土釘墻在淠史杭灌區滑坡治理中的應用

王同如

(安徽省淠史杭灌區管理總局，安徽 六安 237005)

1 概述

土釘墻支護是一種利用經加固后的原位土體來維護主體穩定的邊坡加固方法，應用于深基坑支護和各類邊坡支護，是一項經濟實用的原位土體加筋技術，在我國城市建筑物基坑支護、公路邊坡滑坡治理中應用廣泛。本文結合淠史杭灌區淠河總干渠五里墩滑坡治理工程實踐，淺談土釘特點、作用機理以及運用于滑坡治理中的設計和施工方法。

1.1 土釘的特點

土釘墻支護能最大限度地利用邊坡土體固有的力學強度，它將土體內部荷載變為邊坡支護體系的一部分;土釘的控壓注漿可使被加固土體的物理力學性能大為改善，將邊壁不穩定的傾向轉移到內固段及其附近并消除，達到穩定基坑或邊坡的目的。與其他支護類型相比，它具有工期短、造價低、施工操作方便等特點。

1.2 土釘的作用機理

土釘墻和擋墻、護坡對土體作用機理不同。土體抗剪強度很低，抗拉強度極小，但土體具有一定的結構整體性。土釘墻構造是在土體內放置土釘，相當于土體加筋，土體與土釘共同工作，構成復合加筋土體;在邊坡的一定范圍內形成一個加固區，使滑移面后移，達到邊坡加固的目的。土釘墻主要通過以下幾方面的作用來達到邊坡支護的目的。

1.2.1 土釘錨固

土體中的土釘與砂漿柱體相結合，可對加固區土體產生錨固作用，限制了砂漿柱體周邊的土體變性。加固土釘在土體中分布較密，起到了對土體進行加筋的作用，增強了土體的整體性和強度。

1.2.2 擠密作用

土釘孔內注漿對土體的擠密作用，由于土釘孔的密度比較大，注漿擠密作用的影響大，使加固區的土體比非加固區的土體密度有顯著提高。密集的土釘與土釘之間的土形成復合土體，結構類似寬度很大的重力式擋墻，可有效支撐邊坡，且單個土釘的破壞對整體功能的發揮影響有限。

1.2.3 坡面變形的約束作用

在坡面上設置與土釘連在一起的外部面板，它將限制土體的變形，并能保持土體的局部穩定性，是發揮土釘墻有效作用的重要組成部分。

2 工程實例

2.1 工程概況

淠史杭灌區位于安徽省中西部和河南省東南部，設計灌溉面積1198萬畝，是新中國成立后興建的全國最大灌區，是全國三個特大型灌區之一。淠河總干渠為淠史杭灌區兩大總干渠之一，全長104.5km，設計流量300m3/s，灌溉面積660萬畝，同時擔負著向六安、合肥兩大城市供水任務。本次治理的五里墩滑坡位于淠河總干渠五里墩大橋下游30m處，樁號28+320～28+370段，滑坡滑動范圍長50m。本段渠道堤防為深切嶺段，切嶺深15m左右，堤防坡度為1∶2.5，滑坡體位于坡面中間，上部已經實施完成市政綠地，重型機械難以進場，施工難度較大。

2.2 工程地質

滑坡工程所在地土層分布描述如下:

a層滑動土，成分主要為黏性土，少量碎塊石，濕，稍密～中密，局部松散。

b層滑床土，成分主要為黏性土，褐黃、灰黃色，硬塑狀，具弱膨脹潛勢，底部局部為殘積土。

c層強風化泥質砂巖，褐黃、褐紅色，風化呈土狀、碎塊狀，稍濕～濕，密實。

d層中風化泥質砂巖，屬軟巖～較軟巖，巖芯較完整，巖石強度較高。

2.3 滑坡治理方案的確定

根據本工程滑坡體深度，滑坡體位置以及滑坡段周邊的施工環境，在“經濟、安全、方便施工”的原則下，確定采用土釘墻支擋的方案。滑坡治理剖面簡圖如下圖所示。

滑坡治理剖面簡圖

2.4 土釘墻的設計

2.4.1 土釘結構設計

本工程土釘墻設計采用鉆孔注漿型土釘，鉆孔直徑120mm，鉆孔與水平面傾角為20°，土釘縱向設4排，排距0.9m，橫向間距 2.0m，土釘長度為 9.0 ～12.0m。本工程滑坡體治理長度50.0m，設計土釘總計80根，土釘桿件采用直徑25的螺紋鋼筋。

2.4.2 土釘墻面層設計

土釘墻面層通常采用加網狀鋼筋的噴射混凝土結構，但本工程堤防滑坡治理若采用噴射混凝土面層不利于內部土體排水，本次設計土釘外部采用網狀框格梁連接，框格大小為2.1m ×1.7m，梁的尺寸為0.5m ×0.3m(高×寬)。網狀框格梁外鋪設碎石墊層及混凝土預制塊護坡，與堤防上下游護砌保持一致。

