土釘墻支護(hù)在某建筑項目基坑工程中的使用研究

黃寅

【摘 ?要】本文結(jié)合某工程實(shí)例介紹土釘墻在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的施工技術(shù)控制措施及其經(jīng)濟(jì)效益分析。

【關(guān)鍵詞】土釘墻;軟粘土地基;軟粘土地基;設(shè)計;經(jīng)濟(jì)效益

1土釘墻的作用機(jī)理

土釘墻支護(hù)，是用于土體開挖和深基坑施工時保證邊坡穩(wěn)定的一種新技術(shù)。在國內(nèi)的工程建設(shè)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用，它是由擋土墻和錨桿發(fā)展起來的，在土體內(nèi)放置一定長度和分布密集的土釘（即鋼筋）與土共同作用，以彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度不足，并在坡面上制作與土釘形成一體的鋼筋網(wǎng)噴射砼面層（即土釘墻），以限制土體變形的發(fā)展，增強(qiáng)邊坡土體自身的穩(wěn)定性，從而保證土體邊坡和深基坑安全的一種施工。

方法土釘是在土體內(nèi)增設(shè)了一定長度和一定分布密度的錨固體，它與土體牢固結(jié)合而共同工作，以彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度不足，增強(qiáng)土坡自身的穩(wěn)定性，屬于主動制約機(jī)制的支擋體系。土釘在其加強(qiáng)的復(fù)合土體中起著箍束骨架作用，制約土體變形，并使符合土體構(gòu)成一個整體，提高土坡的整體剛度和穩(wěn)定性。土釘與土體共同承擔(dān)荷載和土體自重應(yīng)力。土釘墻在超載作用下的變性特征，表現(xiàn)為持續(xù)的漸進(jìn)性破壞。在土釘加筋的邊坡內(nèi)，被動區(qū)的土釘可起錨固作用在坡面上設(shè)置的與土釘聯(lián)成一體的鋼筋混凝土面板能約束坡面的變形，在作為土壓力傳力體系構(gòu)件的同時，還能保證土釘不受侵蝕風(fēng)化。

2土釘墻主要特點(diǎn)

土釘墻支護(hù)方法是將抗拉強(qiáng)度很低的土體與注漿鋼筋組成復(fù)合體，并與基坑側(cè)壁噴射的鋼筋砼結(jié)構(gòu)共同工作，保證施工中基坑邊坡穩(wěn)定的一種深基坑支護(hù)方法。具有以下特點(diǎn)：

（1）施工便捷安全，土釘制作與成孔簡單易行，靈活性強(qiáng)，便于各種形式的基坑支護(hù)設(shè)計。

（2）對施工場地狹小，大型護(hù)坡施工設(shè)備不便操作時，有其獨(dú)特優(yōu)越性。

（3）穩(wěn)定可靠，支護(hù)后邊坡位移小。

（4）施工工期短，便于已挖完土方深基坑支護(hù)的搶險，對一般工程而言，可邊挖土邊支護(hù)，基本不占用施工工期。

（5）經(jīng)濟(jì)效益顯著、費(fèi)用低，與其它支護(hù)類型相比，造價降低很多。

3工程概況

某工程場地土為淤泥質(zhì)軟粘土，除表層為厚約2m的粘土層外，其下深埋流塑狀淤泥質(zhì)軟粘土，具有孔隙比高、壓縮性大、含水量大、靈敏度高和強(qiáng)度低等特點(diǎn)，其主要物理力學(xué)性指標(biāo)見表1。

本工程循環(huán)水管采用?2.4m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，埋置深度為4.6～4.8m，管溝緊鄰一期循環(huán)水管溝側(cè)，其中心距僅為8m。根據(jù)現(xiàn)場已有的基坑施工經(jīng)驗，采用水泥土擋土墻施工時位移較大，且費(fèi)用較高，而采用土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)則應(yīng)慎重考慮，為此在方案實(shí)施過程中遇到了很大的阻力，甚至不少專家都持懷疑態(tài)度，后經(jīng)土釘現(xiàn)場拉拔試驗和方案的詳細(xì)論證，該方案才得以實(shí)施，為工程項目節(jié)省了巨大的投資，同時也為土釘墻在軟粘土地基中的推廣應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗。

