基坑土釘墻支護施工工藝探究

于 寧

（北京市地質工程公司，北京 100143）

基坑土釘墻支護施工工藝探究

于 寧

（北京市地質工程公司，北京 100143）

土釘墻作為一種比較實用的原位巖土加固技術，近年來在深基坑支護工程中得到了廣泛的應用。本文簡要闡述了基坑土釘墻支護施工的主要步驟及相關技術，分析了深基坑土釘墻支護主要施工工藝。

深基坑；土釘墻；支護

我國自1988年起就對土釘墻技術開始研究推廣，至今已經有了20年的歷史。該技術已廣泛應用于邊坡和基坑開挖支護處理，在基坑支護工程中有了較為成熟的技術。土釘墻可應用于地下水位低于基坑開挖底面或經過降水措施使地下水位低于開挖面的情況。為保證土釘的正常施工，土層在分段開挖時應能自立穩定。土釘適用于有一定粘性的雜填上、粘性土、粉性土、黃土類土及含有30%以上粘土顆粒的砂土邊坡。另外，當采用噴射混凝土面層或坡面淺層注漿等穩定坡面措施的時候，為了保證每一切坡臺階的自立穩定，也可把土釘墻支護作為穩定砂土邊坡的可選方法。

對標貫擊數低于10擊或相對密實度低于0．3的砂土邊坡，采用土釘法一般是不經濟的；對標貫指數Ip大于20的粘性土，必須仔細評價其徐變特性后，方可將土釘墻用作永久性支擋結構[1]。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂卵石層，其主要原因是成孔困難，土釘施工難度大。土釘墻也不適用于軟土邊坡，這是由于軟土只能提供很低的界面摩阻力；若采用土釘穩定軟土邊坡，其長度與設置密度均需很大的提高，且成孔時保護孔壁的穩定也較困難，在這些情況下采用土釘的技術經濟綜合效益均不理想。

1 土釘墻施工工藝流程分析

土釘墻施工一般按如下流程進行操作：施工準備→測量放線→土方開挖→修理邊坡→初噴→成孔→注漿→掛網→復噴→排降水→監測。

（1）施工準備

施工前的準備工作是施工順利進行和工程質量的重要保證，要掌握可靠的地質資料，了解土的性質、地下水位情況、地下有無管線等因素。首先，查明基坑周邊的地層結構和土的物理力學性質，勘察報告中應提供土的重度?，土的內摩擦角φ、內摩擦角、摩阻力標準值qsik、土的粘聚力c等相關參數。其次，查明地下水類型、埋藏條件及滲透性，分析地下水對基坑開挖、基底隆起和支護結構的影響，判斷人工降低地下水位的可能性，并評價地下水對已有建筑物和地面沉降的影響，提供降低地下水位設計、施工所需有關資料。最后，對基坑鄰近建筑物、管線、道路的現狀進行調查，判斷基坑開挖對其影響的程度。勘察報告中應提供鄰近建筑物、管線、道路與基坑的相互關系、基礎形式及埋置深度等內容。完成上述工序以確定土釘的直徑、長度、間距等技術參數；進而制定切實可行的支護方案，并對基坑四周的地表進行修正；并設置擋水墻和進行硬化，并使其具有向外的坡度，防止地表水流入基坑。在水平方向合理劃分施工段，在豎向合理劃分施工層。

（2）測量放線

根據基礎施工的要求，確定基坑邊坡的下邊線位置，并根據坡度大小，放出邊坡的上邊線。每層土方開挖完畢并修整完邊坡后，根據施工準備階段制訂的施工方案放出土釘的位置線，然后進行其它工作。

（3）土方開挖

基坑開挖應按設計要求分段開挖，分層開挖高度由設計要求土釘的豎向距離確定，超挖不低于土釘向下0.5m；分層開挖長度也宜分段進行，分段長度按土體可能維持不塌的自穩時間和施工流程相互銜接情況而定，一般可取10～20m[2]。

