建筑工程深基坑土釘墻支護及穩定性問題解析

楊有清

(中冶天工集團有限公司，天津 300000)

0 引言

隨著經濟的不斷發展和城市化進程的加快，城市人口的急劇增加，城市用地在不斷減少，為了節約土地資源，滿足現代城市的居住和使用功能，現代建筑的發展逐步向縱深方向延伸，深基坑的支護工程是一項重要和復雜的基礎工程，各種支護技術推陳出新，土釘墻作為一項支護技術，在建筑實踐中不斷應用，技術越來越成熟，尤其在施工環境比較緊張的城市建設中尤為突出，而且支護結構的穩定、安全、可靠是關鍵，一旦失穩將產生嚴重的后果。

1 土釘墻穩定性要點

1)地勘資料詳細，規范施工。詳細準確的勘察資料是基坑施工質量的重要保證。2)設計參數要合理，結合現場實際情況，編制可行的設計方案。3)施工技術要規范，嚴格按照設計及規范要求進行施工，不得偷工減料。4)穩定性的監測要及時不間斷，隨時分析數據，發現問題及時處理和采取應急措施。

2 土釘墻施工工藝

2．1 工藝流程

1)按設計要求開挖工作面，修整邊坡，埋設混凝土厚度標志(在基坑四面邊坡埋設120 mm鋼筋頭8個，外露80 mm);2)初噴混凝土:噴射厚度為20 mm;3)成孔:設計孔徑120 mm，深度不小于設計要求;4)將土釘鋼筋插入孔內，同時將注漿管插入;5)注漿:向孔內注入水灰比為0．45 P．O42．5水泥漿;6)噴射混凝土1 d后，強度達到5 MPa，外掛網，噴射混凝土面層;7)在坡腳設置排水溝。土釘支護剖面示意圖見圖1。

圖1 土釘支護剖面示意圖

2．2 主要施工機具

主要施工機具有:空氣壓縮機、混凝土噴射泵、電焊機、壓力注漿泵、泥漿攪拌機、切割機、洛陽鏟、手推車、鋼筋切斷機、錨桿機。

3 土釘墻施工質量控制

1)設計參數控制(土體參數、荷載、土與土釘間的粘結力、釘長、土釘密度、土釘傾角、鋼材強度等)。2)土方開挖深度和速度與土釘支護要合理安排作業順序，保證土體在土釘施工過程中保持穩定。土方開挖和基坑支護施工必須密切配合，基坑支護必須配備足夠的施工人員，確保施工進度，土方開挖必須分段分層進行，給每層段的支護作業留有時間，確保進行下一層的土方開挖時上一層的土釘強度達到70%以上。3)土釘施工控制:定位、成孔、土釘防腐、置筋、注漿。4)基坑變形監測:主要監測圍護結構頂部水平位移，基坑周圍管線及建筑物的沉降變形，是深基坑監測中最重要的一項檢查內容。

4 深基坑支護失穩的原因

1)設計不完善，設計中沒有考慮實際情況和可能存在的問題，存在漏洞和不足，計算不精確和誤差，現場勘察不仔細等。2)環境了解不透徹，基坑周邊建筑物和荷載估計不足，監測工作不到位，疏忽大意，發現預兆沒有采取措施，低估周邊環境對基坑的影響。3)施工方法不規范，沒有嚴格按照設計要求和施工組織方案進行施工，在開挖中出現超挖、放坡不到位、一次開挖深度太大，工作面開展太大，邊坡裸露時間過長等。4)地下水位和地表水控制不到位，根據地勘報告，確定基坑降排水施工措施，保證施工期間工作面沒有明水積水，防止地表水對邊坡的侵蝕和浸泡。

5 土釘支護的失穩分析

土釘墻失穩現象有兩種:一種是從新開挖的土層上部開始崩塌，逐漸向縱深發展，另一種是從新開挖的土層下部開始崩塌，開挖底部出現崩塌，屬于圓弧滑移破壞，加固處理采用預應力鋼索進行錨固處理，由于預應力鋼索能提供較大的抗拔力，同時采用錨索和土釘結合的復合體支護技術，在控制邊坡變形方面具有顯著優勢，比純土釘支護變形減少近2倍～5倍，因此剪切失穩后最有效的加固措施是在土釘墻上部采用預應力錨索進行變形控制，提供較大的抗傾覆彎矩效果更好。為保證施工階段的穩定性，在土釘墻支護設計中，除按規范進行內部穩定性分析外，還應進行每個工況的剪切破壞分析，施工階段內部失穩是施工超挖，或上層土釘和坡面還未發生有效的各類作用時即開始下部開挖，因此此類失穩與土體參數、開挖深度和開挖時間有關。

土釘墻失穩示意圖見圖2。

圖2 土釘墻失穩示意圖

6 勞動力組織和機械設備

每個班組需要人員:測量放線1名，機械鉆孔2人、人工成孔6人～8人，土釘制作2人，鋼筋網片加工安裝3人，鉆孔注漿2人。施工技術員1人，兩班循環作業。

施工機械:鉆孔機1臺、注漿機1臺、空壓機1臺、攪拌機1臺、電焊機1臺、洛陽鏟6把～8把、噴混凝土機1臺。

7 經濟效益分析

傳統意義上的支護屬于被動支護，把土體當作荷載，支護結構復雜，施工成本費用高，工期長，土釘支護屬于主動支護，利用土體自身的強度和穩定性，自支撐能力作為支護的一部分，減少支護結構的工程量和加快工期，成本較低，施工便捷，與土方開挖同步進行，大大節省前期施工準備時間。工程造價相比較經濟，據不完全資料統計，土釘工程造價比帷幕、護壁樁等類型的工程造價低30%～50%左右。

［1］JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規程［S］．

［2］GB 50202-2009，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范［S］．

［3］建筑巖土工程技術標準［Z］．

［4］王春山．土釘墻在18號計量科研實驗樓基坑支護中應用［J］．山西建筑，2012，38(3):78-79．