淺析土釘墻支護(hù)在建筑基坑施工中的應(yīng)用

王世博 賀少陽(yáng)

摘 要：深基坑是建筑工程的地下施工部分，其特點(diǎn)為“大、緊、深、近”。受環(huán)境和規(guī)劃等因素的制約，深基坑設(shè)計(jì)和施工難度較大。作為一種新型擋土技術(shù)，土釘墻技術(shù)的應(yīng)用，不僅操作方便、施工迅速，還對(duì)場(chǎng)地土層具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。為此，本文在全面了解土釘墻支護(hù)作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，提出了預(yù)應(yīng)力錨索土釘墻支護(hù)方案，并對(duì)其施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：土釘墻;基坑支護(hù);作用機(jī)理

1 土釘墻支護(hù)的作用機(jī)理

（1）應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用。當(dāng)荷載增大到一定程度后，邊坡表面和內(nèi)部裂縫己發(fā)展到一定寬度，此時(shí)坡腳應(yīng)力最大。這時(shí)下層土釘伸入到滑裂域外穩(wěn)定土體中的部分仍能提供較大的抗力，土釘通過(guò)其應(yīng)力傳遞作用，將滑裂面內(nèi)部應(yīng)力傳遞到后部的穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體內(nèi)，降低應(yīng)力集中程度。在相同的荷載作用下，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)：被土釘鎖加固的土體在內(nèi)部的應(yīng)變水平比其他素土邊坡土體內(nèi)的應(yīng)變水平要降低了很多，這種情況帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)就是對(duì)開(kāi)裂區(qū)域的形成與發(fā)展產(chǎn)生了明顯的阻礙效果。

（2）箍束骨架作用。土釘與土共同作用，土釘自身的剛度和強(qiáng)度以及它在土體內(nèi)的分布空間所決定的，它具有制約土體變形的作用，使得復(fù)合土體構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。

（3）坡面變形的約束作用。在坡面上設(shè)置的與土釘連成一體的鋼筋混凝土面板是發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分。面板提供的約束取決土釘表面與土的摩阻力，當(dāng)復(fù)合土體開(kāi)裂擴(kuò)大并連成片時(shí)，只有開(kāi)裂區(qū)域后面的穩(wěn)定復(fù)合土體產(chǎn)生摩阻力。

（4）分擔(dān)作用。在復(fù)合土體內(nèi)，土釘有較高的抗拉、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，當(dāng)土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移。當(dāng)土體開(kāi)裂時(shí)，土釘分擔(dān)作用更為明顯。土釘內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的彎剪、拉剪等復(fù)合應(yīng)力，于是就會(huì)導(dǎo)致土釘體外裹漿體碎裂、鋼筋屈服的結(jié)果。

2 基坑支護(hù)方案

按照工程設(shè)計(jì)要求，本工程選用預(yù)應(yīng)力錨索土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，土釘水平間距為1.7m、豎向間距為1.5m，成孔直徑為0.1m，水平面和土釘間的夾角為15°，選用1860MPa鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力錨索材料，1.5m為其水平間距，且將槽鋼18B的鋼腰梁設(shè)置到錨索位置。

土釘成孔將鋼筋放入后，即可將強(qiáng)度在M15以上的硅酸鹽水泥灌入，此混合料的水灰比為0.45.選用縱、橫兩個(gè)方向的鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行施工，且將橫向加強(qiáng)筋設(shè)置到各層土釘位置。

根據(jù)施工要求，選用C20噴射混凝土用于土釘墻面層，厚度控制在80mm以上，寬度應(yīng)控制在1.5m以上。在發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨索作用前，一般基坑水平、垂直位移變化幅度較大，在充分發(fā)揮應(yīng)力錨索作用后，則變化幅度將有所降低。待完成預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻支護(hù)作業(yè)后，可有效提升基坑穩(wěn)定性，保證施工質(zhì)量。

3 土釘墻基坑支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 土釘墻施工流程

（1）修坡。通常選用機(jī)械挖土法開(kāi)挖基坑，根據(jù)工程實(shí)際情況，決定預(yù)留一個(gè)寬度進(jìn)行人工修坡，寬度為25cm，在土方施工時(shí)，還需預(yù)留機(jī)械操作面，為8～10m寬。

