土釘支護及水泥土樁技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

溫革生+張玉中

摘要： 以在建的某框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為工程背景，結(jié)合工程項目特點和難點，介紹了改擴建工程基礎(chǔ)的施工方法。采用了土釘墻基坑支護技術(shù)和夯擴水泥土樁地基處理技術(shù)，對基坑起到了很好的加固作用，即降低了對周圍建筑物的影響，同時施工簡單，施工速度快，成本較低。

Abstract： Under the background of a construction framework foundation， combined with the project characteristics and difficulties， this paper introduces construction method of expansion project foundation. The foundation pit support technology of soil nailing wall and foundation treatment technology of rammed expanded cement soil pile are used， which has a good reinforcing effect on the foundation pit， reducing the influence to the surrounding buildings. At the same time， there are advantages of simple construction， fast construction speed and low cost.

關(guān)鍵詞： 基坑；地基；土釘墻；夯擴水泥土樁

Key words： foundation pit；foundation；soil nailing wall；rammed expanded cement soil pile

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0228-03

1 工程概況

該在建建筑是一座地上6層地下兩層的建筑物，該建筑物位于一座10層的辦公樓和一座6層的宿舍樓中間，在這兩座樓周邊存在一些暖氣管道和自來水管道，因此在施工時不僅要考慮基坑開挖對兩邊建筑物的結(jié)構(gòu)的影響，而且還要考慮對周圍管道的保護。本建筑物在基坑施工中，基坑支護采用的是土釘墻支護技術(shù)，地基處理采用的是鉆孔夯擴水泥土樁。

2 施工特點

2.1 土釘墻支護 對于這樣的深基坑采用土釘墻支護技術(shù)具有如下特點：①施工起來操作簡便、迅速在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上能夠適當提前工期；②所需求的儀器設(shè)備比較簡單且容易操作；③比較容易控制質(zhì)量，施工期間支護結(jié)構(gòu)的水平位移較低，一般為基坑分層深度的千分之一到千分之二之間；④具有明顯的經(jīng)濟效果，與護坡樁、板樁支撐墻等一些支護方式相比成本降低百分之十到百分之三十之間；⑤所需操作面較小，即占用的空間較小，同時能夠充分利用現(xiàn)代的一些儀器進行信息化施工。

2.2 鉆孔夯擴水泥土樁加固 施工設(shè)備簡單，主要有兩個施工設(shè)備，一個是小型的螺旋鉆孔機，另一個是重錘夯擴設(shè)備。工藝容易操作，在整個施工過程中只需要六個工人，其中一個工人操作鉆孔設(shè)備，兩個人負責把水泥和土拌合在一起，一個人負責把水泥均勻擺到鉆孔位置方便使用，一個人負責操作重錘夯擴設(shè)備，還有一個人負責整理施工設(shè)備的通電線。由于施工設(shè)備簡單，需要的工人少，施工速度快，所以施工成本較低。

3 施工工藝

3.1 土釘墻支護

3.1.1 坡面處理 土釘墻工作面的開挖遵循自上而下，分層分段的原則，每層開挖深度一定要根據(jù)設(shè)計要求進行，一般為土釘豎向間距（控制在1～2m范圍內(nèi)），同時要保證開挖后土體不被破壞即完全自立，開挖的長度一般不超過10m，因為超過10m后支護將比較困難，同時對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。開挖過程中對坡面盡量避免擾動，以免造成土體不穩(wěn)定，開挖后需要人工對坡面進行修整，剔除一些虛土。墻面坡度一般不宜大于1：0.1，平整度的允許偏差在±20mm范圍之內(nèi)。

3.1.2 成孔 ①設(shè)備與成孔方法的選擇。土釘成孔的方法和成孔的設(shè)備應(yīng)該根據(jù)施工環(huán)境、項目具體的地質(zhì)情況以及設(shè)計參數(shù)要求等進行選擇。常見的鉆孔方法一般包括人工法（人工洛陽鏟）和機械施工法（回轉(zhuǎn)鉆進、螺旋鉆進、沖擊鉆進）兩種成孔。本工程采用的是人工洛陽鏟成孔技術(shù)。由于人工洛陽鏟成孔節(jié)約施工成本，且不受地形條件限制，方便了施工；在一定程度上使用洛陽鏟成孔能提高了工作效率，能夠加快施工進度；采用洛陽鏟成孔，還可以減少護壁施工工序，同時也避免了環(huán)境污染，在整個施工過程中降低了工程成本，有著顯著的經(jīng)濟效益。