（4）修理邊坡

在挖土過程中及時進行側壁的修補，保證坡度滿足施工要求，因此項工藝直接關系到面層噴射混凝土的質量和材料耗用量，因此要嚴格按要求施工。

（5）初噴

一般情況下，為了防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層噴射混凝土，根據地層的性質，可以在安設土釘之前做，也可以在放置土釘之后做。對于臨時性支護來說，面層可以做一層，厚度50～150mm。面對永久性支護則多用兩層或三層，厚度為100～300mm。噴射混凝土強度等級不應低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。噴射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm，通常為10mm。對較陡的邊坡噴射砼中宜加砼速凝劑防止噴射砼初凝前大面積塌落。

（6）土釘成孔

土釘成孔前，應按設計要求定出孔位并作出標記和編號。成孔過程中遇有障礙需調整孔位時，不得損害支護原定的安全程度。成孔過程中應做好成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出的土體特征、成孔質量、事故處理等。應將取出的土體與初步設計時所認定的加以對比，發現有較大偏差時需及時反饋修改錨桿的設計參數。本工程土釘成孔宜采用人工洛陽鏟成孔 。鉆孔后要進行清孔檢查，對于孔中出現的局部滲水塌孔或掉落松土應立即處理。成孔后應及時安設土釘鋼筋并注漿。

（7）注漿

注漿材料選擇水泥漿或水泥砂漿為宜。水泥砂漿配合比宜為0.5～1(重量比)，而水灰比宜為0.38～0.45[3]。水泥漿、水泥砂漿的拌合應該比較均勻，對于一次拌合的水泥漿或者水泥砂漿應在初凝前用完。將孔內殘留或松動的雜土清除干凈是注漿作業前的重要工序，若在注漿過程的停止時間超過30min，應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及其管路；注漿時，注漿管應插至距孔底250～500mm處，孔口部位宜設置止漿塞及排氣管。土釘鋼筋插入孔內應設定位支架，間距2.5m，以保證土釘位于孔的中央。

（8）掛網

在注漿完成之后，依照設計要求，需將一定直徑的鋼筋按一定的網距通過焊接固定在坡面上；另外，對于較危險的坡面，需用金屬件(如槽鋼等)將土釘和坡面連接在一起，進而使支護的強度加深。鋼筋保護網厚度不宜小于20mm，若采用雙層鋼筋網，其間搭接長度應不小于300mm。

（9）復噴

掛網后，整個坡面復噴混凝土，其噴射厚度要求達到設計要求。

（10）排降水

當地下水位較高時，需要采取相關的降水措施，一般采用輕型井點和管井類井點降水。同時也要注意坡頂、坡面、坡底地表水的排放，對于坡頂可設排水溝，并在一定的范圍內用混凝土或砂漿護面以排除地表水；坡面可在混凝土面層中設置排水管排除面層的積水；坡底也可設置積水坑，并利用水泵及時抽走積水。

（11）監測

為了保證施工質量，需要對支護工程土釘墻頂面、土體內部變形、土釘應力、土壓力、面層應力等參數進行監測，一般可設置測斜管觀測。

以上是一個比較完善的土釘墻施工流程，但在具體工程施工時可以根據工程實際，調整相關施工順序，以優化土釘墻施工質量。

2 土釘墻施工工藝實例

（1）工程概況

該建筑工程為小區住宅樓，高45m，總計18層，分為地下2層和地上16層；整體為筏板基礎，框架一剪力墻結構；總建筑面積33000m2，測得該建筑基坑尺寸為南北17.5m 東西45.8m，筏板基礎埋深l0.2m。本工程西側距城市道路約為36m，北面距已有建筑約42m，西、北兩個方向場地整體較為寬敞，而東、南兩側距小區圍墻僅4.5m，場地極為狹窄。因其離已有建筑距離較遠，該基坑的開挖對周圍建筑并不會產生影響。

工程所處地區地勢較為平坦，東部偏高。根據地質勘察，基坑范圍內有三層土層，從上到下依次為：①雜填土，比較松散，呈黃褐色或者褐色，平均厚度為4.2m；②粉土，可塑，平均厚度為6.3m；③粉砂，可塑～軟塑狀，濕度飽和，呈淺黃色，平均厚度為4.5m，各土層的詳細參數如表1所示。

