近年來，在基坑施工過程中，由于未按土質(zhì)情況設(shè)置安全邊坡和做好固壁支撐，導(dǎo)致坑壁坍塌事故比例增大。因此，《建筑施工安全檢查標準》（JGJ59-99）將基坑施工列為一項安全檢查內(nèi)容，并要求對于較深的基坑必須進行專項設(shè)計和支護。目前，深基坑支護已經(jīng)有多種較為成熟的技術(shù)，土釘墻支護是其中一種比較新穎的技術(shù)。

1.土釘墻壁支護結(jié)構(gòu)的特點及適用范圍

土釘墻支護結(jié)構(gòu)是一種原位土體加固技術(shù)，它是將土釘安設(shè)或打入基坑邊坡土體內(nèi)，將土體加固成能自穩(wěn)的重力式的擋土結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)形成于20世紀70年代，1980年，我國首次將該項技術(shù)應(yīng)用于山西柳灣煤礦邊坡支護工程（開挖深度10.2m，坡度α=80°）。20世紀90年代以來，我國有不少工程專家和學(xué)者對該項技術(shù)進行了深入的研究和應(yīng)用，證實它是一種技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟效益可觀的技術(shù)，并已將其成功地應(yīng)用于非軟土場地基坑支護，基坑深度已突破20m。

在工作機理上，土釘墻是高強度土釘、網(wǎng)噴混凝土面層及原狀土三者共同受力，增強了土體破壞延性，很好地改變了邊坡突然塌方的性質(zhì)，有利于安全施工；在工藝上，采用了邊開挖邊支護的方法，工作面不受限制，縮短了工期；在投資方面，因土釘利用了土體的自承載能力，使基坑周圍土體轉(zhuǎn)化為支護結(jié)構(gòu)的一部分，經(jīng)濟效益可觀。

土釘墻支護一般適合于地下水位以上或經(jīng)過降排水措施后的素填土、普通粘性土、粘性的砂土和粉土等較均勻土體邊坡。近年來，該項技術(shù)在東南沿海地區(qū)的基坑開挖中得到迅速的發(fā)展，不僅在砂性土的基坑開挖中廣泛應(yīng)用，而且在填土和軟弱土層中也得到成功應(yīng)用。利用水泥土樁組合式土釘墻支護技術(shù)，使該項技術(shù)能夠應(yīng)用在下降水的高水位地層。當場地同時存在土層和不同風(fēng)化程度巖體時，應(yīng)用土釘墻支護特別有利。土釘墻支護的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要有：

1.1土體開挖時的臨時支護。用于高層建筑等深基坑開挖，地下結(jié)構(gòu)施工開挖，土坡開挖等。

1.2永久擋土結(jié)構(gòu)。這類工程一般與施工開挖時的臨時支護相結(jié)合，如隧道洞門端部擋墻和洞口兩側(cè)擋墻，路塹土坡?lián)鯄?、橋臺擋墻等。

1.3現(xiàn)有擋土結(jié)構(gòu)和支護的修理、改建下?lián)岆U加固。如各類擋土墻的維修和加固，以及各類支護發(fā)生失穩(wěn)或變形過大時的搶險加固等。

1.4邊坡穩(wěn)定。用于加固可能失穩(wěn)的堤坡。

2.土釘墻的構(gòu)造

土釘墻結(jié)構(gòu)由土釘和面層兩部分構(gòu)成，土釘主要包括鉆孔注漿土釘和打入式土釘兩種形式。

鉆孔注漿土釘為最常用的土釘，一般采用φ6~φ32mm的HRB335、HRB400鋼筋，置于φ70~φ120mm鉆孔中，采用強度等級不低于M10的水泥將或水泥砂漿注入孔中形成。水泥漿水灰比一般為0.5左右，水泥砂漿配合比一般1：1~1：2，水灰比為0.38 ~0.45。注漿土釘設(shè)定位支架以使鋼筋居中，孔口宜設(shè)置止?jié){塞及排氣管。

打入式土釘一般采用鋼管材料打入土中形成。打入式土釘一般釘長短較施工簡單快速，但不易用于密實膠結(jié)土中。當打入鋼管為周圍帶孔的閉口鋼管時，可在打入后管內(nèi)注漿，增強土釘與土的粘結(jié)力，提高土釘?shù)目拱文芰ΑＷ{方式有低壓注漿與高壓噴射注漿等方式。

土釘長度一般為開挖深度的0.5~1.2倍，間距為1~2m，與水平夾角一般為5°~20°，適用的土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1。

面層為土釘墻的重要組成部分。一般由φ6~φ10mm、間距150~300mm的鋼筋網(wǎng)，強度等級不低于C20的噴射混凝土組成，面層厚度一般為80~150mm。為保證土釘與墻面的有效連接，可采用加強鋼筋與土釘和分布鋼筋連接，也可采用承壓墊板方法連接。

