土釘墻技術在深基坑工程中的應用

武釗宇

（新疆石油工程建設有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

土釘墻技術在深基坑工程中的應用

武釗宇

（新疆石油工程建設有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000）

摘要：土釘墻支護是近年發展起來的用于土體開挖和邊坡支護的一種新的支擋技術，是高強度土釘、網噴混凝土面層及原狀土三者共同受力，增強了土體破壞延性，很好地改變了邊坡突然塌方的性質，有利于安全施工；在工藝上，采用了邊開挖邊支護的方法，工作面不受限制，縮短了工期。

土釘墻支護；深基坑；邊坡檢測

1.工程概況

某工程新建辦公綜合辦公樓，位于城市與農村結合處，建址處海塘內、多處集水坑，利用現有魚塘回填而成，回填深度約4m，回填土主要采用附近河溝內淤泥質粉質黏土和黏質粉土，場區經過強夯大面積處理后，回填土性質已得到很大提高。場區內污水池基坑南北長63.4m，東西寬21.4m，基坑開挖深度為7.45m。

2.工程地質條件

本工程地處河水沖積扇的前部，在古老的基底巖石上部堆積了巨厚的松散層（厚度大于500m），主要是晚更新世（Q3）及全新世（Q4）海相、陸相及海陸相交互地層。在基坑開挖深度范圍內主要有以下兩層，各層土的特征分述如下：

第①層素填土：褐色；濕-飽和；松散；以黏性土為主，夾粉土細砂，含少量碎石、貝殼。層厚4.10m～5.40m左右。

第②層細砂：灰色；稍密-中密；飽和；局部與粉土、黏性土互含，含少量黏粒。厚層2.60m～9.40m左右。

地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，對應的高程為0.30m～1.45m。地下水類型為第四紀孔隙水，地下水年變幅1.00m左右，大氣降水、海水直接影響地下水位的升降。

3.支護方案選擇

在深基坑支護方案選擇上，常見的支護形式為排樁錨索聯合支護方式和土釘墻支護方案，這兩種方案都能解決開挖后邊坡穩定性問題。排樁錨索聯合支護方案主要通過鋼筋混凝土護坡樁和土層預應力錨索共同作用，護坡樁作為擋土結果，錨索作為支撐結構，在護坡樁樁、錨索共同作用下形成穩定的排樁支護形式。土釘墻支護方案是通過土釘、混凝土面板與邊坡土體形成一個整體，將土體加固成能自穩的重力式的擋土結構，增強邊坡的穩定性和抗傾覆能力。

對比這兩種不通的支護方案，排樁支護方案由于是鋼筋混凝土護坡樁和土層預應力錨索共同作用，整體穩定性好，邊坡變形小，但工程造價高、施工難度大、施工周期長；土釘墻支護方案是以提高邊坡土體自身整體穩定性為目的，邊坡整體穩定性能夠得到有效保證，土釘墻工程造價低，施工難度小，施工工期短；因此，支護方案采用土釘墻支護。

4.土釘墻施工

根據勘察報告，地下水水位埋深1.6m～2.8m左右，結合經驗值，平均滲透系數取2m/d。靜止水位平均埋深為2.5m計，基坑最大開挖深度為7.45m，基坑開挖后地下水位降至基坑底1.0m，邊界條件按潛水完整井、均質含水層、遠離邊界概化。采用管井環形井群結合引滲井降水，井間距8m，降水井深14m。通過近一周的降水周期，地下水位已降至基坑底1m左右，現場已具備基坑開挖條件。

基坑邊坡采用土釘墻支護的方案，考慮施工場地和臨時道路，開挖按1∶0.3進行放坡，基坑底部預留1.2m工作面，共布置5排土釘，土釘長度分別為6m、7m、8m、6m、5m，水平間距為1.5m，豎向間距為1.4m，采用梅花型布置，土釘采用直徑22mm的鋼筋，孔內注水灰比0.5的水泥凈漿，詳見表1、圖1。