表1 各土層詳細參數

該建筑所處地區的地下水屬于潛水類型，位于基底以下3m左右，水位較深，在基坑開挖時可以不考慮地下水的影響。

根據建筑基坑支護技術規程規定[4]，結合本工程實際情況，基坑邊坡必須采取臨時性的支護。西側和北側邊坡滿足放坡條件，采用坡率法方法；東側和南側不能采取放坡開挖，采用了土釘墻支護方案。

（2）土釘支護設計

該工程土釘墻剖面如圖1所示。從圖中可以看出，該土釘自上而下共設有7道，采用梅花形，孔徑為1l0mm。第一道土釘的布置位置為自坡項標高以下1.60m，水平間距也為1.60m；第二道土釘的堅向間距為1.40m，水平間距為1.30m；3、4、5、6、7道土釘的堅向間距和水平間距均為1.30m，所有土釘的水平面傾角都設為8 ，前4道土釘采用Φ18鋼筋，后3道土釘采用Φ22鋼筋。

圖1 土釘墻剖面圖

（3）土釘墻支護施工

本工程通過3個開挖階段的土釘墻設計整體穩定性驗算，其結果完全滿足設計規范要求。工程采用挖掘機開挖，需離預定邊坡線0.4m以上。為了避免土方開挖對邊坡壁的原狀土產生擾動，決定基坑開挖按照4.2m、3.3m以及2.5m 3個階段進行。在基坑開挖結束后，及時安排人工進行邊坡修整。然后立即噴射厚度為40mm第一層砼，并在坡面及時用水泥砂漿護坡。土釘成孔完成后要及時將土釘和注漿管送入孔中，并每隔2.0m沿土釘設置一對中支架。注漿時先高速低壓從孔底注漿；當水泥漿從孔口溢出后，再低速高壓從孔口注漿。為保證面層與土釘連接的可靠性，按土釘布置間距增設Φ16的加強筋，并將加強筋與土釘焊接l0d以上。

（4）基坑排水

對于土釘支護體系范圍內的地表進行整修，硬化地表。并構筑排水溝，以防止地表降水向地下滲透或者注入基坑。在坑底距離邊壁1m設置排水溝，坑底的積水及時通過水泵抽出。

（5）施工監測

在土釘支護施工完成之后，為了及時掌握土釘墻位移速率的變化和位移累積總量，對整個施工全過程進行了位移日觀測，以便對不穩定性現象采取相關處理措施。通過實際觀測，坡頂位移在l0mm以內，未出現異常現象，說明整個施工工藝是合理的。

3 結語

通過實例分析，可以看出土釘墻支護的施工工藝流程應根據不同的工程實際，及時調整相關的工序和技術，土釘墻支護設計及施工需嚴格按照相關規范實施，以保證施工質量。

[1]葉書麟.地基處理工程實例應用手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.

[2] Ye Shulin. Foundation Engineering Example Application Manual [M]. Beijing: China Building Industry Press, 1997.

[3]劉協強,彭振斌.土釘墻支護在超深基坑中的應用[J].工程建設,2007,(8).

[4] Liu Qiang Association, Zhen-Bin Peng. Soil nailed wall in deep foundation application [J]. Engineering construction, 2007, (8).

[5] CECS96:97,基坑土釘支護技術規程[S].

[6] CECS96: 97, excavation of soil nailing technical specifcation [S].]

[7]JGJl20-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[8] JGJl20-99, building excavation technical specifcation [S].

Discussion on the Soil Nailing Retaining Wall Construction Technology

YU Ning

(Beijing Geo-Engineering Corporation, Beijing 100143)

The soil nailing, as a more practical in situ soil reinforcement technology, in recent years in deep excavation works has been widely used. This technology more and more shows its economic, flexible and effcient features. In this paper the main operation steps and related supporting technology about the Soil Nailing Retaining Wall are analyzed.

Deep excavation; Soil nail wall; Support

TU47

A

1007-1903(2010)04-0045-04

于 寧，男，工程師，主要從事巖土工程施工。