土釘墻支護(hù)技術(shù)在某市政工程中的應(yīng)用

摘 要：新城的修建和舊城的改造工程越來越多，但不管是新城的修建還是舊城的改造，施工條件都比較復(fù)雜，特別是基坑支護(hù)方面，必須要求技術(shù)過硬，才能有效地保障周圍環(huán)境不受影響。文章結(jié)合了某市政工程，在該工程條件十分復(fù)雜，即處于軟弱地質(zhì)區(qū)，附近又涉及原有交通線路和農(nóng)田、醫(yī)院、學(xué)校和居民區(qū)的情況下，采用了土釘墻支護(hù)技術(shù)，合理布置工作區(qū)，及時有效地對基坑開挖面進(jìn)行清理、噴混和打孔等一系列工序，保證了基坑的穩(wěn)定和周圍建筑的安全；通過設(shè)計(jì)坡頂排水系統(tǒng)、坑內(nèi)排水系統(tǒng)和臨邊維護(hù)設(shè)置，既能夠及時排出坑內(nèi)積水，又保證了周圍生態(tài)和農(nóng)田需水的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：基坑；土釘墻；支護(hù)技術(shù)；排水系統(tǒng)

中圖分類號：F062.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-4428（2018）06-0146-03

一、 引言

基坑支護(hù)是為了保證地下結(jié)構(gòu)的施工和周邊環(huán)境的安全而對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋和保護(hù)措施。常見的基坑支護(hù)形式有很多種，主要包括排樁支護(hù)（樁撐、樁錨、排樁懸臂）、地下連續(xù)墻支護(hù)（地連墻+支撐）、水泥擋土墻、土釘墻（噴錨支護(hù)）、鋼筋混凝土排樁等，或以上多種方式的組合。基坑支護(hù)工程是個臨時工程，因此設(shè)計(jì)安全儲備可以相對小一些，但其與地區(qū)性關(guān)聯(lián)較大。在軟土和高地下水位或者在場地較復(fù)雜的條件下開挖基坑，很容易產(chǎn)生土體滑移、樁體變位、支擋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重漏水、基坑失穩(wěn)及坑底隆起和流土等災(zāi)害，這對周邊建筑和地下管線會造成極大的安全威脅。

基坑支護(hù)的計(jì)算方法包括三種，分別是彈性抗力法、靜力平衡法和有限元法，一般的計(jì)算順序?yàn)椋菏紫却_定支護(hù)結(jié)構(gòu)，其次是選擇合理的計(jì)算模型，最后是根據(jù)計(jì)算理論對選擇的計(jì)算模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

基坑支護(hù)在設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循幾大原則，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，一般情況下，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則有：①根據(jù)不同的安全等級及破壞后的后果選擇相應(yīng)的重要性系數(shù)；②依據(jù)承載能力和正常使用能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)相應(yīng)規(guī)程來計(jì)算和驗(yàn)算；③基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)；④基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)原則來選用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)表達(dá)式；⑤當(dāng)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜時，需根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)的施工方案和措施；⑥基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需考慮結(jié)構(gòu)的水平變形、豎直變形和地下水變化對周圍環(huán)境的影響等。

二、 工程概況

該工程屬于成都天府新區(qū)市政主干道工程，本工程包括了橋梁工程、管廊工程、箱涵工程、隧道工程等，且其中管廊工程、雨污水工程及下穿隧道工程的基坑開挖深度較深，因此基坑的開挖支護(hù)是本工程的主要難點(diǎn)。除此之外，本工程是舊路擴(kuò)建工程，沿線地質(zhì)條件極差，多屬于軟弱地基，而且該地區(qū)降雨量較大，交叉路線較多，沿線不僅有基礎(chǔ)農(nóng)田，還有學(xué)校、醫(yī)院以及小區(qū)，這些都為基坑的開挖技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。

本工程基坑的施工和一般基坑的開挖施工不同之處，在于該工程不僅要克服軟弱地基、強(qiáng)降雨等不良條件，還不能因?yàn)榛邮┕ず笥绊懷鼐€農(nóng)田的繼續(xù)使用，最重要的是要保證附近已建工程包括已有線路、學(xué)校、醫(yī)院以及居民小區(qū)的正常運(yùn)營和安全。在如此復(fù)雜的環(huán)境下研究深基坑的開挖施工技術(shù)，具有一定的意義，不僅可以為該工程提供及時有效的指導(dǎo)，還可以為以后同類型的工程提供參考，畢竟市政工程難免會遇到如此復(fù)雜的深基坑開挖項(xiàng)目。

