土釘墻在粉質(zhì)黏土基坑支護中的應用

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(中國建筑第七工程局有限公司 廈門分公司，福建 廈門 361000)

引言

土釘墻是由天然土體通過土釘就地加固并與噴射混凝土面板相結(jié)合，形成一個類似重力擋墻來抵抗墻后的土壓力，從而保持開挖面的穩(wěn)定。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的，一般稱為砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘依靠其與土體之間的界面粘結(jié)力或摩擦力在土體發(fā)生變形的條件下被動受力并主要承受拉力作用。

粉質(zhì)黏土是指塑性指數(shù)介于10～17之間的黏性土(GB 50007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[1])；黏粒含量30%～50%，且粉粒組含量大于砂粒組含量的黏土(原水利電力部1962年規(guī)程)。通過何種施工工藝將兩者有效地結(jié)合起來，解決淺基坑支護問題，是本文研究的主要目的。

1 工程概況

1.1 項目簡介

某建筑工程位于淄博新區(qū)上海路以東，華光路以南，心環(huán)西路以西，緊鄰淄博市政務中心、體育公園、山東理工大學。擬建場地四面的市政道路、管網(wǎng)已經(jīng)形成，開挖深度在8 m左右(坑中坑除外)，且均在建筑退線30 m以內(nèi)，不具備大放坡條件。該工程一期為6棟超高層建筑，建筑面積共計20萬m2，邊坡長度在750 m左右。因此，采用施工工藝相對簡單、造價相對低廉的土釘墻作為支護方式。

1.2 水文地質(zhì)情況

擬建場區(qū)在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上位于魯西隆起與濟陽坳陷區(qū)的過渡區(qū)淄博向斜盆地，區(qū)域范圍內(nèi)有兩條斷裂：①張店-仁河斷層：走向近NW，傾向W，為一條被第四系覆蓋的隱伏正斷層，位于場區(qū)東北側(cè)，距離約8.00 km。②王母山斷裂：走向N20oW，為一條被第四系覆蓋的左旋走滑逆斷裂，位于場區(qū)東側(cè)，距離約1.50 km，第四紀活動不明顯。以上兩條斷裂均屬老斷層，無活動記錄，為非全新活動斷裂，可不考慮其對擬建場地的影響。

擬建場地地下水初見水位埋深為自然地表下5.90～14.60 m，平均為9.40 m，相應標高為23.15～26.55 m，平均標高為25.44 m；靜止水位埋深為自然地表下5.58～14.03 m，平均為8.77 m，相應標高為25.38～26.91 m，平均標高為26.07 m。年變化幅度1.00～2.00 m。該工程坡底標高均在地下水位2 m以上，可不考慮地下水位對邊坡支護的影響。

2 土釘墻施工工藝

2.1 土釘施工工藝流程

土釘墻施工工藝流程為：定位→鉆機或洛陽鏟成孔→成孔至設(shè)計深度→鋼筋制作與安裝→水泥漿拌制→灌漿→移位。

土釘墻應按土釘層數(shù)分層設(shè)置土釘，土釘端頭應避免敲擊碰撞，3天內(nèi)不得懸掛重物；土釘注漿及面層噴漿48 h后，方可繼續(xù)下一步土方的開挖。對于遇水后力學性能顯著下降的土層(如淤泥、流沙、粉土、碎石土)，應該重新進行力學分析計算，采取必要的加強措施或改變支護方式。

2.2 土釘成孔要求

(1)開挖之前，應該與市政部門協(xié)調(diào)溝通，確定土釘位置不與市政管線重合，不造成非正常擾動。有影響的需調(diào)整土釘位置，或重新計算采取多根短土釘?shù)姆绞?。該工程地處古齊國，地下可能埋藏文物，應與文物部門協(xié)調(diào)溝通，確保無文物后再開挖。

(2)該工程開挖層均為粉質(zhì)黏土層，土質(zhì)相對均勻，地下水影響較小，成孔采用洛陽鏟、沖擊鉆、鉆孔機結(jié)合開挖方式，一般應盡量使用洛陽鏟，保證成孔的穩(wěn)定性，盡量不擾動土層，以保證孔洞的連續(xù)性。

(3)成孔遇阻時應查明原因，若只是普通小石塊則采用沖擊鉆孔，如若暗埋管道或管線則立即停止施工，協(xié)調(diào)后再施工該孔。

(4)遇松散土質(zhì)采用機械開挖，將松散孔洞的松土除盡，以保證成孔質(zhì)量。堅硬土層可采取水泥漿護壁方式進行開挖。

2.3 鋼筋土釘桿體的制作安裝

(1)鋼筋應有出廠合格證、出廠檢驗報告、進場檢驗報告，并做好資料備案。對進場鋼筋應采取必要的防銹措施。

(2)鋼筋對接采用機械連接方式，套筒連接的采用經(jīng)過檢驗的套筒，焊接采用電閘壓力焊。對接質(zhì)量應滿足JGJ 107—2010《鋼筋機械連接技術(shù)規(guī)程》[2]的要求。

