土釘墻支護技術在某市政工程中的應用

摘 要：新城的修建和舊城的改造工程越來越多，但不管是新城的修建還是舊城的改造，施工條件都比較復雜，特別是基坑支護方面，必須要求技術過硬，才能有效地保障周圍環境不受影響。文章結合了某市政工程，在該工程條件十分復雜，即處于軟弱地質區，附近又涉及原有交通線路和農田、醫院、學校和居民區的情況下，采用了土釘墻支護技術，合理布置工作區，及時有效地對基坑開挖面進行清理、噴混和打孔等一系列工序，保證了基坑的穩定和周圍建筑的安全；通過設計坡頂排水系統、坑內排水系統和臨邊維護設置，既能夠及時排出坑內積水，又保證了周圍生態和農田需水的穩定。

關鍵詞：基坑；土釘墻；支護技術；排水系統

中圖分類號：F062.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-4428（2018）06-0146-03

一、 引言

基坑支護是為了保證地下結構的施工和周邊環境的安全而對基坑側壁及周邊環境采用的支擋和保護措施。常見的基坑支護形式有很多種，主要包括排樁支護（樁撐、樁錨、排樁懸臂）、地下連續墻支護（地連墻+支撐）、水泥擋土墻、土釘墻（噴錨支護）、鋼筋混凝土排樁等，或以上多種方式的組合。基坑支護工程是個臨時工程，因此設計安全儲備可以相對小一些，但其與地區性關聯較大。在軟土和高地下水位或者在場地較復雜的條件下開挖基坑，很容易產生土體滑移、樁體變位、支擋結構嚴重漏水、基坑失穩及坑底隆起和流土等災害，這對周邊建筑和地下管線會造成極大的安全威脅。

基坑支護的計算方法包括三種，分別是彈性抗力法、靜力平衡法和有限元法，一般的計算順序為：首先確定支護結構，其次是選擇合理的計算模型，最后是根據計算理論對選擇的計算模型進行設計計算。

基坑支護在設計時應遵循幾大原則，根據《建筑基坑支護技術規程》規定，一般情況下，基坑支護設計應遵循的原則有：①根據不同的安全等級及破壞后的后果選擇相應的重要性系數；②依據承載能力和正常使用能力極限狀態設計要求，基坑支護結構的設計應依據相應規程來計算和驗算；③基坑支護結構設計分為正常使用極限狀態和承載能力極限狀態；④基坑支護結構設計應根據設計原則來選用極限狀態的設計表達式；⑤當水文地質條件比較復雜時，需根據實際情況作出相應的施工方案和措施；⑥基坑支護結構的設計需考慮結構的水平變形、豎直變形和地下水變化對周圍環境的影響等。

二、 工程概況

該工程屬于成都天府新區市政主干道工程，本工程包括了橋梁工程、管廊工程、箱涵工程、隧道工程等，且其中管廊工程、雨污水工程及下穿隧道工程的基坑開挖深度較深，因此基坑的開挖支護是本工程的主要難點。除此之外，本工程是舊路擴建工程，沿線地質條件極差，多屬于軟弱地基，而且該地區降雨量較大，交叉路線較多，沿線不僅有基礎農田，還有學校、醫院以及小區，這些都為基坑的開挖技術提出了新的挑戰。

本工程基坑的施工和一般基坑的開挖施工不同之處，在于該工程不僅要克服軟弱地基、強降雨等不良條件，還不能因為基坑施工后影響沿線農田的繼續使用，最重要的是要保證附近已建工程包括已有線路、學校、醫院以及居民小區的正常運營和安全。在如此復雜的環境下研究深基坑的開挖施工技術，具有一定的意義，不僅可以為該工程提供及時有效的指導，還可以為以后同類型的工程提供參考，畢竟市政工程難免會遇到如此復雜的深基坑開挖項目。

（一）工程特點

本工程屬于舊路擴建工程，且具有施工工期短、遷改量大、地下管線多、離居民區近、工程建設標準高、施工作業面窄等特點。具體表現在工程線路經過學校、衛生院、居民居住區以及大片基本農田區域，且工程的大部分位于國道范圍內，具有交叉路口多，交通流量大的特點。除此之外，該工程鄰近水源保護區，需控制其對周圍環境造成的影響，保證施工過程中沿線景觀不被破壞，河流農田不受污染。與其他地區的同類型工程相比，本工程還存在一個特點，該工程所在區域雨季較長，且降雨量較大。