4土釘拉拔試驗

在土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計階段，進(jìn)行了土釘?shù)睦卧囼灒?組9個試件，試驗位置沿管溝沿線布置，土釘均位于淤泥質(zhì)土層中，其孔徑均采用少150，錨桿采用?25螺紋鋼，與水平的夾角為150，漿液采用1：1水泥砂漿，注漿壓力為0.4MPa。3組土釘?shù)拈L度分別為18.5，18.5，12.5m，極限抗拔力分別為120，150，110kN，土釘錨固體與土體之間的極限摩阻力分別為13.76，16.06，18.67kPa，該差異主要來源于土層地質(zhì)條件的差異，極限摩阻力應(yīng)根據(jù)管線的位置進(jìn)行選取。

5土釘墻設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場拉拔試驗，確定土釘錨固體與土體之間的極限摩阻力qsik=16.0kPa，綜合土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，取凝聚力cik=6.5kPa，內(nèi)摩擦角φik=120。設(shè)計地面超載為lOkPa。由于現(xiàn)場缺乏當(dāng)?shù)赝玲攭Φ氖┕そ?jīng)驗.故確定基坑等級為一級。根據(jù)JCJ120-99《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，取土釘抗拉承載力安全系數(shù)為1.25，土釘墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)γik=1.3，重要性系數(shù)γo=1.1。土釘墻設(shè)計時應(yīng)分別驗算單根土釘?shù)目拱纬休d力和土釘墻的整體穩(wěn)定性。

5.1土釘抗拉承載力驗算

由于以上計算比較復(fù)雜，筆者編制了計算機(jī)程序，使設(shè)計大為簡化。

5.3土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)由土釘和噴射鋼筋混凝土面層組成，其中土體開挖時產(chǎn)生的不平衡主動土壓力通過混凝土面層，最終由土釘來承擔(dān)，開挖邊坡的基坑抗隆起及整體穩(wěn)定性通過土釘對土體的加固來實(shí)現(xiàn)。對開挖深度為4.6m的基坑進(jìn)行土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，考慮以下幾方面的因素：①為了提高土釘?shù)氖┕ば?，土釘孔徑采?120;②為了提高軟粘土中土釘?shù)某煽准白{質(zhì)量，土釘長度應(yīng)不超過15m;③根據(jù)噴射混凝土面層的受力特點(diǎn)及土釘?shù)某休d情況，土釘沿縱向間距為1.Om，呈梅花型布置;④為了提高基坑的抗隆起穩(wěn)定性，土釘墻底部設(shè)置長6.Om、直徑?200的松木樁，樁距為0.4m，樁頂與鋼筋網(wǎng)連接。土釘墻中土釘由上至下分為3層，當(dāng)施工第1～3層土釘前的土釘墻整體穩(wěn)定性系數(shù)分別為2.416，1.462，1.429時，均能滿足一級基坑施工期的穩(wěn)定性要求，當(dāng)不設(shè)置松木樁時整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.305，此時也能滿足二級基坑的要求，為了有效地減小土釘墻的位移，松木樁應(yīng)在施工第3層土釘后、基坑開挖深度為4.1m時施工，此時土釘墻的整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.437，滿足設(shè)計要求。

5.4支護(hù)效果評價

在基坑施工過程中，對土體水平位移、沉降及基坑底隆起進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)測最大水平位移僅12mm，最大地面沉降為8mm，坑底最大隆起為22mm。

6效益

通過土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐，可以得出以下結(jié)論

①土釘墻能在軟粘土基坑工程中應(yīng)用;

②與其它基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相比，土釘墻的造價更低，因而更經(jīng)濟(jì);

③由于對土釘墻的位移可通過施工措施加以有效控制，因此對地下管線及周圍環(huán)境影響較小，尤其適用于舊城改造工程中應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊志銀，張俊，王凱旭。土釘墻技術(shù)的研究及應(yīng)用.巖土工程學(xué)2005.2.

[3]基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程.CECS96197.北京：中國建筑工業(yè)出版社.

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