表1　土釘參數

圖1　土釘墻剖面圖

施工工藝如下：

土方開挖→修整邊坡→測放土釘位置→土釘成孔、安置土釘→注漿→編鋼筋網→混凝土面層噴射。

（1）土方開挖：分層開挖，分層支護，邊開挖邊支護，分層開挖，挖完亦支護完。土方開挖必須和支護施工密切配合，上一層土釘完成注漿1天以上方可進行下一層邊坡施工作業面的開挖。開挖時鏟頭不得撞擊網壁和釘頭，開挖進程和土釘墻施工形成循環作業。

（2）修坡：要求坡面修理平整，確保噴射混凝土質量。

（3）土釘制作、成孔：洛陽鏟人工成孔，孔徑為100mm；置入1F22鋼筋。鋼筋上每隔2m左右焊置一個對中支架，支架外徑比土釘孔徑小10mm，鋼筋尾部設置L型彎鉤。

（4）注漿：注漿前將注漿管插入土釘底部，從土釘底部注漿，邊注漿邊拔注漿管，再到口部壓力灌漿。選用規格為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5，水泥漿按照設計拌制，攪拌充分，然后通過擠壓泵注漿。土釘注漿通過兩方面控制，一是注漿壓力控制在0.1MPa，二是單管注漿量。

（5）編制鋼筋網：將Φ6.5鋼筋拉直，鋼筋網片按照設計之間距綁扎。土釘成孔后，端部用Φ16螺紋聯系筋焊接壓在鋼筋網上，使鋼筋網片、土釘連成整體。鋼筋網編扎接長度及相臨搭接接頭錯開長度符合規范要求，在不能滿足規范要求的，必須用電焊焊接牢固。

（6）噴射混凝土：在土方開挖、修坡之后，鋼筋網編焊完成后，進行混凝土噴射。所用水泥為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，石子粒徑5mm～10mm，最大粒徑＜12mm，噴射混凝土經驗配合比為水泥∶豆石∶中砂重量比=1∶2∶2。噴射時，應按自下而上的順序進行，噴頭與噴面應垂直，保持0.8m～1.5m距離，面板混凝土厚度80mm。

在本次施工中，由于地層主要是回填土及細砂層，雖經過降水施工，但由于降水周期短，土層中仍存在飽和孔隙水，在進行土釘墻施工時會給土釘成孔、噴射混凝土面板產生不利影響，為了不影響土釘墻的施工質量，保證土釘墻整體穩定性，在施工中采取了一些有效的質量保證措施。

①為保證土釘成孔后注漿質量，在注漿時將注漿管插入到孔底，在一次注漿后兩小時內再進行二次補漿，注漿時保證注漿壓力，確保土釘注漿體質量。

②由于土層為細砂，易坍塌，在進行噴射混凝土施工前，可在已修整好的邊坡上噴上一層水泥漿，防止邊坡繼續坍塌。此外由于地下水的影響，在混凝土面板施工時可根據現場情況摻入一定量的速凝劑。

③施工各層土釘，如果土層含滯水時，需在面板中埋設花管導水，導水管設置在滲水部位，花管外濾網纏緊，放入孔中后，周邊填充濾料。

5.邊坡監測

本基坑邊坡監測內容以位移和沉降為主，沿基坑周邊布置水平位移觀測點和沉降觀測點，每隔10m布置1點。最大水平位移值僅為5.5mm，最大沉降值為7.2mm。位移及沉降量在土釘墻施工完成5天便趨于穩定。

結語

針對不同的工況和地質條件，選擇合適的基坑支護形式，是基坑支護設計的原則。基坑支護的本質要點就是止水擋土以供坑內安全施工，無論是重力式擋墻或非重力式擋墻均是如此，只不過采用的計算方法和施工工藝各有不同，土釘墻能成功解決了基坑邊坡的強度及穩定性問題。

[1]李斌漢.土釘墻技術在深基坑工程中的應用[J].建筑安全，2004，19(11)：35-37.

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