裝配式可回收土釘墻基坑支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

張寒松 張嘉宸

山東平安建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250306

土釘墻支護(hù)是基坑、邊坡工程中一種常用的支護(hù)技術(shù)，由土釘、釘間土體、面層共同組成受力結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)做法為先施工土釘后掛網(wǎng)噴面。

目前土釘做法一般為成孔后放入鋼筋，然后注漿，土釘桿體一般采用鋼筋。面層做法目前基本上是在坡面綁扎鋼筋網(wǎng)，然后噴射混凝土。這樣做的結(jié)果是基坑回填后材料不能回收，直接埋入地下，不僅造成材料浪費，而且對地質(zhì)環(huán)境造成污染。同時，已施工土釘可能成為周邊新建地下工程施工的障礙，影響后續(xù)地下空間開發(fā)。

隨著山東平安建設(shè)集團(tuán)有限公司與山東大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的土釘墻回收技術(shù)的研究與成功應(yīng)用，在基坑施工結(jié)束后，把面板、土釘、腰梁龍骨拆卸下來，在后續(xù)工程中重復(fù)使用，這樣不僅節(jié)約了造價，同時也節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境，造福于后代，更符合“綠水青山就是金山銀山”的時代理念。

1 工程概況

濟(jì)南市長清區(qū)平安山莊裝配式實驗樓工程，總建筑面積5 972 m2，地下1層，地上5層，建筑高度15.30 m，層高2.9 m，工程結(jié)構(gòu)形式為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

該樓在施工過程中，從1層開使用預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件種類：預(yù)制外墻板、預(yù)制內(nèi)墻板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制女兒墻、預(yù)制陽臺、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制雨篷。基坑采用預(yù)制可回收混凝土板。

2 裝配式可回收土釘墻支護(hù)工藝原理與工藝流程

2.1 工藝原理

可拆卸土釘墻面板支護(hù)體系是近年來發(fā)展起來的一種新型支護(hù)體系，旨在確保邊坡土體的整體穩(wěn)定性，而在邊坡土體內(nèi)設(shè)置長度與高度方向的土釘，與土體共同承載土的推力作用，使土體的抗拉、抗剪強(qiáng)度得以顯著改善，并使土體自身抗滑移強(qiáng)度得以大幅度提升，從而改變隨坡度的增大、邊坡易變形和破壞的現(xiàn)狀，實現(xiàn)土體整體穩(wěn)定性。

可拆卸土釘墻體系利用土釘鎖定滑移裂面大、坡面端部受力較小的特點，充分發(fā)揮土體的自承載能力，通過面板和土釘提前預(yù)加應(yīng)力約束邊坡變形，從而形成穩(wěn)定的邊坡支護(hù)體系[1-5]。

裝配式可回收土釘墻一般適用于含少量有機(jī)質(zhì)的雜填土、粉質(zhì)土、砂土、黏性土、礫砂和填土層，且基坑開挖深度小于12 m的邊坡施工。

2.2 可回收土釘墻支護(hù)體系工藝流程

按設(shè)計深度分層開挖工作面及邊坡坡面→修整邊坡→測放土釘孔位→機(jī)械就位→土釘旋入至設(shè)計深度→安裝土釘端頭節(jié)點→安裝龍骨→安裝面板→防水處理→挖下層工作面

3 操作要點

3.1 基坑降水

根據(jù)待開挖基坑場內(nèi)的實際水位狀況，在土方開挖前提前進(jìn)行基坑降水，要求在分層開挖時，水位降低至本層土層以下0.5 m處，確保土方開挖不受地下水影響，保證施工順利進(jìn)行。

3.2 邊坡修坡

1）根據(jù)施工現(xiàn)場基坑施工方案，對于分層開挖的基層邊坡，由專人指揮挖掘機(jī)并配合人工進(jìn)行修坡，并按設(shè)計坡度比逐段進(jìn)行修坡，要求坡壁平滑一致，達(dá)到設(shè)計要求，以利于安裝可拆卸土釘墻面板。

2）根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況，基坑開挖深度一般為1.0～2.5 m，嚴(yán)禁超挖。

3）基坑開挖長度應(yīng)視邊坡土體土質(zhì)情況、土體自穩(wěn)定時間、施工現(xiàn)場外運土方速度而定。土質(zhì)穩(wěn)定性好、質(zhì)勻，含水量少，一次開挖長度宜為15～20 m，反之要縮短開挖長度，以策安全。

4）開挖中現(xiàn)場技術(shù)人員要隨時查看土層土質(zhì)與地質(zhì)勘察報告是否相符，如遇異常要及時上報專業(yè)工程師，確?；鶎舆吰碌陌踩_挖。

3.3 土釘施工

采用專用工具將土釘旋入，旋入角度偏差小于1°，長度偏差小于50 mm。

3.4 安裝龍骨、面板

將角鋼架安裝在土釘端頭上，依次安裝托盤和螺母，并初步擰緊，然后安裝面板，面板安裝完成后再次擰緊螺母，保證面板通過龍骨與托盤、土釘連接牢固。面板安裝完成后用M5水泥砂漿灌縫，保證雨水不通過接縫深入坡體。

保證頂層與地層面板的牢固，頂層面板端頭在預(yù)制時安裝U形薄壁型鋼，與坡頂鋼筋網(wǎng)焊接在一起，坡頂1～2 m范圍內(nèi)綁扎φ6 mm@250 mm單層雙向鋼筋網(wǎng)，并在端部插入短鋼筋固定，再澆筑厚80 mm混凝土。

底層面板在安裝時深入坡底以下200 mm，并保證底面平整，坡底至排水溝處硬化處理，防止雨水浸泡坡底導(dǎo)致面板脫落。

混凝土與砂漿應(yīng)養(yǎng)護(hù)5～7 d。

3.5 排水系統(tǒng)