3.增加土釘抗拔力的措施

在墻土的軟弱土層中，或在土質(zhì)較好，但由于周邊環(huán)境約束，土釘?shù)脑O(shè)計長度受到限制時，為增大土釘?shù)目拱瘟?，除了調(diào)整土釘?shù)乃胶痛怪本嚯x外，還可考慮采用以下幾方面措施：

3.1加大土釘?shù)闹睆?。適當加大土釘?shù)闹睆绞翘岣咄玲斂拱瘟Φ囊粋€途徑。根據(jù)工程實踐，當土釘直徑加大至120mm時，在砂性土中抗拔力可提高至16N/m，在填土中可提高至13kN/m。

3.2提高注漿壓力。提高注漿壓力可以增大錨固的體積，從而提高錨固體與洞周壁的粘接力和兩者之間的摩阻力。杭州地區(qū)目前采用的注漿壓力一般不小于0.4 MPa，但當注漿壓力提高至不小于0.8 MPa后，土釘?shù)目拱瘟τ忻黠@的提高。

3.3進行二次注漿。如果僅一次注漿，由于注漿洞口上端是開啟的，注漿壓力不會太高，錨固體與洞壁的土體的粘結(jié)力和兩者之間的摩阻力均較低。二次注漿可以提高錨固體與土體間的摩阻力，使土體對錨固體的壓應(yīng)力的最大值達到該深處的土自重應(yīng)力。當一次注入的水泥砂漿即將初凝時，再用水泥漿壓力注入，由于第一次水泥砂漿封蓋，二次注漿的壓力可以控制到較大值，使水泥漿滲入土體中，并使土體對錨固體的壓力達到土體在該處的自重值。一次注漿壓力應(yīng)不小于0.4 MPa，二次注漿壓力可增大至不小于0.8~1.2 MPa。

4.復(fù)合土釘墻技術(shù)

近年來，上海地區(qū)在應(yīng)用土釘墻技術(shù)過程中，逐步總結(jié)出一種經(jīng)過改良的復(fù)合土釘墻技術(shù)。這種復(fù)合土釘墻在被加固的土體內(nèi)，除了設(shè)置短而密的土釘外，還在基坑的臨空面設(shè)置有適當寬度并插入坑底一定深度的水泥攪拌樁。由于設(shè)置了水泥攪拌樁，防止了坑底的隆起和管涌，并建立了一道止水帷幕，形成封閉的防水系統(tǒng)；其次，形成了自立高度，提高了基坑邊坡開挖階段的穩(wěn)定性。復(fù)合土釘墻是基坑支護設(shè)計的一種新技術(shù)，對于在類似軟弱土層中進行支護設(shè)計有重要的借鑒作用。

5.土釘墻施工的一般原則和要求

土釘墻支護作為一種擋土結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足規(guī)定的強度、穩(wěn)定性、變形和耐久性等要求。當土釘墻支護用于城市建筑物密集地區(qū)的深基坑開挖時，控制與限制支護的變形就變得更為重要。深基坑開挖土釘墻支護的施工具有下列特點：

5.1施工過程中必須自始至終與現(xiàn)場的測試監(jiān)控相結(jié)合，通過變形等測量數(shù)據(jù)和施工過程，不斷發(fā)掘現(xiàn)場地質(zhì)情況，及時指導(dǎo)下一步的施工。

5.2要充分考慮地表徑流和地下水的影響。如施工時滲水嚴重，就不能噴射面層混凝土，而且容易引起塌坡和塌孔。當?shù)叵滤牧髁枯^大，施工時應(yīng)采取專門措施降低地下水位。竣工后的支護在地下水位的作用下，其面層壓力和土釘內(nèi)力均會有明顯增加，尤其是粘土的抗剪能力及粘土中的土釘抗拔粘結(jié)能力與含水量有很大關(guān)系。

6.土釘培應(yīng)用實例

6.1工程情況

廣州某商住樓工程，地下22層，地下二層結(jié)構(gòu)，基坑深度12m。如圖所示。該工程場地三邊有建筑物，一面鄰街。邊坡自上而下地質(zhì)情況如下：

　　

　　

　　圖 主釘墻剖面圖

　?。?）人工堆積層，厚度約2.4m，包括粉質(zhì)填土、建筑廢渣土，密實度為中下。

　?。?）砂質(zhì)粘性土，厚約5m，中密。

　?。?）礫質(zhì)粘性土，厚約8m，中密。

　?。?）全風(fēng)化花崗巖、強風(fēng)化花崗巖。

場地地下水位為5m左右，土質(zhì)滲透系數(shù)較小。

根據(jù)該工程所在場地的工程、水文地質(zhì)情況及周邊環(huán)境，并綜合考慮造價、工期和技術(shù)可行性等因素，決定采用土釘墻結(jié)構(gòu)護坡。采用土釘墻比灌注樁和地下連續(xù)均可節(jié)省投資。

