土釘墻在某基坑邊坡支護(hù)中的應(yīng)用

時(shí)志軍，何向明

（1.天水師范學(xué)院 工學(xué)院，甘肅 天水 741001；2.甘肅第八建筑工程公司，甘肅 天水 741000）

土釘墻支護(hù)是近年發(fā)展起來(lái)用于土體開(kāi)挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)，由于經(jīng)濟(jì)可靠且施工快速簡(jiǎn)便，成為基坑支護(hù)中最常見(jiàn)的支護(hù)方式.土釘墻支護(hù)是采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與護(hù)面等組成的支護(hù)結(jié)構(gòu).[1]通過(guò)在基坑邊坡土體內(nèi)放置一定長(zhǎng)度和分布密度的土釘與土體共同作用，彌補(bǔ)了土體自身抗拉、抗剪強(qiáng)度的不足，有效地提高了土體的整體剛度.通過(guò)土釘在土體中的分擔(dān)作用，土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移，顯著提高了邊坡的整體穩(wěn)定性.更重要的是土釘墻受荷載過(guò)程中具有明顯的漸進(jìn)性變形和開(kāi)裂破壞的塑性變形發(fā)展階段，不會(huì)突發(fā)性塌滑，通過(guò)變形監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)采取措施加固處理，避免造成更大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失.由于其明顯的優(yōu)勢(shì)，在邊坡工程、基坑工程中得到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用.本文結(jié)合天水市某深基坑邊坡支護(hù)方案，對(duì)土釘墻支護(hù)的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行了詳細(xì)論述，為同類工程提供有益參考.

1 工程概況

天水市某綜合樓工程，框架結(jié)構(gòu)，地上四層，地下一層.基坑開(kāi)挖深度6.65米，基坑平面為矩形，南北長(zhǎng)77.6m，東西寬51m，南側(cè)距已建住宅11m，西側(cè)距原道路道牙2m.放坡1:0.3，穩(wěn)定水位埋深為5.7m～6.2m.邊坡開(kāi)挖范圍內(nèi)，主要土層及其力學(xué)性能參數(shù)如表1.

表1 主要土層及其力學(xué)性能參數(shù)

2 邊坡支護(hù)方案

2.1 支護(hù)方案

為防止坑壁坍塌以及安全事故的發(fā)生，考慮預(yù)留施工場(chǎng)地及基坑安全穩(wěn)定，根據(jù)場(chǎng)地土層參數(shù)及周邊條件驗(yàn)算，基坑四側(cè)均具有開(kāi)挖放坡條件，可采用土釘墻支護(hù)體系.

2.2 支護(hù)計(jì)算

采用極限平衡法進(jìn)行局部抗拉計(jì)算,得出土釘參數(shù).采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法分層進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，進(jìn)一步調(diào)整土釘參數(shù)，再進(jìn)行包括外部穩(wěn)定性計(jì)算在內(nèi)的穩(wěn)定分析，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)最終確定土釘布置.

2.3 土釘墻土釘布置

土釘墻土釘布置如圖1.土釘橫向間距1.5m，豎向間距從上到下依次為1.6m、1.4m、1.4m、1.4m，錨桿長(zhǎng)度從上到下依次為7m、6m、5m、3m；土釘為梅花形布置如圖2.土釘傾角為15°，釘材采用Φ48mm鋼管制作.

2.4 土釘墻面層

圖1 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

土釘墻面層配筋如圖3.支護(hù)護(hù)面網(wǎng)筋為Φ6＠250×250mm，噴射混凝土厚度為8cm，網(wǎng)噴混凝土強(qiáng)度為C20.混凝土配合比為：水泥：砂：水=1：4：0.4.可根據(jù)地質(zhì)條件的不同，增加添加劑.網(wǎng)片和土釘端頭連接如圖4.采用1根橫向Φ16焊接連接，用1根橫向Φ16鋼筋壓Φ6＠250×250mm鋼筋網(wǎng)片.基坑邊頂面做翻邊，翻邊向地面外側(cè)延伸1.2m范圍內(nèi)采用HRB335級(jí)Φ22鋼筋制作插筋，插入深度為1.0m,橫向間距為2.0m，掛網(wǎng)噴射混凝土.

