土釘墻圍護技術在基坑工程的應用

土釘墻是將做為土釘的鋼管打入加固的基坑側壁土體中，通過管內注入水泥漿液，使其內固段深固于滑移面之外的土體內部，外固端同噴網面層聯為一體形成的支護結構。由于其施工簡便、快速及時、隨挖隨支、挖完支完等特點，在軟土地區(qū)的一些深基坑圍護中應用了土釘墻技術。

1.工程概況

某工程需要開挖約6m基坑，工程自然地坪標高為8.9m，坑底標高為2.94 m。該工程四周場地狹小，不能直接放坡開挖，需要進行基坑支護。經驗算，水泥攪拌樁、松木樁不能滿足抵抗土體壓力的要求，若采用沉管灌注樁和攪拌樁相結合的方案，不但工期長，而且造價相對較高，綜合比較后決定采用土釘墻支護技術。

2.主要施工方法及技術措施

施工工藝流程：測量、放線定位→開挖工作面、修整邊坡→土釘的施工→綁扎鋼筋網、連系筋→噴射混凝土。

2.1 測量、放線定位。

先用測量儀器準確定出水池外壁軸線位置，預留工作面，用石灰標出開挖線。

2.2 開挖工作面、修整邊坡。

土方應按分層、分段、對稱、均衡的原則進行開挖，每層土方開挖高度應小于1.5m，邊坡預留15～20cm，厚土層用人工開挖并修整坡面后進行土釘支護。

圖1 土釘豎向布置示意

2.3 錨桿（土釘）施工方法的確定

根據設計圖紙，土釘墻的錨桿所處的土層為填土層和粉質粘土層，且多處于粉質粘土層。錨桿所處土層低于地下水位，由此可選定錨桿的成孔工藝宜采用水作業(yè)鉆進法。水作業(yè)鉆進法：施工時在鉆桿外設有套管，鉆出的泥渣用水沖刷出孔。本方法的優(yōu)點：成孔過程中的鉆進、出渣、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留殘土，適合用于各種軟硬土層，特別適合于有地下水或土的含水率大及有流砂的土層。缺點是施工現場積水較多，因此在施工過程中應做好排水工作。

2.4 拉桿安設

本工程使用φ28鋼筋作為拉桿，拉桿應由專人制作，要求順直。鉆完后應盡快地安設拉桿，以防止鉆孔坍塌。拉桿使用前要除銹，鋼筋如涂有油脂，在其錨固段要仔細加以清除，以免影響與錨固體的粘結。拉桿焊接采用兩根幫條焊接，幫條長度不小于4d（d—拉桿鋼筋直徑），一般焊縫高不小于7～8mm，焊縫寬不小于16mm。孔口附近拉桿鋼筋事先涂一層防銹漆，并用兩層瀝青玻璃布包扎做好防銹層。為將拉桿安置于鉆孔的中心，防止非錨固段產生過大的撓度和插入孔時不攪動孔壁，并保證拉桿有足夠厚度的水泥漿保護層，通常在拉桿表面設置定位器。定位器的間距，在錨固段為2m左右，在非錨固段多為4～5m。插入拉桿時應將灌漿管與拉桿綁在一起同時插入孔內，放至距孔底保持50cm。通常要求清孔后，立即插入拉桿，插入時將拉桿有定位支架的一面向下方，在插入鋼筋拉桿后將套管拔出。如用鑿巖機鑿孔，則要在灌完漿后才插入鋼筋拉桿。為保證非錨固段錨桿可以自由伸長，可采取在錨固段與非錨固段之間設置堵漿器，或在錨桿的非錨固段處不灌注水泥漿，采用干砂、碎石或低強度等級混凝土；或在每根錨桿的自由端套一根空心塑料管；或在錨桿的全長上都灌注水泥漿，但在非錨固段的錨桿上涂上潤滑油脂等，以保證在該段自由變形，并保證錨桿的承載力不降低。以上各種做法可根據施工具體條件采用。在灌漿前將鉆管口封閉，接上壓漿管，即可進行注漿，澆注錨固體。