（一）工程特點(diǎn)

本工程屬于舊路擴(kuò)建工程，且具有施工工期短、遷改量大、地下管線多、離居民區(qū)近、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、施工作業(yè)面窄等特點(diǎn)。具體表現(xiàn)在工程線路經(jīng)過學(xué)校、衛(wèi)生院、居民居住區(qū)以及大片基本農(nóng)田區(qū)域，且工程的大部分位于國道范圍內(nèi)，具有交叉路口多，交通流量大的特點(diǎn)。除此之外，該工程鄰近水源保護(hù)區(qū)，需控制其對周圍環(huán)境造成的影響，保證施工過程中沿線景觀不被破壞，河流農(nóng)田不受污染。與其他地區(qū)的同類型工程相比，本工程還存在一個特點(diǎn)，該工程所在區(qū)域雨季較長，且降雨量較大。

（二）工程難點(diǎn)

該工程涵蓋了橋梁工程、管廊工程、箱涵工程、隧道工程等，且其中管廊工程、雨污水工程及下穿隧道工程的基坑開挖深度較深。除此之外，在益州大道、福州路橋段、南寧路橋段均涉及魚塘和農(nóng)田，地質(zhì)條件較惡劣，多為軟弱地基，對基坑的開挖施工提供了一定難度。該工程涉及大量的地下管線包括已有建筑的給排水、通信、光纜、燃?xì)獾裙芫€，對基坑的開挖都帶來了不利。沿線已有工程和居民的安全也為基坑的開挖提供了相應(yīng)的難度，由于該工程沿線經(jīng)過了學(xué)校區(qū)、居民區(qū)等，再加之地質(zhì)條件本身就很差，既要保證工程的順利開展，又要保證保證附近建筑物和居民的安全，就需要在施工技術(shù)上做足文章。另外，由于附近交通量較大，交通導(dǎo)行方案特別復(fù)雜，無法對國道進(jìn)行斷道施工，這同樣為軟弱地質(zhì)條件下的深基坑開挖提升了不小的難度。

鑒于本工程的不良地質(zhì)條件，大量地下管線的埋設(shè)，以及附近交通錯綜復(fù)雜，且學(xué)校、醫(yī)院、居民小區(qū)均離施工地較近等情況，本工程施工對技術(shù)要求將會特別高。因此，本文的研究不僅會對該工程的順利開展提供現(xiàn)實(shí)可行的指導(dǎo)意義，而且會對以后同類型工程的實(shí)施具有一定的參考意義。

三、 土釘墻支護(hù)方案

土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結(jié)合，形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力，從而保持開挖面穩(wěn)定，這個土擋墻就稱為土釘墻。

（一）基坑開挖

在進(jìn)行土釘墻基坑支護(hù)前，需對周圍巖土體進(jìn)行開挖和清理，在這之前，還應(yīng)對周圍情況進(jìn)行排查，主要包括查明施工現(xiàn)場的地下管線埋置方向及地下構(gòu)筑物的情況，落實(shí)土方施工機(jī)械設(shè)備及現(xiàn)場安全和施工管理人員，熟悉基坑開挖圖紙，察看施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境，確定最佳的運(yùn)行路線等。

在開挖方面，設(shè)置了基坑內(nèi)馬道，采取后退式開挖方式，運(yùn)土車停置在挖掘機(jī)后側(cè)或左右側(cè)裝土。合理布置現(xiàn)場道路和出入口，做到四通八達(dá)，合理規(guī)劃卸土場地，優(yōu)化運(yùn)土路線，安排好作業(yè)時間，做好車輛分流，減少道路擁擠。土方挖運(yùn)分層標(biāo)高根據(jù)各工序施工要求合理安排。距離基坑邊坡5m為土釘施工區(qū)，在土釘?shù)墓ぷ鲄^(qū)內(nèi)，每層挖至相應(yīng)土釘下0.5m處，進(jìn)行錨桿施工；最后挖至距基底300mm處，由總承包單位進(jìn)行人工清槽。土方收尾坡道處設(shè)置外坡道，做回填處理。除此之外，在開挖過程中還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1. 該階段土方及土釘墻施工全面展開，工程量較大，工序多，機(jī)械設(shè)備多，是按期完成任務(wù)的決戰(zhàn)階段。要解決好工作面與日產(chǎn)量、工序間工作面相互制約的矛盾，各工序間需采用交叉流水作業(yè)。每個工作面都要采用定機(jī)械設(shè)備、定日產(chǎn)量、定工期等三定措施，確保工程順利進(jìn)行。