圖2 土釘墻土釘布置圖

圖3 土釘墻面層配筋示意圖

圖4 鋼筋網(wǎng)片和土釘端頭連接示意圖

3 土釘墻施工

3.1 施工工藝流程：邊坡開(kāi)挖→孔位放線→土釘制作、成孔及安放→注漿→掛面層鋼筋網(wǎng)→焊加強(qiáng)筋→噴射混凝土→養(yǎng)護(hù).

3.2 土方開(kāi)挖：邊坡開(kāi)挖采取邊開(kāi)挖邊支護(hù)，做到土方挖完支護(hù)完，每層開(kāi)挖深度按錨桿豎向間距加0.2米控制，限制每層開(kāi)挖長(zhǎng)度（不超過(guò)25米），超挖深度不大于0.3米，嚴(yán)格控制邊坡平整度及坡度，坡面必須達(dá)到基本平整，符合尺寸的要求.土釘墻按設(shè)計(jì)豎向分層，水平跳段施工，土釘未達(dá)到設(shè)計(jì)錨固力以前不得進(jìn)行下一層的開(kāi)挖.

3.3 孔位放線：按設(shè)計(jì)的孔位布置進(jìn)行測(cè)量畫線，標(biāo)出準(zhǔn)確的孔位，孔位誤差小于5 cm.

3.4 土釘制作、成孔及安放：土釘嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙要求制作，采用沖擊錨桿機(jī)將DN48錨管打入，然后按設(shè)計(jì)要求的孔長(zhǎng)、孔的俯角逐孔進(jìn)行驗(yàn)收，做好記錄，不合格者重打.

3.5 土釘注漿：用ZSNS型注漿泵采取底部返漿注漿法，即用注漿導(dǎo)管將水泥漿送到鉆孔底部，邊注邊抽，直至孔口返漿.注漿壓力為0.4～0.6MPa,水灰比控制在0.4～0.45.向孔內(nèi)注漿時(shí)，應(yīng)預(yù)先計(jì)算所需的漿體體積并與實(shí)際注漿量進(jìn)行對(duì)比，向孔內(nèi)注入漿體的充盈系數(shù)保證大于1.

3.6 掛面層鋼筋網(wǎng)：注漿完成后立即綁扎鋼筋網(wǎng)片Φ6＠250×250mm，采用1Φ16鋼筋焊接連接網(wǎng)片和錨桿，保證鋼筋搭接長(zhǎng)度和間距.

3.7 噴射混凝土面層：噴射混凝土面層采用HPZU-5B混凝土噴射機(jī)，噴射混凝土厚度為8cm，強(qiáng)度等級(jí)C20，粗骨料最大粒徑不宜超過(guò)15mm，水灰比不宜大于0.45.噴射作業(yè)時(shí)要分段進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序自下而上，以免松散的回彈物料粘污尚未噴射的壁面，[2]噴頭與受噴射面保持垂直.先預(yù)噴鋼筋后方，后復(fù)噴剛筋前方，防止鋼筋背面出現(xiàn)空隙.有地下水部位設(shè)泄水孔，及時(shí)排掉坑壁內(nèi)水，防止邊坡土體浸泡軟化，泄水孔直徑不宜小于100mm,在地下水較多或有大股水流處，泄水孔要加密.[3]

3.8 養(yǎng)護(hù)：對(duì)混凝土及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)氣溫確定，一般為3～7天，養(yǎng)護(hù)期間注意雨水和溫度的不利影響.

4 施工監(jiān)測(cè)