2.4.3 土釘抗拔力計算

土釘極限抗拔承載力標準值按照《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120—2012)中公式 5.2.5計算，其值還需要通過土釘抗拔試驗進行驗證。具體計算公式如下:

計算可得單根土釘極限抗拔承載力標準值為150.72kN。

2.4.4 滑坡體穩定計算

土釘墻整體滑動穩定性采用圓弧滑動條分法進行驗算。按照《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120—2012)中5.1.1計算。具體計算公式如下:

計算得土釘墻整體穩定系數Ks為1.39。

2.5 土釘墻的施工

2.5.1 土釘施工

本工程施工工藝主要包括施工準備→腳手架搭設→鉆孔→插入土釘鋼筋→注漿→框格梁鋼筋綁扎→框格梁混凝土澆筑→預制塊護坡施工→施工檢測。

a.腳手架搭設:邊坡要按設計要求嚴格分層施工，腳手架平臺搭設要平整、牢固，保證人員和設備在平臺面上施工的安全穩定。

b.鉆孔:鉆孔前應根據設計要求定位，鉆孔時要保證位置正確(上下左右及角度)。防止高低參差不齊和相互交錯;鉆進時要比設計深度多鉆進100～200mm，以防止孔深不夠。在進鉆和抽鉆桿過程中不得引起土體坍孔。

c.插入鋼筋:土釘鋼筋插入前要進行清孔檢查，孔中若出現滲水、塌孔，應先進行處理。鋼筋使用前應平直、除銹、涂油。土釘鋼筋置入孔中前，首先要在鋼筋上安裝對中定位支架，以保證鋼筋處于孔位中心且注漿后其保護層厚度不小于25mm。支架沿土釘長度方向上間距為2m，支架可為φ8鋼筋半圓弧，以不妨礙漿體自由流動為宜。

d.注漿:采用水泥砂漿注漿，水泥砂漿的水灰比宜取 0.40 ～0.45，灰砂比宜取 0.6 ～0.8，宜選用中粗砂，其中按重量計的含泥量不得大于3%;本工程的土釘傾角向下，注漿采用底部注漿方式，注漿導管底端插至距孔底250～300mm處，一邊注漿一邊緩慢地將導管拔出。注漿時，導管口應始終埋在漿液液面以下，以排除孔內氣體。

e.框格梁施工:首先清理邊坡坡面松散的土方，并修整邊坡，保證邊坡的坡度;然后開挖井字梁溝槽，沿著土釘施工縱橫方向開挖框格梁溝槽;最后綁扎鋼筋澆筑混凝土。鋼筋綁扎采用6φ18三級鋼筋，混凝土強度等級為C25。土釘鋼筋與框格梁縱向受力鋼筋需要焊接連接并保證土釘鋼筋錨固到框梁中，錨固長度不得小于1.0m。

f.外層預制塊鋪設:外層預制塊鋪設仍采用六角形混凝土預制塊護砌。預制塊鋪砌前按設計要求澆筑混凝土隔埂，并將坡面整平壓實，均勻鋪設碎石墊層。預制塊人工進行鋪砌，砌筑面應平整，塊間相互咬合、嵌緊，預制塊與隔埂、勒腳、封頂間的空隙采用現澆混凝土封堵。

2.5.2 施工注意事項

a.土釘墻應分層施工，結合本項目，土釘墻滑坡治理施工時應先施工底層，逐級向上層施工。

b.當工程區存在地下水時，對易產生塌孔的土層，施工前需要通過試驗確定土釘墻工藝參數和施工應采取的安全措施。

c.注漿前要驗收土釘鋼筋安設質量是否達到設計要求。注漿時要采取必要的排氣措施。

d.土釘鋼筋連接及土釘鋼筋與面層框格梁時，應采用焊接連接，并采用雙面焊縫;鋼筋搭接長度應大于鋼筋直徑的5倍。

2.6 土釘抗拔試驗

淠河總干渠五里墩滑坡治理工程由安徽建筑大學勘測設計研究院對土釘抗拔力值進行檢測。采用的設備主要為:穿心張拉AYD-30T型千斤頂，SSYB-2型雙油路手動泵，土釘夾具及百分表。受檢的3根土釘軸向拉力最大試驗荷載值均不小于設計標準值的1.3倍，位移穩定;土釘軸向拉力標準值符合基坑支護側壁安全等級二級驗收標準。其試驗成果見下表。

土釘軸向拉力試驗成果表

3 結語

土釘墻支護施工方法簡單，工程成本低，能夠適應比較狹小的施工場地。通過本工程中土釘墻支護的實施，滑坡土體穩定，達到了治理的目的，說明在深切嶺渠道的滑坡中利用土釘墻支護是可行的。

［1］中國建筑科技研究院.JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2012.

［2］于志成，施文華，等.深基坑支護設計與施工［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.

［3］曾憲民，李世丁，王作民.土釘支護設計與施工手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2002.