6.2土釘墻支護設(shè)計

6.2.1設(shè)計參數(shù)：土釘墻坡度為75°；土釘采用梅花形布置，土釘?shù)呢Q向和水平間距均為1.2m，ф225HRB335級鋼筋，長度如圖2所匯款單，鉆孔直徑110mm，注漿壓力不小于0.5MPa，注射器漿為水泥砂漿，強度不低于20MPa；面層結(jié)構(gòu)采用ф8○a200×200mm的鋼筋網(wǎng)片及100mm厚C20噴射混凝土組成，面層分兩次噴射，每2.4m設(shè)一泄水孔。

6.2.2設(shè)計計算

　　土釘抗拔承載力驗算：第一排土釘T_k=19.6kN，T_u=28.5kN≥1.25T_k=24.5kN（其余各排土釘驗算略）

　　土釘墻整體穩(wěn)定性驗算：取最危險滑動面計算，采用圓弧滑動簡單條分法，安全系數(shù)K=1.38>1.30。

6.3土釘墻施工主要技術(shù)

土釘墻施工工藝：施工準備→第一層開挖→噴射第一層混凝土→成孔→安放土釘→注漿→作泄水孔鋼筋網(wǎng)焊錨頭→噴射第二層混凝土→清理。

在基坑周邊設(shè)計了坡頂沉降觀察點、位移監(jiān)測點、土體測斜孔、水位觀察孔，在土體中設(shè)置有土體壓力監(jiān)測點，要求在施工過程中對圍護結(jié)構(gòu)的變形情況進行嚴密地監(jiān)測。

施工前制定施工方案，并做好測量放線、機械調(diào)試、材料進場檢驗、土釘加工和監(jiān)控量測布點等準備工作。

基坑采用井點降水，距坑邊2m設(shè)一截排水溝。在施工過程中要使地下水位保持在開挖面以下，創(chuàng)造無水開挖的條件，對土釘墻的受力穩(wěn)定也是至關(guān)重要的。

嚴格按設(shè)計要求分層、分段開挖基抗，逐層施工土釘。分層高度在1.5m以內(nèi)，分段長度在20m以內(nèi)，開挖后及時封閉土體、施工土釘。采用反鏟挖空心思掘機開挖、汽車運土，預(yù)留300mm的土體人工修坡，邊坡修整好后及時噴射第一層約50mm厚的混凝土，以防雨水沖刷及崩塌，施工中應(yīng)做好鋼筋標記，用以控制第二次噴射混凝土的厚度。

混凝土的強度達到2.5MPa時，進行土釘?shù)亩ㄎ环啪€，開始架設(shè)鉆孔機進行鉆孔。鉆孔至設(shè)計深度后，用高壓風(fēng)清孔，測量孔深。施工時如遇局部松散土質(zhì)不能成孔或遇有障礙物難以繼續(xù)成孔時，可用錨管土釘代替鋼筋土釘。

土無機孔經(jīng)檢查滿足要求后開始安放工釘。為保證土釘居中，土釘每隔2m左右焊上定位鋼筋。土釘?shù)耐饴堕L度為150~200mm，以保證和鋼筋網(wǎng)的連接。

土釘安放完成后及時注漿，注漿采用注漿機完成。為保證土釘與周圍土體的緊密結(jié)合，在孔口處設(shè)止?jié){塞，注漿管插入至距孔底500mm左右，邊注漿邊拔管，直至注滿為止。第一次注漿后1h左右進行第二次注漿，注漿漿液采用水泥砂漿，摻入少量的膨脹劑，以保證與土體的密實性。土釘施工完成后需做一定數(shù)量的泄水孔。

鋼筋網(wǎng)固定過錯成后進行第二次噴射混凝土，在噴射中應(yīng)保證厚度，噴射口與坡面垂直，并從下往上一環(huán)壓一環(huán)，在坡頂做好地面硬化和排水設(shè)施，以防雨水侵入土體。

面層完成后，進行場地清理，并從噴射混凝土初凝后進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期為7d。土釘墻使用期間，坡頂面5m范圍內(nèi)應(yīng)控制超載。

6.4試驗及監(jiān)測

在施工前進行了土釘抗拔力試驗，施工中又對土釘抗拔力進行了檢測，結(jié)果表明，土釘實際抗拔力值均大于土釘抗拔力設(shè)計值，而土釘?shù)奈灰坪苄?，土釘?shù)耐庥^無明顯變化，所以本工程土釘?shù)氖┕な菨M足設(shè)計要求的。

　　土釘墻施工后經(jīng)受了臺風(fēng)及雨季的考驗，坡頂沉降、位移、測斜、水位等監(jiān)測結(jié)果均未超過設(shè)計允許值，邊坡完整，坡體穩(wěn)定。

　　6.5土釘墻施工安全管理措施

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