土釘支護(hù)的監(jiān)測(cè)包括支護(hù)位移、地表開(kāi)裂情況、附近重要建筑物和重要設(shè)施的變形等，其目的是為了及時(shí)了解邊坡?tīng)顩r，提早進(jìn)行防范.結(jié)合本工程實(shí)際，水平位移觀測(cè)點(diǎn)在邊坡土體頂部和土釘墻支護(hù)頂部沿基坑周邊布置，支護(hù)區(qū)段內(nèi)每個(gè)方向至少設(shè)置3個(gè)沉降位移觀測(cè)點(diǎn)，設(shè)置在坡頂外50cm以內(nèi).水平觀測(cè)點(diǎn)在土釘墻第一層墻面和翻邊完成后設(shè)置，并測(cè)得初始值，每層在開(kāi)挖后、支護(hù)完、開(kāi)挖下一層前至少各觀測(cè)1次，每天至少應(yīng)觀測(cè)1次，如發(fā)現(xiàn)基坑變位速率較大、支護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，縮短觀測(cè)間隔時(shí)間.要隨時(shí)對(duì)邊坡坡頂四周地表開(kāi)裂狀態(tài)（位置、走向、寬度）進(jìn)行量測(cè)，并做好觀測(cè)記錄.待土方挖至槽底且坡頂位移趨于穩(wěn)定后，觀測(cè)時(shí)間為每周觀測(cè)2次，直至結(jié)構(gòu)施工至±0.00為止.由于本工程基坑北側(cè)局部存有較深且近于飽和雜填土，底層支護(hù)完成后，坑邊出現(xiàn)了3mm寬微裂縫后趨于穩(wěn)定，最大水平位移為基坑深度的0.4‰,變形量小于規(guī)范5‰的規(guī)定.直至基坑回填完畢，坑壁未發(fā)現(xiàn)任何異常情況.

5 施工注意事項(xiàng)

5.1 土方開(kāi)挖堅(jiān)持采用分層、分段、均衡、對(duì)稱的方式開(kāi)挖，每層開(kāi)挖深度根據(jù)土釘排距確定，挖土必須與支護(hù)互相配合，不得超挖.

5.2 做好周邊地表排水工作，嚴(yán)禁地表積水對(duì)基坑側(cè)壁滲浸、沖刷.

5.3 基坑施工完成后，距基坑開(kāi)挖邊線5米范圍內(nèi)，材料、機(jī)械設(shè)備等堆載重量不得大于20KN/㎡,不得通過(guò)大型載重車輛.

5.4 位移和沉降觀測(cè)時(shí)每層位移不超過(guò)3mm,變形量控制在5‰，且支護(hù)完該層、開(kāi)挖下一層時(shí)位移收斂，即變形呈階梯式發(fā)展，每層有一個(gè)變形、停止的過(guò)程.這就要求每層開(kāi)挖支護(hù)時(shí)間不少于3天，即每層在開(kāi)挖后、支護(hù)完、開(kāi)挖下一層前至少觀測(cè)3次，出現(xiàn)異常情況時(shí)立即上報(bào)，采取可靠措施后再進(jìn)行施工.

5.5 支護(hù)要及時(shí)，由于變形量的積累主要是在每層開(kāi)挖卸載后，支護(hù)前原則上要求不過(guò)夜，根據(jù)條件能施工土釘?shù)南仁┕ね玲敚車娀炷恋南葒娀炷?開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)局部土體剝離坍塌，應(yīng)迅速掛網(wǎng)噴混凝土，待混凝土初凝后再施工土釘部分.

5.6 根據(jù)開(kāi)挖情況，可對(duì)土釘長(zhǎng)度和位置做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.如基坑位移和沉降過(guò)大，應(yīng)在位移和沉降過(guò)大區(qū)域根據(jù)產(chǎn)生原因可加長(zhǎng)加密土釘，或在坡腳位置打入豎向微型樁穩(wěn)定土體，即采用復(fù)合土釘支護(hù)，必要時(shí)可采取先打入豎向微型樁再進(jìn)行下層土體開(kāi)挖的施工方法.

5.7 基坑回填前，沿基坑邊寬1米范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆放重物.

6 結(jié)束語(yǔ)

土釘墻噴錨支護(hù)技術(shù)在本工程基坑邊坡支護(hù)中取得了顯著成效，有效提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，防止了邊坡塌方和順層滑坡現(xiàn)象的發(fā)生.土釘墻支護(hù)施工速度快、經(jīng)濟(jì)性好、安全性高，適宜在相似地質(zhì)條件下的邊坡支護(hù)中廣泛運(yùn)用.

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

[2]原國(guó)家冶金工業(yè)局.錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程GB 50086-2001[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2001.

[3]重慶市建設(shè)委員會(huì).建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2002[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.