（二）工程難點

該工程涵蓋了橋梁工程、管廊工程、箱涵工程、隧道工程等，且其中管廊工程、雨污水工程及下穿隧道工程的基坑開挖深度較深。除此之外，在益州大道、福州路橋段、南寧路橋段均涉及魚塘和農田，地質條件較惡劣，多為軟弱地基，對基坑的開挖施工提供了一定難度。該工程涉及大量的地下管線包括已有建筑的給排水、通信、光纜、燃氣等管線，對基坑的開挖都帶來了不利。沿線已有工程和居民的安全也為基坑的開挖提供了相應的難度，由于該工程沿線經過了學校區、居民區等，再加之地質條件本身就很差，既要保證工程的順利開展，又要保證保證附近建筑物和居民的安全，就需要在施工技術上做足文章。另外，由于附近交通量較大，交通導行方案特別復雜，無法對國道進行斷道施工，這同樣為軟弱地質條件下的深基坑開挖提升了不小的難度。

鑒于本工程的不良地質條件，大量地下管線的埋設，以及附近交通錯綜復雜，且學校、醫院、居民小區均離施工地較近等情況，本工程施工對技術要求將會特別高。因此，本文的研究不僅會對該工程的順利開展提供現實可行的指導意義，而且會對以后同類型工程的實施具有一定的參考意義。

三、 土釘墻支護方案

土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結合，形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力，從而保持開挖面穩定，這個土擋墻就稱為土釘墻。

（一）基坑開挖

在進行土釘墻基坑支護前，需對周圍巖土體進行開挖和清理，在這之前，還應對周圍情況進行排查，主要包括查明施工現場的地下管線埋置方向及地下構筑物的情況，落實土方施工機械設備及現場安全和施工管理人員，熟悉基坑開挖圖紙，察看施工現場及周圍環境，確定最佳的運行路線等。

在開挖方面，設置了基坑內馬道，采取后退式開挖方式，運土車停置在挖掘機后側或左右側裝土。合理布置現場道路和出入口，做到四通八達，合理規劃卸土場地，優化運土路線，安排好作業時間，做好車輛分流，減少道路擁擠。土方挖運分層標高根據各工序施工要求合理安排。距離基坑邊坡5m為土釘施工區，在土釘的工作區內，每層挖至相應土釘下0.5m處，進行錨桿施工；最后挖至距基底300mm處，由總承包單位進行人工清槽。土方收尾坡道處設置外坡道，做回填處理。除此之外，在開挖過程中還應注意以下事項：

1. 該階段土方及土釘墻施工全面展開，工程量較大，工序多，機械設備多，是按期完成任務的決戰階段。要解決好工作面與日產量、工序間工作面相互制約的矛盾，各工序間需采用交叉流水作業。每個工作面都要采用定機械設備、定日產量、定工期等三定措施，確保工程順利進行。

2. 本工程的施工關鍵是土方運輸，因此要合理布置現場道路和出入口，合理規劃卸土場地優化運土路線，安排好作業時間，做好車輛分流，減少道路擁擠，行車路線盡量用循環路。

3. 盡量采用反鏟挖土，充分利用挖土半徑，提高效率，盡量抓緊時間，趕前不趕后，保證按期完成任務。

4. 嚴格按開挖線進行開挖，嚴禁超挖，測量工作隨時配合。

5. 清土與挖土應與別的工序緊密配合，不可超前或滯后。

6. 開挖前應做好沿途交通環衛工作，并交納其費用，辦理好證件，在取得有關部門的同意后，方可進行施工，以保證工程的順利進行。

當然，土方施工技術方面，也有相應的技術要求，包括機挖土槽底預留20cm人工配合清槽，不得擾動老土；各層間標高允許偏差±150 mm；挖土機嚴禁碰撞土釘、錨桿；測量員隨時測量，保證基底標高和基坑線。

（二）支護施工工藝

土釘墻的支護施工工藝簡單來說有五個步驟，依次是：①按設計要求開挖工作面，修整邊坡；②安設土釘；③鋪設并固定鋼筋網及水平壓筋；④噴射混凝土面層；⑤根據施工過程，穿插設置坡頂和坡腳排水措施（必要時）。圖1是施工工藝流程圖：

圖1 施工步驟圖

雖然土釘墻的支護流程可以用簡單的五個步驟進行概括，但是在具體施工過程中，需要注意的遠不止如此，具體來說可以分為八個階段，每個階段的內容和注意事項如下：

1. 需要對坡面進行修整，使其坡度大小和坡面平整度達到設計要求。

2. 土釘成孔后應及時安放土釘鋼筋、注漿，以防塌孔；注漿前應驗收土釘質量，并清除孔內殘留土；注漿時，注漿管插至距孔底0.3—0.5m處，孔口采用水泥袋封堵，采取0.3Mpa壓力注漿，孔滿為止；做好成孔和注漿記錄。

3. 按設計要求加工和鋪設鋼筋網，網格鋼筋可采取綁扎，網塊搭接長度不應小于200mm。鋼筋網與坡面間距不小于30mm，鋼筋網與土釘交接處采取焊接與加強筋連接牢固；噴射混凝土時不晃動。