②成孔的要求及注意事項：1）在成孔前，首先根據(jù)設(shè)計要求進行放線，用石灰或者油漆做出相應(yīng)的標記并進行編號；2）成孔過程中應(yīng)做好相應(yīng)的記錄，包括成孔的編號、深度等相關(guān)信息；3）成孔的標準：孔之間的距離與設(shè)計值偏差為±100mm之內(nèi)，孔的深度與設(shè)計值偏差在±50mm之內(nèi)，孔的大小與設(shè)計值偏差在±5mm之內(nèi)，成孔的角度偏差在±5%范圍之內(nèi)；4）鉆孔后需要立即清孔，排出孔內(nèi)的松散物，成孔后需及時安放土釘，在注漿時保持土釘在孔中間位置。

3.1.3 土釘設(shè)置及一般規(guī)定 土釘?shù)拈L度、直徑、間距和傾角是影響其質(zhì)量的重要因素，而各項均有相應(yīng)的規(guī)定，具體如下：①土釘置入要求。為了保證土釘鋼筋在孔中心的位置，因此必須在鋼筋上設(shè)置支架筋，支架筋夾角為120度，沿著土釘長度方向每隔2～3m設(shè)置一組。②土釘直徑要求。土釘多采用Ⅱ級或Ⅲ級螺紋鋼筋，直徑一般在 16mm與32mm之間，孔徑的大小一般最小為100mm，最大是12mm，如果是錨桿樁支護土釘墻的結(jié)構(gòu)形式時，直接用直徑為48mm鋼管壓入土中。③土釘間距規(guī)定。土釘?shù)牟贾靡话悴捎妹坊ㄐ危灿芯匦尾荚O(shè)方式，水平間距一般為1.0～1.5m，豎向間距與水平間距一樣。④土釘傾角規(guī)定。土釘傾角主要取決于土體分層情況，當然還與注漿鉆孔工藝有關(guān)，一般在5°～20°之間。⑤土釘長度規(guī)定。土釘長度隨著開挖深度的變化而變化，一般是其0.5～1.2倍。

3.1.4 注漿 注射水泥漿時一般有重力和壓力兩種注漿方式。重力注漿是依靠水泥漿體的自重沿著孔流到孔底直到注滿為止，一般要求漿體的水灰比為0.5，但是必須在漿體初凝前進行補漿，一般為1～2次；壓力注漿時必須在孔口安裝止?jié){塞，注滿后保持壓力不變，并持續(xù)一定時間，一般為3～5min。

3.1.5 鋼筋網(wǎng)的綁扎 混凝土面層的鋼筋網(wǎng)鋼筋的直徑一般為 6～10mm，架設(shè)的鋼筋網(wǎng)里的鋼筋之間的間距最好為150～300mm，鋼筋網(wǎng)格間距設(shè)置的誤差在±10mm，鋼筋網(wǎng)搭接長度應(yīng)大于一個網(wǎng)格邊長或200mm。土釘與面層鋼筋要設(shè)置加強鋼筋或承壓鋼板構(gòu)造，與土釘鋼筋一般采用焊接連接，搭焊焊長應(yīng)大于網(wǎng)筋直徑的10倍。

3.1.6 噴射面層 在噴射混凝土之前，需要對鋼筋網(wǎng)進行檢查，看是否固定在坑上，合格后才能進行噴射。為了保證噴射砼時鋼筋網(wǎng)不出現(xiàn)位移，一般可把鋼筋網(wǎng)插入土中進行固定，或者在其下采用墊塊。噴射砼強度等級不能低于 C20，其面層的厚度一般為80～130mm。