坡頂周邊宜做硬化處理并設(shè)置擋水墻，坡底周邊設(shè)置排水溝與集水井，并與邊坡保持0.5～1.0 m距離，集水坑內(nèi)積水應(yīng)及時抽出。

在坡體含水層部位設(shè)置泄水管，可在部分面板上預(yù)留圓孔以方便插入泄水管，泄水管一般采用PVC管，并設(shè)置濾網(wǎng)，泄水管直徑不小于50 mm，插入長度不小于400 mm，以便及時排除坡體積水。

4 裝配式預(yù)制可回收面板的施工過程

4.1 土釘施工

可回收土釘（圖1）的特點是無需成孔和注漿，采用專用工具將土釘旋入土層。

圖1 可回收土釘

為方便回收，土釘每節(jié)長1～2 m，每節(jié)土釘采用專用連接件連接，土釘施工完成后，端頭采用螺母與面層緊密連接。

基坑開挖結(jié)束后，基坑回填時利用鉆機(jī)反方向循環(huán)，將土釘拔出，實現(xiàn)土釘?shù)幕厥绽茫玲斂捎糜谙乱粋€工程（圖2）。

圖2 土釘現(xiàn)場施工

4.2 土釘加強(qiáng)筋

土釘加強(qiáng)筋由固定面板的角鋼龍骨擔(dān)任，2根角鋼通過間距0.5 m的綴板固定（圖3）。

圖3 角鋼龍骨

4.3 面板與土釘安裝節(jié)點

可回收土釘端部帶有螺絲與螺母、托盤，面板與龍骨安裝完成后，安裝托盤并擰緊螺母，實現(xiàn)土釘與面層的緊密連接（圖4、圖5）。

圖4 節(jié)點剖面

圖5 節(jié)點平面

4.4 細(xì)部處理

4.4.1 坡體排水

在面板預(yù)制時，部分面板中間預(yù)留φ100 mm孔，在含水層部位采用這些面板，在預(yù)留圓孔部位安裝泄水孔，泄水孔采用φ75 mm的PVC管，外包2層濾網(wǎng)。

4.4.2 坡頂構(gòu)造

頂層預(yù)制面板需與坡頂面層連接牢固，頂層面板端部一側(cè)在預(yù)制時安裝薄壁型鋼，坡頂配筋與型鋼焊接（圖6），保證頂層面板的牢固。

圖6 坡頂構(gòu)造大樣

4.4.3 坡底構(gòu)造

底層面板同樣需要固定牢固，坡底整平，底層面板深入基底以下200 mm，安裝完成后坡底至排水溝處做硬化處理，防止坡底浸水破壞，導(dǎo)致底層面板脫落。

5 質(zhì)量保證措施

5.1 原材料

嚴(yán)把進(jìn)料關(guān)，由材料員負(fù)責(zé)材料質(zhì)量，質(zhì)檢員隨時抽驗原材料質(zhì)量，嚴(yán)禁不合格材料進(jìn)場。所有鋼材、水泥進(jìn)場須有出廠質(zhì)量證明書，并對其進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可使用。砂石原材料進(jìn)場后及時取樣送檢，合格方可使用。

5.2 土釘

土釘由技術(shù)人員按照設(shè)計要求放線，并進(jìn)行復(fù)查。土釘在旋入過程中注意控制位置及傾角，施工完成后對位置、傾角、旋入深度進(jìn)行檢查驗收，并做好記錄，驗收合格后進(jìn)入下一道工序。

5.3 龍骨與面板

龍骨及面板安裝由技術(shù)人員指導(dǎo)工人進(jìn)行安裝，龍骨應(yīng)與土釘端頭連接牢固，保證龍骨水平，面板安裝時應(yīng)保證與龍骨連接牢固，面板之間緊密，無傾斜、不規(guī)則的裂縫，面板及龍骨安裝完成后擰緊土釘端頭螺母，保證龍骨與面層牢固，不發(fā)生晃動、脫落等現(xiàn)象。施工完成后進(jìn)行驗收，并做好記錄，合格后進(jìn)行下一道工序。

5.4 防水

灌縫砂漿應(yīng)根據(jù)設(shè)計強(qiáng)度要求計算配合比，砂漿質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，灌縫時應(yīng)保證灌注密實，無孔洞、裂縫等質(zhì)量問題，表面應(yīng)抹平，施工完成后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)并進(jìn)行驗收，合格后方可進(jìn)入下一道工序。

5.5 土釘抗拔力試驗

同一條件下，試驗數(shù)量不宜少于土釘總數(shù)的1%，且同一土層中的土釘檢測數(shù)量不少于3根，試驗土釘應(yīng)按照隨機(jī)取樣的原則選取。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

濟(jì)南市長清區(qū)平安山莊裝配式實驗樓工程，其中基坑開挖長40 m，寬21 m，深4.2 m，使用可回收面板1.2 m×1.2 m×60 mm（厚）面板178塊，工程于2017年6月基礎(chǔ)施工完畢后，土方回填時，同步回收相關(guān)面板、土釘，待后續(xù)基礎(chǔ)工程使用。

以該工程為例，采用可回收面板共計節(jié)約11.97萬元，工程取得圓滿成功，為公司創(chuàng)造了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，為今后施工積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。

7 結(jié)語

可拆卸土釘面板支護(hù)體系施工方便、操作簡單，縮短了傳統(tǒng)施工現(xiàn)場基坑支護(hù)掛網(wǎng)、錨噴的作業(yè)時間，節(jié)約了工期，加之可回收造價也大大降低，從實際工程操作情況來看達(dá)到了預(yù)期效果，從而證明了可拆卸土釘面板支護(hù)體系作為基坑支護(hù)新方法是可行的。