2. 本工程的施工關(guān)鍵是土方運(yùn)輸，因此要合理布置現(xiàn)場道路和出入口，合理規(guī)劃卸土場地優(yōu)化運(yùn)土路線，安排好作業(yè)時間，做好車輛分流，減少道路擁擠，行車路線盡量用循環(huán)路。

3. 盡量采用反鏟挖土，充分利用挖土半徑，提高效率，盡量抓緊時間，趕前不趕后，保證按期完成任務(wù)。

4. 嚴(yán)格按開挖線進(jìn)行開挖，嚴(yán)禁超挖，測量工作隨時配合。

5. 清土與挖土應(yīng)與別的工序緊密配合，不可超前或滯后。

6. 開挖前應(yīng)做好沿途交通環(huán)衛(wèi)工作，并交納其費(fèi)用，辦理好證件，在取得有關(guān)部門的同意后，方可進(jìn)行施工，以保證工程的順利進(jìn)行。

當(dāng)然，土方施工技術(shù)方面，也有相應(yīng)的技術(shù)要求，包括機(jī)挖土槽底預(yù)留20cm人工配合清槽，不得擾動老土；各層間標(biāo)高允許偏差±150 mm；挖土機(jī)嚴(yán)禁碰撞土釘、錨桿；測量員隨時測量，保證基底標(biāo)高和基坑線。

（二）支護(hù)施工工藝

土釘墻的支護(hù)施工工藝簡單來說有五個步驟，依次是：①按設(shè)計(jì)要求開挖工作面，修整邊坡；②安設(shè)土釘；③鋪設(shè)并固定鋼筋網(wǎng)及水平壓筋；④噴射混凝土面層；⑤根據(jù)施工過程，穿插設(shè)置坡頂和坡腳排水措施（必要時）。圖1是施工工藝流程圖：

圖1 施工步驟圖

雖然土釘墻的支護(hù)流程可以用簡單的五個步驟進(jìn)行概括，但是在具體施工過程中，需要注意的遠(yuǎn)不止如此，具體來說可以分為八個階段，每個階段的內(nèi)容和注意事項(xiàng)如下：

1. 需要對坡面進(jìn)行修整，使其坡度大小和坡面平整度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2. 土釘成孔后應(yīng)及時安放土釘鋼筋、注漿，以防塌孔；注漿前應(yīng)驗(yàn)收土釘質(zhì)量，并清除孔內(nèi)殘留土；注漿時，注漿管插至距孔底0.3—0.5m處，孔口采用水泥袋封堵，采取0.3Mpa壓力注漿，孔滿為止；做好成孔和注漿記錄。

3. 按設(shè)計(jì)要求加工和鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格鋼筋可采取綁扎，網(wǎng)塊搭接長度不應(yīng)小于200mm。鋼筋網(wǎng)與坡面間距不小于30mm，鋼筋網(wǎng)與土釘交接處采取焊接與加強(qiáng)筋連接牢固；噴射混凝土?xí)r不晃動。

4. 面層混凝土強(qiáng)度等級為C20，混凝土用料計(jì)量要準(zhǔn)確，拌合應(yīng)均勻，隨拌隨用。

5. 噴射混凝土應(yīng)分段、分片、分層依次進(jìn)行，同一段噴射順序應(yīng)自下而上，段落與片之間做成斜面以使混凝土連成整體。噴射混凝土前應(yīng)對機(jī)械設(shè)備、風(fēng)、水管路和電路進(jìn)行全面檢查試運(yùn)轉(zhuǎn)；并清理受噴面、埋設(shè)控制噴射厚度的標(biāo)志；噴射時，噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持1.0—1.5m距離，控制好水灰比，保持混凝土噴射面平整，濕潤光澤、無干斑和滑移流淌現(xiàn)象。

6. 噴射混凝土終凝后2小時，根據(jù)天氣情況選擇自然或覆蓋養(yǎng)護(hù)5～7天。

7. 待上部土釘漿體和面層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的75%以上時方可進(jìn)行下步土（石）方開挖。

8. 預(yù)應(yīng)力錨桿施工。

錨桿成孔采用普通錨桿鉆機(jī)螺旋鉆進(jìn)結(jié)合跟管鉆進(jìn)成孔工藝，錨桿注漿采用泵送水泥漿微壓注漿結(jié)合二次壓力注漿工藝。確保拉力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，技術(shù)要求如下：

