土釘墻技術在雜填土層基坑維護中的應用

【摘 要】本文介紹了某工程基坑支護的方案選擇、設計和施工過程，土釘墻支護體系在實際工程應用中取得的比較理想效果，說明其在深基坑支護中具有較大的技術和經濟優勢。

【關鍵詞】深基坑支護；土釘墻

近年來我國隨著經濟建設和城市建設的快速發展，地下工程愈來愈多，大量深基坑工程的出現，促進了設計計算理論的提高和施工工藝的發展，對基坑工程進行正確的設計和施工，能帶來巨大的經濟和社會效益，對加快工程進度和保護周圍環境能發揮重要作用。

目前，西安地下深埋管道開挖施工支護采用的傳統方法為大開挖或直槽支撐兩大類。而本文以工程實例介紹一種新的支護方法：土釘墻支護，土釘墻支護最大的特點就是經濟造價低，施工方便。

1.工程概況

1.1 工程簡介

玄武路東段排水工程，場地均為近年堆積的雜填土（數據參考該工程地質勘察報告及有關規范），污水管徑d500，雨水管徑d1000，管道平均埋深10米，管長300米，施工場地兩側均有建筑物。

1.2 工程地質條件

經鉆探勘察，1#鉆孔，0-2.3米為雜填土，由路面、二灰石、灰土墊層組成；2.3-4.7米素填土，較干燥，由粘性土組成。4.7-12米為黃土。2#、3#、4#、5#、6#鉆孔0-12米均為雜填土，鉆至12米深，未穿透垃圾土。雜填土成分復雜，東側以生活垃圾為主，含有建筑垃圾，水泥塊、磚、石頭等。場地西側以建筑垃圾為主，堅硬難以鉆進。

2.基坑支護方案的選擇

該工程所在地地質較為復雜，地層為雜填土、垃圾土；層厚平

均為12米；開挖后基坑的邊坡穩定性很差，直槽支撐顯而易見不可能；因場地南、北兩側有建筑物，場地比較狹窄，大開挖將牽扯場地兩側建筑物的拆遷，經濟造價較高，也不現實；根據場地工程地質條件、土層力學計算指標及周圍建筑物情況，經多方案支護形式技術經濟比較，決定采用以土釘墻支護技術為主的支護結構，所用的施工設備簡單，占用施工場地小，而且可隨基坑開挖逐次分段實施作業，由于該方案可行、安全、經濟而得以實施。

3.土釘墻的作用機理與設計

土釘墻的作用是靠短而密的土釘對原狀土加固改善而起作用的。它把面層以后的土體不是視為荷載，而是通過人工處理使之成為承載體。土體本身是抵御變形、破壞的主體，土釘以及面層結構是協助土體加固的客體。土釘墻的設計思路是，置入足夠密度和長度的土釘，使其變成能夠抵御其身后水土壓力及變形破壞的“擋土墻”。土釘的密度與長度不是根據土的側向壓力而定的，也不必要錨固于“穩定”土體之上。土釘的密度是以每根土釘所能控制影響土體穩定的范圍而定的，其長度主要視基坑的深度及地質情況而定。

3.1 土釘計算方法

可按公式（1）進行初步設計：

土釘長度L=nH （1）

式中：n-經驗系數；取決于基坑深度和地質情況

H-基坑的垂直深度，m。

土釘密度 SxSy=kdnL （2）

式中：SxSy-土釘的水平及豎直間距，m；

K-系數，與地質參數及灌漿工藝有關。

d-鋼管直徑。

L-土釘長度。

3.2 計算參數

序號土層容重γ（KN/m3）內聚力c（Kpa）內摩擦角￠（0）土層與錨固體的粘結強度qsi（kpa）

1雜填土層（0-12米）19.0151215

2淤泥17.08510

3粉質粘土18.5201550

4砂質粘性土19.0302565

根據地質資料并結合工程經驗，各土層的計算參數取值見表如下：

3.3 土釘計算結果（參考《建筑基礎工程技術政策（1996～2010）》，《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99，《基坑土釘支護技術規程》CECS96：97）

由地質資料得知本工程埋深h=12米，絕大多數為雜填土層，根據3.2計算參數得出經驗系數n=0.5，k=1.56，采用￠48鋼管，射入角度150土釘；則由3.1土釘計算方法（1）（2）得出：

土釘長6米，梅花型布設，橫向間距1.5米，垂直間距1.5米；面層為8厘米厚的C25噴射砼，鋼筋網距20×20厘米，采用￠6圓鋼。

4、施工工藝流程

邊坡開挖→修坡→放線定孔位→鉆孔→鋼管入孔→堵孔注漿→二次注漿→綁扎、固定鋼筋網→噴射混凝土面層→混凝土面層養護→進行下層土釘施工

（1）邊坡開挖、修坡：溝槽開挖坡度1：0.335，嚴禁邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動，邊壁宜采用小型機具或鏟鍬進行削坡，以保證邊坡平整并符合設計規定的坡度。

（2）測量放線

按設計要求定出孔位并作出標記和編號，孔位的偏差不大于100mm，成孔過程中遇有障礙物需調整孔位時，不得影響支護安全。

（3）鉆孔

鉆孔的傾角誤差不大于1度，孔徑允許偏差-50～200mm。

（4）下鋼管

土釘采用￠48鋼管，射入角度150土釘，土釘長6米，梅花型布設，橫向間距1.5米，垂直間距1.5米。成孔后下入鋼管。

（5）灌水泥漿

在孔口處設置止漿塞 ， 將注漿管插入孔底以上0.5～1.0米處。注漿管連接注漿泵，邊注漿向孔口方向撥管，直至注滿為止。每孔在注漿后再補漿2～3次。為保證漿體與周圍土體緊密結合，在水泥漿中摻入一定量的膨脹劑。

（6）綁扎、固定鋼筋網

鋼筋網的綁扎固定必須符合設計要求，網格允許偏差為±lOmm，鋼筋網在每邊的搭接長度至少一個網格邊長或不小于200mm，如搭接焊，焊接長度不小于網片鋼筋直徑的10倍。網片與坡面的間隙不小于20mm。

（8）噴射混凝土面層

噴射混凝土配合比應通過試驗確定，粗骨料最大粒徑不得大于12mm，水灰比不得大于0.45，噴射混凝土的順序應自下而上，噴頭與噴射面距離控制在0.8～1.5m范圍內。

（9）養護

噴射混凝土初凝后2小時，根據現場條件，連續噴水養護5～7天。

5、基坑變形監測

在坡頂和坡腳必須設置排水措施，以免地面積水流入基坑，坑內積水流向坡腳，以確保土釘墻的安全。

基坑開挖前，在基坑南、北側邊坡分別設置了7個沉降、水平位移觀測點，每間隔一天觀測一次，經觀測最大沉降13毫米，最大水平位移為14毫米，基坑周圍建筑物、高壓電纜等均完好無恙。

結束語：

就該項工程來看，在基坑開挖過程中，基坑開挖平均深度10米，埋設管距300米，由于采用了土釘墻邊坡支護技術，結果比原計劃采用的大開挖（坡度1：1）節約投資180萬元，工期縮短 20天，同時還安全地度過了多雨的夏季，經濟效益十分顯著。