土釘墻施工技術在邊坡支護中的應用

郝曉華

1 概述

土釘墻支護結構是一種原位土體加固技術，是以一定角度(一般為5°～15°)、一定密度(一般為水平、豎向間距1 m ～2 m)、一定長度(邊坡高度的0.8倍～1.2倍)置于土體的土釘桿件及注漿體為主要受力構件，與鋼筋網和噴射混凝土面層共同組成的擋土結構，承受墻后土體的主動土壓力。土釘墻可最大限度地利用邊坡土體固有強度，變土體荷載為支護結構體系的一部分。它通過噴射混凝土面板和土釘加固邊坡周圍土體，將土釘深入到主動破裂區以外，利用穩定區域內土釘和土體之間的摩擦力提供邊坡支護錨固力，從而使邊坡維持穩定。

2 工程概況

陽泉居馨花園六組團小區在開發建設中，北側邊坡約6 m～7 m高，邊坡前原為一深溝，后由陽泉鋼廠爐渣回填而起，原設計為石砌擋墻，基坑開挖受到限制，且施工時正值雨季，邊坡存在較大安全隱患，為確保邊坡穩定和施工安全，后經多方案研究討論，決定采用土釘墻支護邊坡。

3 土釘墻設計

3.1 設計方案

1)由于邊坡土質為回填雜土，鋼筋土釘成孔困難，故采用打入注漿式土釘(也稱作鋼管土釘)，桿體直徑48×3.5mm鋼管，土釘間距1.2 m ×1.2 m、傾角15°方形布置，第一排距地0.5 m 布置，土釘鋼管端部封閉，管壁開直徑8mm的注漿孔，@250mm，呈梅花形布置。2)噴射混凝土面板200mm厚，噴射混凝土標號為C20細石混凝土。3)面板鋼筋網為φ6@150雙向雙層，面板預留泄水孔φ150@1200 PVC管，孔后放碎石，排水管坡度5%。

3.2 鋼管土釘制作注意事項

1)鋼管兼作注漿管，所以要加工成花管。鋼管端部封閉，管壁開φ8mm～φ12mm的注漿孔，@250mm，呈梅花形布置。為了盡量使每個注漿孔都能出漿，鋼管越長，注漿孔應越小。開孔位置不能太靠近端部，因為注漿過程中，當孔口溢漿時通常就停止了注漿，如果注漿孔離端部太近，往往在別的注漿孔出漿量還很少甚至沒有出漿時，就已經有漿液從鋼管孔口處流了出來，影響注漿質量。2)鋼管外壁應焊有倒刺，一方面保證注漿孔在鋼花管打入過程中不被土塞死，另一方面可以增加鋼管與周圍土質的摩阻力。倒刺要焊牢，不能在鋼管打入過程中脫落。

4 土釘墻施工

4.1 工藝流程

修正邊坡→放線定位土釘位置→打入土釘→孔內注漿→設置鋼筋網片→噴射混凝土面板→養護。

4.2 土釘入土

施工前，根據設計要求放線定位，并做好明顯標記，每一排土釘要拉線復核，確保在同一水平線上。采用空壓機、風鎬頂住土釘尾部均勻用力振動入土，實踐證明，該施工方法進度快、工人勞動強度不大，并保證土釘入土長度和位置準確。

4.3 鋼管土釘的注漿

管內注漿是整個施工工藝的關鍵控制工序，注漿效果直接影響到邊坡的穩定。注漿采用純水泥漿，水灰比為1∶0.5，注漿壓力控制在0.25 MPa～0.35 MPa，根據不同的土質情況，注漿壓力隨土的密實度降低而降低。注漿壓力過高，會使漿液很快從管口等處溢出，實際注漿量減少;注漿壓力過低則出漿慢，擴散半徑小。因為要與鋼管共同承擔力的作用，所以鋼花管內的漿液也要飽滿。注漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，注漿要在初凝前用完，注漿完后，采用清水沖洗漿泵和注漿管路。

4.4 鋪設鋼筋網

鋼筋網采用φ6@150雙向雙層鋼筋，鋼筋網片搭接長度應大于300mm，鋼筋網片與土釘必須有效連接，邊坡橫向間距1.5 m設置通長加強筋，加強筋不僅增加了面層的強度、剛度，還加強了土釘墻的整體性。通常土釘鋼管端頭周邊焊4根φ8鋼筋彎鉤作為錨頭，錨頭壓緊加強鋼筋后與之焊接牢固，保證噴射混凝土時鋼筋不晃動。噴射混凝土時要特別注意錨頭位置，要噴射密實。

4.5 噴射混凝土面板

噴射混凝土面板是工藝流程中的最后一道工序，面板主要承受側向土壓力、釘頭拉力，限制土體側向變形的作用，并通過釘頭的拉力把土壓力等荷載傳遞到深層土中，從而保證土釘墻的安全穩定。因此保證土釘墻的面層施工質量非常重要，影響噴射混凝土施工質量的因素主要有:

1)用水量。噴射混凝土中的用水量是噴射混凝土的關鍵技術，用水量完全由噴射手控制，為了使噴射手能迅速進入最佳狀態，大面積噴射前最好進行現場試噴。用水量少，則回彈量大，混凝土拌合不勻，水泥水化不充分，混凝土強度偏低;用水量大，則易流淌下墜。最佳含水量約是水灰比0.45的含水量。

2)風壓與風量。噴射混凝土所用的空氣壓縮機的排風量大于9 m3/min，小于17 m3/min。工作風壓是由噴射機的輸送能力決定的，主要取決于輸料管的長度。風量與風壓不足容易導致噴射過程中堵管，且會減弱噴射料流的沖擊力，粗骨料不易嵌入新鮮的混凝土中，從而使混凝土的密實度降低。風壓過大，料流的沖擊力大，回彈率增大，粉塵濃度增大。經驗證明，料流在噴頭處的出口壓力為0.1 MPa ～0.12 MPa，效果最佳。

3)噴嘴角度、距離與移動。噴嘴與面板宜保持在0.8 m～1.0 m的距離，距離過大會增加回彈量，降低密實度;過小也會增加回彈量，且噴射手容易受到回彈骨料的傷害。噴射時噴頭與受噴面形成90°角，否則會使沖擊力減小造成混凝土密實度降低。噴射混凝土應分段分片依次進行，同一分段內噴射順序應自下而上，噴頭運動按螺旋式軌跡均勻的移動，一次噴射混凝土至設計厚度，噴射手應控制好水灰比，保持混凝土表面平整、濕潤光澤，無干斑或流淌現象。

4.6 養護

噴射混凝土的養護與現澆混凝土相比并無特殊之處，但施工單位往往對這個問題重視不夠。噴射混凝土一般采用噴水養護方式，噴射混凝土終凝2 h后即開始噴水養護，養護期根據溫度濕度等條件不同而有所區別，一般不應少于3 d～7 d，噴水次數根據混凝土的濕潤狀態決定。

5 結語

根據不同的地質條件和不同的施工條件，我們及時地對設計方案進行了調整，本工程我們采用土釘支護邊坡，省略了石砌擋墻的基坑開挖及地基處理工序，并且將土釘墻傳統施工工藝中的鉆孔機鉆孔安裝土釘錨桿，改變為采用空壓機風鎬直接振動打入鋼管土釘錨桿，鋼管土釘的優點是施工工序少、速度快;在粉細砂、回填土、軟土等鋼筋土釘施工困難的土層中具有優越性，在碎石土層中也有一定的施工能力，鋼管土釘擠土成形，鋼管對土體的擠密和漿液在土體中的擴散都會提高土體的強度，增加邊坡土體的穩定性。