(3)每2 m一個對中支架，對中支架采用30 cm的Φ6 mm鋼筋，兩邊焊接5 cm。

(4)成孔后48 h之內(nèi)完成插釘，如若擾動土層，則應該拔出鋼筋，清理孔洞后再完成插釘作業(yè)。

2.4 鋼筋土釘?shù)淖{要求

(1)注漿材料可選用水泥漿或水泥砂漿，水泥漿的水灰比宜取0.5～0.55；水泥砂漿的水灰比宜取0.40～0.45，同時，灰砂比宜取0.5～1.0，拌和用砂宜選用中粗砂，含泥量≯3%。

(2)水泥漿或水泥砂漿應拌和均勻，一次拌和的水泥漿或水泥砂漿應在初凝前用完。

(3)注漿前，應將孔內(nèi)殘留的虛土清除干凈。

(4)注漿時，應將注漿管插入孔底，采取由孔底注漿的方式，且注漿管端部至孔底的距離宜≯200 mm；注漿及拔管時，注漿管口應始終埋入注漿液面內(nèi)，當新鮮漿液從孔口溢出后停止注漿；注漿后，當漿液液面下降時，應進行補漿。土釘?shù)馁|(zhì)量應滿足規(guī)范的強制性要求，做好質(zhì)量控制工作。

3 網(wǎng)噴施工工藝

3.1 網(wǎng)噴施工工藝流程

網(wǎng)噴施工的工藝流程為：修坡→綁扎鋼筋網(wǎng)→設(shè)置噴射厚度標示→加強鋼筋與土釘焊接→拌合料拌制→噴射作業(yè)→移位。

在噴射混凝土前，要按照規(guī)范和標準的要求對開挖斷面進行檢驗，清理受噴面，做到受噴面無松動土層，坡腳無虛土堆積。

按設(shè)計要求加工鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)隨開挖面起伏鋪設(shè)，與定位土釘固定牢固。

3.2 噴射混凝土面層施工要求

(1)細骨料采用粒徑>0.25 mm且顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的中砂，其含泥量應<3%，嚴禁使用海沙。

(2)粗骨料采用細小圓石，以河石最佳，對碎石塊應控制含泥量。

(3)采用添加劑時應做好技術(shù)交底，由技術(shù)部門向攪拌站下達配合比，按要求制作試塊，試壓檢測合格后方可使用。

(4)第一層噴射高壓水泥砂漿，清除松散黏土與外漏試塊，同時達到濕潤坡面的目的。第二層噴射混凝土，自上而下噴射，保證噴射至標定標高。

(5)工人應經(jīng)過專業(yè)訓練并取得高危工種操作許可證。噴射混凝土時應垂直噴射，與墻面距離控制在3 m以內(nèi)，一次噴射高度控制在2 m以內(nèi)。

(6)在混凝土完成初凝(4 h左右)進行裂縫檢查，并進行必要的修補，然后安排專人進行養(yǎng)護，以保持完成面濕潤為主。

(7)制作2 cm左右的混凝土馬鐙塊，以梅花形布置，盡量不讓鋼筋與泥土接觸。

(8)鋼筋網(wǎng)采用綁扎搭接，搭接長度應>35d。土釘?shù)募訌娊畈捎秒p面焊接，焊接長度為10d；一次噴射面長度<40 m，也可做后澆縫，在48 h后再進行后澆縫的澆筑。

4 基坑監(jiān)測

基坑監(jiān)測應嚴格按照GB 50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[3]的有關(guān)規(guī)定進行，由具備相應資質(zhì)的單位根據(jù)規(guī)范的要求出具詳細的監(jiān)測方案，并在土方開挖前開始監(jiān)測，在基坑回填完前不得停止監(jiān)測。各個部門要做好信息收集并及時反饋至監(jiān)控部門，監(jiān)控部門進行相應的信息整合和檢測，一旦變化可發(fā)出警示。

4.1 對采集信息的計算與驗算

(1)根據(jù)收集到的信息，進行相應的力學計算及變形預測，采取相應的抵抗措施與施工方案。

(2)從安全適用、經(jīng)濟合理、便于施工的角度進行方案優(yōu)化，做好成本控制工作。

4.2 危檢預警注意事項

(1)監(jiān)控數(shù)據(jù)達到了報警警示數(shù)據(jù)。

(2)土釘墻體發(fā)生了較大程度的變形，如塌陷、隆起、空心或裂縫>50 cm且縫寬>3 mm。

(3)土釘抽查按3%檢查，且至少3根，進行連續(xù)性聲波檢測。不出現(xiàn)土釘被拔出，或發(fā)生較大程度的位移，與墻體發(fā)生脫離，呈現(xiàn)剪切破壞狀。

(4)周邊已有的物體(公路、植被、建筑)發(fā)生微小程度的擾動，或路面出現(xiàn)空心、凹陷甚至斷裂成分層狀。

(5)周邊暗埋的市政管線、給排水管網(wǎng)、外漏的高壓輸電鋼架出現(xiàn)達到危險值的變形。

(6)聘請熟悉當?shù)貧夂蚺c地質(zhì)情況的專家，如發(fā)生反常情況，在計算與分析的基礎(chǔ)上采取相應的措施。

5 結(jié)語

基坑支護工程是建筑工程安全支護的重要組成部分。對于粉質(zhì)黏土，應優(yōu)先選擇土釘墻支護，這對于安全支護、節(jié)省成本、保證工期具有重要的意義。

參考文獻：

[1] GB 50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2] JGJ 107—2010，鋼筋機械連接技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3] GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.