深基坑土釘墻施工技術探討

【摘要】土釘墻是在擋土墻的基礎上發展起來的，它與擋土墻相比，它可以使施工工藝簡化，而且其適用的范圍較廣。因此，我們可以對土釘墻技術下一個詳實的定義，即它是在土體內設置一定長度和分布密度的土釘體，通過土與土釘體共同發生作用，有效提高土墻整體的剛度、彌補土體抗拉、抗剪強度不足的缺點，增強邊坡土體自身的穩定性，從而對土體的有效支護。

【關鍵詞】土釘墻技術；深基坑；支護

1.土釘墻技術概述

土釘墻支護技術是一種原位土體加固技術，由原位土體、設置在土中的土釘與噴射混凝土（或水泥沙漿）面層組成。它充分利用了原位土體的自穩能力，能明顯提高邊坡土體的抗傾覆、抗滑移能力以及抗變形能力，減小土體側向變形，增強整體穩定，同其他深基坑邊坡支護技術相比，具有施工周期短、費用低、施工簡便等特點。

隨著我國公路施工技術的不斷發展，土釘墻技術也走在公路施工技術的前列，已經在歐美發達國家有了廣泛的應用，尤其是在英、美、德等國家。該技術在我國的起步時間較晚，但是隨著我國經濟的快速騰飛、人們對建筑質量的要求以及追逐經濟效益的最優化的要求越來越高，土釘墻技術在我國建筑業中很快立足了腳，現在已經廣泛地應用于鋼筋混凝土灌注樁、地下連續墻、錨桿擋墻等方面。

2.土釘墻技術的應用實例

2.1工程概況

擬建地上長約100km、寬約15m的某高速公路，地上3層，地下2層，開挖深度為llm左右，該基坑為深大基坑，安全等級為一級。工程的東南西北側均為山地，其中有一側為鋼筋混凝土灌注樁，剩下的三側則為土釘墻支護。

2.2土釘墻施工參數設計以及基坑支護方案的選取

2.2.1施工參數設計

（1）土釘層數：6層，并用洛陽鏟或機械成孔。（2）土釘之間的水平間距：1.2m，并呈倒三角形布置。（3）土釘孔徑為100mm，錨筋直徑為22mm，長度為6m或者9m不等。（4）傾斜角度：150。（5）孔內注漿用水泥凈漿，并保證水泥的硬度在等級為32.5的強度，水灰比為50%。（6）面層噴射混凝土配合比為砂：水泥：石子為2：l：2。

2.2.2基坑支護方案的選擇

通過對土質、邊坡受力、變形、基坑挖深等的分析，本工程基坑支護的設計方案為土釘墻支護。土釘墻支護的一大優點就是它能夠滿足穩定性的要求、工期短、投資少。整個工程支護如果選用土釘墻支護，僅需85萬元。最后經過研究決定，本工程基坑支護采用土釘墻加預應力錨桿的支護方式進行。那么綜合了二者之間的優點，可以使整個施工的總體安全系數有一個較為明顯的提高、穩定性方面也較良好、造價低，總的費用為120萬元即可。相對于護坡樁支護方式要節約了很多資金。

3.土釘墻的結構

土釘墻主要是由原位巖（土）體、土釘和噴射混凝土板組成。①原位巖（土）體：即開挖刷坡后未經擾動的原狀巖體。②土釘：由鋼筋和高強度水泥漿共同組成，土釘間距1.2m，梅花形布置，用Q2J-100B型潛孔鉆機鉆成?100mm的圓孔，高壓風吹凈孔內碎屑、浮塵。插入圓鋼筋并使其居中，然后壓入M30水泥砂漿。③墻板：土釘墻的墻板采用噴射混凝土，厚度20cm，分2層噴射，2層中間設20cmX20cm孔眼?8的鋼筋網，鋼筋網與土釘焊接在一起，保證墻板與土體連成整體，采用噴射混凝土可以使墻板完全密貼在凹凸不平的坡面上，并可均勻地填充周圍巖體中的空隙和節理，作用主要是防止土釘之間的巖體發生表面脫落。

4.主要施工工藝和方法

4.1主要施工工藝流程

為保證在施工過程中邊坡的穩定， 采用“分段、逐級、自上而下”的施工方法。其工藝流程為：首層土石方開挖一人工修坡一噴5cm混凝土一土釘放樣一鉆機就位一鉆孔成孔清孔一土釘安裝一注漿一掛鋼筋網一噴射第2層9cm混凝土一噴射1cm水泥砂漿一下一層土釘施工。