3.1.7 下一次的開挖 如果當層的注漿體和面層砼的強度達到設(shè)計強度的百分之七十以上時，才可以進入下層的施工。

3.2 鉆孔夯擴水泥土樁加固

3.2.1 工藝原理 重錘水泥土擠密樁是先成孔，再以“超壓強”重錘在“孔內(nèi)深層領(lǐng)域內(nèi)”對地基和孔內(nèi)填料進行沖擊夯擴，使填料向孔底和周側(cè)強力的“擠密壓實固結(jié)”。

3.2.2 施工步驟 用鉆孔機械鉆相應(yīng)直徑的孔，然后對孔深度和垂直度進行檢查，孔深度和垂直度達到要求后，方可開始填料，用成樁回填設(shè)備分層夯實回填，直至重復(fù)回填到設(shè)計的標高。

3.2.3 工藝流程 如圖1所示。

3.2.4 施工工藝要點

用轉(zhuǎn)孔機鉆孔，先從外排鉆孔然后從后里排鉆孔，同一排鉆孔時應(yīng)間隔1～ 2孔進行，鉆孔前先進行放樁位。樁孔的直徑和深度要和設(shè)計的直徑、深度值相同，在特殊情況下，個別樁位需移動位置時，必須經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位施工現(xiàn)場負責人確認后，才可以進行換位鉆孔。成孔后應(yīng)清底夯實、夯平，對已成孔的樁孔應(yīng)防止灌水或土塊雜物落入。

4 加固機理

4.1 土釘墻支護 土釘墻支護技術(shù)在擋墻、邊坡、深基坑等工程中是一種常用的技術(shù)，目前已經(jīng)被廣泛使用，它主要由土釘群、被水泥漿加固的土體和墻體組成。由于土釘具有較高的剛度、抗拉、抗剪強度特性，當土釘與土體構(gòu)成一個復(fù)合的整體，則可提高邊坡的基本穩(wěn)定性和承受坡頂荷載能力。所以用來抵擋土壓力或其他附加荷載能力就會得到提高。而鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層可以約束土釘間的變形，從而保護開挖面的穩(wěn)定。

4.2 夯擴水泥土樁 水泥土是一種由土和水泥按照一定的比例配置成的混合材料。由于水泥是屬硬性膠凝材料，不僅能夠減少土中的含水量，而且還能發(fā)生水化反應(yīng)把土體散粒材料膠結(jié)起來，同時水化反應(yīng)產(chǎn)物還能與土中的活性的三氧化二鋁發(fā)生反應(yīng)使其強度進一步提高。若水泥土經(jīng)過機械夯實強度將會進一步提高，但是其強度主要影響因素還是水泥，水泥強度越高、含量越多，強度越高。經(jīng)強夯之后的水泥土早期強度較高，一般十天可達到極限強度的百分之五十五左右，但是如果是攪拌水泥土，雖然密實強度較小，但具有較大的膠結(jié)強度，如果同樣的水泥用量的條件下，攪拌水泥土樁強度低于夯實水泥土樁，同時攪拌水泥土樁的強度增長也小于夯擴水泥土樁。在強度和變形方面夯擴水泥土樁類似于剛性樁的特性。通過大量的試驗得出，如果夯實水泥土樁所承受的應(yīng)力在其極限強度的百分之八十以內(nèi)時，應(yīng)力與應(yīng)變能夠較好的保持線性關(guān)系。因此在樁頂應(yīng)力一定范圍內(nèi)夯實水泥土樁特性類似于剛性樁，全長的摩阻力能夠發(fā)揮出來。充分利用這些材料的特性可以使地基的強度在短時間得到較大的提升。

5 總結(jié)

該建筑在基坑施工中所受周圍影響因素較多，如周圍的高層建筑物和不可動的管道，因此需選擇合理的施工方法。本建筑的基坑施工中對基坑邊坡采用的是土釘加固法，在地基處理上采用的是夯擴水泥土樁對地基進行加固。這兩種施工方法對該基坑起到了很好的加固作用，即降低了對周圍建筑物的影響，又滿足了施工要求。

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