（1）對陽角部位，預(yù)應(yīng)力錨桿成孔方向可適當(dāng)調(diào)整，以防止錨桿相交。其余錨桿鉆孔應(yīng)滿足如下要求：首先是孔位偏差應(yīng)不大于100mm，其次是孔深不大于設(shè)計(jì)長度的30mm，再者是孔徑允許偏差±5mm，鉆孔偏斜度應(yīng)控制在1°。

（2）錨桿的組裝

錨桿的組裝包含了四個方面：首先是鋼絞線應(yīng)除油污、除銹；其次是沿桿體軸線方向每隔2m設(shè)置一個隔離架；然后是桿體自由段應(yīng)用塑料管包裹，管口應(yīng)密封并有鉛絲綁扎，自由段長度5m，剩余部分為錨固長度，鋼絞線下料長度為設(shè)計(jì)長度加上預(yù)留長度，預(yù)留長度一般為1.0—1.5m；最后是在注漿時，注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊和雜物等混入，錨孔內(nèi)的漿液為水泥漿，配合比通過試驗(yàn)配制。

（3）錨桿的張拉與鎖定

錨桿的張拉和鎖定是支護(hù)的重要工序，在張拉和鎖定過程中要保證以下幾點(diǎn)：①錨桿張拉前，應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定；②錨固體與臺座砼強(qiáng)度均大于15Mpa時，方可進(jìn)行張拉；③錨桿張拉順序應(yīng)考慮臨近錨桿的相互影響；④錨桿張拉荷載分級及觀測時間、錨桿鎖定應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行；⑤錨桿的抗拉力按照計(jì)算書中的設(shè)計(jì)值100KN進(jìn)行控制。

（三）基坑排水系統(tǒng)

基坑的排水主要分為三部分，即坡頂排水系統(tǒng)、基坑內(nèi)排水系統(tǒng)和基坑臨邊維護(hù)設(shè)置。在本工程中，這三部分的布置如下：

1. 坡頂排水系統(tǒng)

在距護(hù)坡鋼筋網(wǎng)翻邊邊緣15cm的位置設(shè)置一道截水溝尺寸：20cm×20cm，用于把護(hù)坡外側(cè)的水流引到外面，避免外圍水進(jìn)入基坑。截水溝設(shè)置在護(hù)坡兩側(cè)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，在最低點(diǎn)處與基坑外側(cè)排水系統(tǒng)相連接或者將水引入污水管道，將水排走。如果坡頂外空間距離小于1m，則考慮將外側(cè)水引入基坑內(nèi)，然后集中排出。

2. 基坑內(nèi)排水系統(tǒng)

基坑開挖完后，沿著管廊的縱坡方向，根據(jù)圖紙給出的集水坑位置，開挖集水坑，將基坑內(nèi)的水集中排到集水坑，統(tǒng)一排出。如果排水出口距集水井太遠(yuǎn)，就將集水坑內(nèi)的水抽到基坑邊坡上的截水溝里，將水排出?；觾?nèi)排水采用明排方式，保證地下水位低于基礎(chǔ)底面以下50cm。

3. 基坑臨邊維護(hù)設(shè)置

在基坑邊緣緊鄰護(hù)坡支護(hù)做圍擋設(shè)置，下方用頁巖磚砌筑高×寬=30cm×25cm臺座，砌筑過程中，將豎向鋼管預(yù)埋進(jìn)臺座里，外露高度120cm，間距200cm，然后用水泥砂漿抹平。再在上面搭設(shè)水平鋼管架，然后掛上密目安全網(wǎng)，安全網(wǎng)要結(jié)實(shí)、美觀、整齊一致。水平鋼管3根，間距60cm。所有防護(hù)鋼管用40cm長紅白相間的油漆粉刷。

四、 結(jié)論

本工程很好地將土釘墻支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，并且根據(jù)具體情況對某些原始的方法進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，最終取得了很好的效果。開挖基坑過程中，通過對土釘工作區(qū)的合理布置，充分利用定機(jī)械設(shè)備、定日產(chǎn)量和定工期的三定原則，使得工程得以順利有序地開展；在土釘墻支護(hù)方面，嚴(yán)格及時地按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初噴、打孔、拉網(wǎng)等工序，保證了基坑開挖后周圍巖土體的穩(wěn)定，保證了原有交通的順暢和原有建筑的不受破壞；對于基坑的排水方面，通過設(shè)計(jì)坡頂排水系統(tǒng)、坑內(nèi)排水系統(tǒng)和臨邊維護(hù)設(shè)置，既保證了坑內(nèi)積水的及時排出，又保證了附近生態(tài)和農(nóng)田用水不受破壞。

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作者簡介：

湯正廣，揚(yáng)州鼎力建設(shè)發(fā)展有限公司。