4.2土釘墻施工方法

4.2.1路塹挖方施工

根據施工地段的地質、水文和施工季節的實際情況，施工機具、施工周期及現場施工流程的相互銜接，確定適宜的開挖深度和長度。本段施工土釘的作業高度確定為每層挖深2.5m，縱向分段開挖長度40～60m。

4.2.2刷坡

邊坡預留的0.2～0.5m的保護層采用人工刷坡，機械配合清運。刷坡到位并經檢驗合格后及時進行下道工序。

4.2.3噴射第一層混凝土

第一層噴射厚度為5cm。混凝土噴射機采用HW-5P轉子式噴射機干噴法施工，混凝土拌料采用350L攪拌機拌和。干噴法施工的關鍵是控制水灰比和回彈量。水莰比由實驗確定，該段最佳水灰比為0.42；回彈量主要通過施工工藝來控制，采用S形循環法或圈形循環法噴射，噴頭盡量垂直受噴面，保持0.8～1.5m的距離。

4.2.4施工土釘

待第一層混凝土強度達到設計的70%后，采用潛孔鉆機完成鉆孔，成孔后用高壓風吹孔，然后插入桿體，為防止桿體偏移中心，桿上每2m設固定的支架.保證土釘保護層厚度。然后壓人M30水泥砂漿。砂漿注漿壓力0.2MPa，注漿須連續灌注，注漿時，注漿管插至距孔底250～500mm處，孔口部位設置止漿塞和排氣管。中途停止30min以上時，注漿泵及管路應及時潤滑。土釘砂漿強度達到設計70%以上后掛鋼筋網，土釘安裝鋼墊板。

4.2.5噴射第2層混凝土及養生

注漿完畢，經檢驗合格后，開始坡面清孔，噴射第2層混凝土。施工工藝同第一層。噴射混凝土前期強度上升較快，應在初凝后及時養護，時間l0～14d。土釘墻每隔15～20m設置一道伸縮縫，面層設置泄水孔，呈梅花形布置，間距2.5m，泄水孔進口設置無砂混凝土反濾層。

5.測試結果分析

為了解土釘墻的穩定情況和受力特征，取最大墻高處為測試斷面，在不同高度的土釘上分別埋設GJL-2型鋼弦式鋼筋計，其布置為分別在第2、6、10、ll、14、17排，距面板1m、3m、5m、7m、9m處。

5.1土釘的應力分布

土釘拉力沿土釘長度呈曲線分布。離面板愈近，鋼筋受力愈小，隨著埋入長度的增加，鋼筋受力逐漸增大，但鋼筋受力達到某一數值后，受力又減小了，而且實際受力比設計小的多。同時，土釘墻的上部和下部土釘拉力沿長廢呈雙峰值分布，而在其中部為單峰值，這說明在同一條土釘上，土釘和土的摩擦力存在峰值點，而且峰值點兩邊摩擦力的方向是相反的。因此，土釘墻的上部和下部土釘上，土釘與土的摩擦力不止一次改變方向，進一步說明土釘拉力沿長度分布是復雜的。

5.2土釘的最大拉力和潛在的破裂面

土釘最大拉力出現在墻的中部，上部和下部的受力均較小。該墻的水平位移很小，最大發生在墻頂。由此可見，土釘的受力狀態并不取決于水平位移的大小，而是與潛在的破裂面有關。土釘墻潛在的破裂面位置可用各排土釘最大拉力的連線近似表示。通過比較可以看出：在墻體的上下部分破裂面位置較為接近，而在墻高中部實測破裂面較理論破裂面接近墻面。

6.結語

土釘墻竣工后，經過半年以上的觀測，墻面水平變形很小，墻體穩定，保證了工程質量。因此，可以斷定本地段的土釘墻從安全性和作用原理上是合理可靠的。通過上述對土釘墻在深基坑支護中的應用的介紹，可以知道得出如下兩個方面的結論：（1）施工效果上的良好性。工期短，錨噴的工作面廣泛，竣工之后，每天有專業的技術人員對邊坡進行觀察和測量。基坑的邊坡位移甚小，而且在傾斜角度方面也變化的極小，沒有任何的破壞痕跡。這就表明，土釘墻技術取得了較大地成功和較為順利的進展。（2）利用土釘墻技術，可以大大地節省資金的投入，取得可觀的經濟效益。

【參考文獻】

[1]胡小沖.土釘墻在北京地鐵萬柳站基坑支護中的應用[J].路基工程，2008（1）：167-168.