（2）編扎鋼筋網(wǎng)。按照設(shè)計(jì)要求，在20mm以上控制鋼筋網(wǎng)片混凝土層厚度，且根據(jù)順序綁扎鋼筋網(wǎng)，一般隨開(kāi)挖分層進(jìn)行編網(wǎng)。要確保鋼筋網(wǎng)片具有良好整體性與穩(wěn)定性，保證能夠均勻傳力，按400mm以上設(shè)置豎向鋼筋搭接長(zhǎng)度，選用硬質(zhì)材料將鋼筋網(wǎng)片和坡面之間墊起。

（3）土釘制作與安放。通過(guò)機(jī)械法成孔，在孔中心布設(shè)各個(gè)土釘位置，順著橫向進(jìn)行鋼筋固定專用架的設(shè)置，合理控制支架高度。

（4）注漿。砂漿質(zhì)量不僅會(huì)影響注漿后錨桿緊固情況，還會(huì)對(duì)土釘作用效果造成嚴(yán)重制約。為此，必須嚴(yán)格按照施工試驗(yàn)進(jìn)行注漿制作，且根據(jù)施工實(shí)際情況，選取科學(xué)、有效的措施對(duì)漿液流動(dòng)性加以嚴(yán)控，保證土釘工作狀態(tài)良好。

（5）焊接土釘端部。選用焊接的方式將土釘端部連接到強(qiáng)筋網(wǎng)片上，從而保證均勻傳力。

（6）混凝土噴射。根據(jù)工程所需，本工程選用C20等級(jí)混凝土用于施工，且在0.4～0.5MPa之間控制噴射空壓機(jī)的工作壓力，通常按照從下到上的順序不間斷地進(jìn)行作業(yè)面噴射。

（7）施加預(yù)應(yīng)力。隨著土體內(nèi)部強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，灌注水泥漿量將不斷增多，如標(biāo)號(hào)超過(guò)80%，則可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不斷增加作業(yè)預(yù)緊力。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工流程

（1）造孔與清孔。鉆進(jìn)成孔時(shí)，可選用錨桿鉆機(jī)施工，按照“正、平、穩(wěn)、固”的原則在鉆進(jìn)施工前安裝好鉆機(jī)，鉆機(jī)過(guò)程中需做好清孔工作，一般選用沖洗液即可。如土層極易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，必須加快速度成孔，特殊情況下為保護(hù)孔壁，需下放套管。

（2）錨索制作與安裝。先做錨索下料，通過(guò)砂輪切割機(jī)處理鋼絞線，不得選用電焊或氣割，避免因熱損害鋼絲，或?qū)е落摻z抗拉強(qiáng)度下降。在清孔后需及時(shí)安裝錨索，要求同時(shí)在孔內(nèi)放入注漿管和錨索，同時(shí)合理控制注漿管頭部和孔底之間的距離，以100mm為準(zhǔn)，相比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，錨桿體向孔內(nèi)放入的深度需控制在其95%以上，如存在排氣管，需在孔內(nèi)放入錨索后，對(duì)排氣管的通暢性進(jìn)行詳細(xì)檢查。當(dāng)錨索放至孔底指定處即可進(jìn)行下道工序施工，如為達(dá)到孔底指定處，則必須再次進(jìn)行清孔、安裝，嚴(yán)禁安裝錨索后，對(duì)孔壁造成損害。

（3）錨索注漿。選用42.5普通硅酸鹽水泥作為桿體注漿水泥，在0.45～0.5之間合理控制水灰比，并根據(jù)實(shí)際情況，適量摻加早強(qiáng)劑。

（4）張拉鎖定。在分段分區(qū)混凝土樁頂聯(lián)系梁后張拉預(yù)應(yīng)力錨索，并保證錨體強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

（5）封錨。完成張拉作業(yè)后，由錨具量起需預(yù)留50～100mm鋼絞線，如有多余，則應(yīng)通過(guò)切割機(jī)去除。但也不能預(yù)留鋼絞線過(guò)短，避免向孔內(nèi)滑入。隨后通過(guò)防銹涂料進(jìn)行涂刷，并通過(guò)C20混凝土澆筑、封閉錨頭。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑工程取得了令人矚目的成績(jī)。建筑工程質(zhì)量安全關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也關(guān)系到人民安全。深基坑支護(hù)是建筑工程施工的重點(diǎn)，為保證基坑穩(wěn)定，必須合理采用支護(hù)方案。土釘墻施工不僅操作方便、施工迅速，還對(duì)場(chǎng)地土層具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。因此，將土釘墻技術(shù)用于建筑深基坑支護(hù)施工，可有效提升施工質(zhì)量，保證建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定，推進(jìn)建筑事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。

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