特點(diǎn)；

③與土方開挖做到平行作業(yè)，不需要單獨(dú)的施工場(chǎng)地，因而對(duì)施工空間狹小，放坡難度大的場(chǎng)地具有較強(qiáng)的工程適應(yīng)性；

④施工設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，對(duì)周圍環(huán)境干擾較??；

⑤工程造價(jià)相對(duì)較低，與其他支護(hù)類型相比，工程造價(jià)能降低10%～40%左右，經(jīng)濟(jì)效益明顯；

⑥施工速度快，可以做到隨開挖隨支護(hù)，基本不占用施工工期。

可以看出，在各種支護(hù)方案中土釘支護(hù)由于其良好的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性并且施工快捷簡(jiǎn)便，在我國(guó)已經(jīng)得到推廣和應(yīng)用，具有較強(qiáng)的發(fā)展前景。

三、本工程土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程項(xiàng)目所處地質(zhì)和水文基本情況，整個(gè)基坑支護(hù)采用放坡+土釘墻，土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)采用直接在土層中打入Φ18鋼筋，鋼筋嵌入原土層內(nèi)深度1500mm，間距為1600mm，坡面面層掛網(wǎng)鋼筋為準(zhǔn)8@200×200，采用水泥：砂：碎石=1:2:2.5（重量配合比）、厚度為60～100mm的C20細(xì)石混凝土噴射，在土層中設(shè)置Φ50PVC濾水管，濾水管橫向間距不大于1.5米，在土層中深度為1米。

四、土釘墻施工

（一）施工流程

本工程土釘墻施工順序可以概括如下：基坑開挖、平整坡面→設(shè)置土釘→綁扎、固定鋼筋網(wǎng)片→噴射細(xì)石混凝土面層、并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)→設(shè)置排水設(shè)施→驗(yàn)收。

（二）施工方法

本工程土釘墻在各個(gè)階段具體施工工藝如下：

1、準(zhǔn)備工作

1)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)范，熟悉設(shè)計(jì)圖紙，以書面形式讓甲方出據(jù)地下障礙物、管線位置圖，編寫施工專項(xiàng)方案；

2)施工前應(yīng)確定基坑開挖線、軸線定位點(diǎn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)、變形觀測(cè)點(diǎn)等，并在設(shè)置后加以妥善保護(hù)；

3)選擇專業(yè)施工隊(duì)伍，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底，并完成專項(xiàng)施工方案的上報(bào)審批程序；

4)按照施工方案選擇施工機(jī)具與工藝，并檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，安排現(xiàn)場(chǎng)水、電、照明及施工工作面，材料進(jìn)場(chǎng)后做好原材料的檢驗(yàn)與混凝土的試配。

2、基坑土方開挖

1）土方開挖施工前應(yīng)確定基坑開挖線、軸線定位點(diǎn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)、變形觀測(cè)點(diǎn)，并復(fù)核基坑平面圖；

2）當(dāng)用機(jī)械進(jìn)行土方作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動(dòng)，當(dāng)基坑邊線較長(zhǎng)，可自上而下分層分段開挖，每段開挖長(zhǎng)度10～20m；

3）支護(hù)分層開挖深度和施工的作業(yè)順序應(yīng)保證修整后的裸露邊坡能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持自立并在限定的時(shí)間內(nèi)完成支護(hù)，開挖每層后作業(yè)面暴露時(shí)間不得超過(guò)24小時(shí)；

4）為防止基坑邊坡的裸露土體發(fā)生塌陷，對(duì)于易坍塌的土體因地制宜采用相應(yīng)措施；

5）坡面機(jī)械開挖后要采用小型機(jī)械或鏟鍬進(jìn)行切削清坡，以達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的坡度和坡面平整度；

6）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡度開挖，嚴(yán)禁出現(xiàn)反坡現(xiàn)象。

3、設(shè)置土釘

本工程土釘設(shè)置采用直接將土釘鋼筋擊入土體的方法，通過(guò)土釘鋼筋通長(zhǎng)與周圍土體相互接觸，依靠接觸面的粘結(jié)摩擦力與被加固土體形成復(fù)合土體。土釘間距、插入土層深度要符合設(shè)計(jì)要求。

4、面層施工

在噴射面層混凝土前，先按設(shè)計(jì)要求綁扎、固定鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)格允許偏差為±10mm，鋼筋網(wǎng)片應(yīng)牢固固定在邊壁上并符合設(shè)計(jì)規(guī)定的保護(hù)層厚度要求，本工程設(shè)計(jì)要求嵌入土層中的土釘鋼筋端部留設(shè)100mm的彎鉤，以此壓住鋼筋網(wǎng)片。

噴射混凝土的配合比通過(guò)試驗(yàn)確定，并保證所用材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，噴射砼應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)從基坑壁面開挖底層自下而上進(jìn)行，一次噴射厚度為30mm～50mm，噴射時(shí)，噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.8m-1.5m的距離，保持砼表面平整、濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑或流淌現(xiàn)象。噴射砼終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)3～7天。

5、排水設(shè)施施工

水是土釘支護(hù)系統(tǒng)中最為敏感的問(wèn)題，必須充分考慮土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)工作期間地表水及地下水的處理，設(shè)置必要的排水構(gòu)造措施。在基坑頂距離基坑邊1500mm以外設(shè)置截水明溝，防止地表水向下滲流，同時(shí)將噴射混凝土面層延伸到基坑周圍地表構(gòu)成噴射混凝土護(hù)頂構(gòu)造。

基坑邊坡混凝土面層上做泄水孔，間距為1.5m，呈梅花狀分布，采用長(zhǎng)度1m，直徑50mm的塑料排水管，外管口略向下傾斜，泄水管入土端需留出孔眼，入土段應(yīng)采取措施確保泄水管暢通。

為了及時(shí)排除集聚在基坑內(nèi)的滲水和雨水，在距離基坑坡腳500mm處，設(shè)置排水溝和集水井，并根據(jù)施工期間出現(xiàn)的降水情況確定抽水設(shè)備。

6、質(zhì)量驗(yàn)收

根據(jù) 《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）土釘墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，每根土釘?shù)某煽?、拉桿制作及安裝、灌注及噴射混凝土在自檢合格后，由監(jiān)理進(jìn)行中間驗(yàn)收，在工程竣工后，整理所有原始記錄和試驗(yàn)結(jié)果。

7、變形監(jiān)測(cè)

基坑工程施工期間及使用期間應(yīng)有資質(zhì)單位進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為基坑外側(cè)地面沉降及坡頂、周邊道路、圍墻位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為20-30m，方法及質(zhì)量應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在變形區(qū)域以外，位置穩(wěn)定，易于保存的地方，土方開挖和基坑使用期間均需對(duì)基坑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，每開挖一層土方監(jiān)測(cè)一次，雨后要增加一次，基坑開挖到底后3天監(jiān)測(cè)一次，變形穩(wěn)定后一周監(jiān)測(cè)一次，如果變形突然增大應(yīng)加密監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)束語(yǔ)

本工程采用土釘墻作為基坑支護(hù)，在整個(gè)施工期間，基坑保持了安全穩(wěn)定，從而為下一步基礎(chǔ)工程的順利施工提供了安全保證。實(shí)踐再次證明，土釘墻具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

[1]趙志縉，應(yīng)惠清.簡(jiǎn)明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000，4.

[2]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-1999）