4. 面層混凝土強度等級為C20，混凝土用料計量要準確，拌合應均勻，隨拌隨用。

5. 噴射混凝土應分段、分片、分層依次進行，同一段噴射順序應自下而上，段落與片之間做成斜面以使混凝土連成整體。噴射混凝土前應對機械設備、風、水管路和電路進行全面檢查試運轉；并清理受噴面、埋設控制噴射厚度的標志；噴射時，噴頭與受噴面應垂直，宜保持1.0—1.5m距離，控制好水灰比，保持混凝土噴射面平整，濕潤光澤、無干斑和滑移流淌現象。

6. 噴射混凝土終凝后2小時，根據天氣情況選擇自然或覆蓋養護5～7天。

7. 待上部土釘漿體和面層強度達到設計標準的75%以上時方可進行下步土（石）方開挖。

8. 預應力錨桿施工。

錨桿成孔采用普通錨桿鉆機螺旋鉆進結合跟管鉆進成孔工藝，錨桿注漿采用泵送水泥漿微壓注漿結合二次壓力注漿工藝。確保拉力達到設計要求，技術要求如下：

（1）對陽角部位，預應力錨桿成孔方向可適當調整，以防止錨桿相交。其余錨桿鉆孔應滿足如下要求：首先是孔位偏差應不大于100mm，其次是孔深不大于設計長度的30mm，再者是孔徑允許偏差±5mm，鉆孔偏斜度應控制在1°。

（2）錨桿的組裝

錨桿的組裝包含了四個方面：首先是鋼絞線應除油污、除銹；其次是沿桿體軸線方向每隔2m設置一個隔離架；然后是桿體自由段應用塑料管包裹，管口應密封并有鉛絲綁扎，自由段長度5m，剩余部分為錨固長度，鋼絞線下料長度為設計長度加上預留長度，預留長度一般為1.0—1.5m；最后是在注漿時，注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴防石塊和雜物等混入，錨孔內的漿液為水泥漿，配合比通過試驗配制。

（3）錨桿的張拉與鎖定

錨桿的張拉和鎖定是支護的重要工序，在張拉和鎖定過程中要保證以下幾點：①錨桿張拉前，應對張拉設備進行標定；②錨固體與臺座砼強度均大于15Mpa時，方可進行張拉；③錨桿張拉順序應考慮臨近錨桿的相互影響；④錨桿張拉荷載分級及觀測時間、錨桿鎖定應嚴格按照規范進行；⑤錨桿的抗拉力按照計算書中的設計值100KN進行控制。

（三）基坑排水系統

基坑的排水主要分為三部分，即坡頂排水系統、基坑內排水系統和基坑臨邊維護設置。在本工程中，這三部分的布置如下：

1. 坡頂排水系統

在距護坡鋼筋網翻邊邊緣15cm的位置設置一道截水溝尺寸：20cm×20cm，用于把護坡外側的水流引到外面，避免外圍水進入基坑。截水溝設置在護坡兩側，根據現場實際情況，在最低點處與基坑外側排水系統相連接或者將水引入污水管道，將水排走。如果坡頂外空間距離小于1m，則考慮將外側水引入基坑內，然后集中排出。

2. 基坑內排水系統

基坑開挖完后，沿著管廊的縱坡方向，根據圖紙給出的集水坑位置，開挖集水坑，將基坑內的水集中排到集水坑，統一排出。如果排水出口距集水井太遠，就將集水坑內的水抽到基坑邊坡上的截水溝里，將水排出。基坑內排水采用明排方式，保證地下水位低于基礎底面以下50cm。

3. 基坑臨邊維護設置

在基坑邊緣緊鄰護坡支護做圍擋設置，下方用頁巖磚砌筑高×寬=30cm×25cm臺座，砌筑過程中，將豎向鋼管預埋進臺座里，外露高度120cm，間距200cm，然后用水泥砂漿抹平。再在上面搭設水平鋼管架，然后掛上密目安全網，安全網要結實、美觀、整齊一致。水平鋼管3根，間距60cm。所有防護鋼管用40cm長紅白相間的油漆粉刷。

四、 結論

本工程很好地將土釘墻支護技術進行了應用，并且根據具體情況對某些原始的方法進行了相應的調整和優化，最終取得了很好的效果。開挖基坑過程中，通過對土釘工作區的合理布置，充分利用定機械設備、定日產量和定工期的三定原則，使得工程得以順利有序地開展；在土釘墻支護方面，嚴格及時地按照相應的標準進行初噴、打孔、拉網等工序，保證了基坑開挖后周圍巖土體的穩定，保證了原有交通的順暢和原有建筑的不受破壞；對于基坑的排水方面，通過設計坡頂排水系統、坑內排水系統和臨邊維護設置，既保證了坑內積水的及時排出，又保證了附近生態和農田用水不受破壞。

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作者簡介：

湯正廣，揚州鼎力建設發展有限公司。