2.5 灌漿

（1）灌漿是土層錨桿施工中的一道關鍵工序，必須認真進行，并做好記錄。

（2）灌漿材料用純水泥漿，水泥采用425號普通水泥，水灰比為0.4～0.45，以適合泵送要求。為防止?jié)B水、干縮為降低水灰比，在砂漿中摻加0.3%的木質素磺酸鈣。水泥漿液的抗壓強度應大于25MPa，塑性流動時間應在22秒以內，可用時間應為30～60分鐘。為加快凝固，提高早期強度，可摻速凝劑，但使用時要拌均勻，整個澆注過程限在4分鐘內結束。

（3）灌漿方法采用一次灌漿法，即用壓力泵將水泥漿經膠管（或用1根d=30mm左右的鋼管作灌漿管）壓入拉桿管內，再由拉桿管端注入錨孔，管端保持高于底150mm，灌注壓力一般為0.4MPa左右。隨著水泥漿的灌入，應逐步將灌漿管向外拔出直至孔口，在拔管過程中應保證管口始終埋在水泥漿內。壓力不宜過大，以免吹散漿液。待漿液回流到孔口時，用水泥袋紙塞入孔內，再用濕粘土封堵孔口，并嚴密搗實，再以0.4～0.6MPa的壓力進行補灌，穩(wěn)壓數分鐘即告完成。

2.6 綁扎鋼筋網

鋼筋網片規(guī)格一般為φ8@200，雙向布置，為加強面層與土釘協(xié)調受力，使鋼筋網牢固在邊壁上，增加φ14mm的連系筋，焊成井字形，將土釘與井字架焊牢，接頭部分要預留一定的搭接長度（圖2），錨桿端部、連系筋、三角筋應互相焊牢（圖3）。

圖2 鋼筋網片平展示意

圖3 錨桿鎖定示意

2.7 噴射混凝土

在做好土釘（錨桿）和綁扎好鋼筋網后，為防止土體松弛和崩解，應立即進行面層噴射混凝土的施工。噴射混凝土的射距在0.8～1.5m范圍內，從底部逐漸向上部噴射，射流方向一般應垂直噴射面。該工程采用C20混凝土，噴射混凝土的水泥含量不宜低于400kg/立方米，最大骨料尺寸不宜大于15mm。在施工搭接處應清除雜質，在噴射前用水潤濕，確保噴射混凝土搭接良好，保證噴射混凝土質量，不發(fā)生滲水現象。

3.施工監(jiān)測

根據本基坑工程的情況和特點，監(jiān)測內容主要有以下幾個方面：（1）支護體縱向位移監(jiān)測；（2）基坑周邊水平位移監(jiān)測；（3）基坑周邊沉降觀測；（4）基坑周邊臨近建筑物沉降變形觀測；（5）土釘抗拔試驗及土釘應力分布測試。

3.1 基坑監(jiān)測控制標準

表1 基坑監(jiān)測控制標準

3.2 試驗土釘抗拔力測試

土釘抗拔力試驗應在錨固體強度達到設計強度的80%以上，且不低于15MPa方可進行。對試驗土釘的抗拔力按極限抗拔力測試，采用YCW100油壓穿心千斤頂進行張拉測試，試驗前應對張拉設備標定，并需特制穩(wěn)定的支座平臺。土釘極限設計拉力為150KN，最大試驗荷載不應超過錨筋Afptk的0.8倍。每級加荷等級與觀測時間見下表2：

表2 加荷等級觀測時間表

3.3 土釘應力分布測試

土釘的應力分布可采用鋼筋應力計測試，在試驗土釘中選取2根進行沿長度應力分布測試，在土釘主筋上每間隔2m焊接1個鋼筋應力計，用導線引出，在基坑開挖或試驗土釘張拉時同步觀測。

4.小結

基坑邊坡挖開后，應及時進行支護，縮短基坑邊坡暴露時間。土釘按照設計要求制作，土釘成孔時，控制土釘水平、垂直間距誤差為10cm，土釘角度誤差為50。工程竣工后，經過相關部門以及專業(yè)技術人員的審核，均已經合格。同時工程的順利竣工，使土釘墻在大型水池基坑支護的應用技術得到了進一步的推廣和更新。