土釘墻噴錨支護在邊坡工程中的應用

曹杰波

關鍵詞：土釘墻噴錨支護;邊坡工程;穩定性驗算;施工;監測

1、前言

土釘墻噴錨支護就是在邊坡表面鋪設鋼筋網、噴射混凝土，然后間隔一定距離埋入土釘，使混凝土、鋼筋網、錨桿以及巖土體之間組成了一個受力整體，從而提高邊坡的穩定性。

2、邊坡支護設計

根據周邊場地條件，邊坡坡項超載取5kPa，放坡坡度為1：0.3，經綜合考慮采用土釘墻噴錨支護進行邊坡加固。沿邊坡高度方向布置11排錨桿，豎向間距為1m，水平方向間距均為1.5m，土釘的直徑為20mm，均以傾角為10。植入。鋼筋網采用10150雙向設置，加強主筋采用18@1500X1000，呈十字形與鋼筋網焊接。面層噴射混凝土厚80ram，混凝土強度等級為C20，強度不小于10MPa。施工中，土釘成孔直徑不小于100mm，放入鋼筋后向孔內注漿，水泥砂漿類型選為M20，水灰比為0.5。

3、穩定性驗算

依照經驗及工程實例參照，對邊坡土釘的參數進行設置后，需對邊坡的穩定性進行驗算，其中包括內部整體穩定性分析和外部整體穩定性分析。外部穩定性分析又包括抗滑動穩定性、抗傾覆穩定性等方面，可用楔形滑移面法按照重力式擋土墻的公式對其進行初步驗算，及將土釘墻視為一個“土墻”，其作用機理類似于重力式擋墻。內部穩定性則可用圓弧滑移面按條分法進行驗算。

4、土釘墻噴錨支護施工工藝

土釘噴錨支護作業過程應遵循從上到下、分步修建的原則，即邊坡邊開挖邊支護的原則，本文采用Ordinary、Bishop、Janbu三種極限平衡法對以下6種處理方案進行了該土釘墻的內部穩定性試算，加以佐證，（邊坡沿高度從上到下分段依次為三級、二級、一級）。

方案1：開挖第三級邊坡，且支護≥1_3滿足要求。

要求抗傾覆安全系數Kt（墻趾處抗傾覆力矩與傾覆力矩之比）≥1.6，Kt可按式（2）進行計算。

方案2：開挖第三、二級邊坡，均支護;

方案3：開挖第三、二、一級邊坡，均支護;

方案4：開挖第三級邊坡，未支護;

方案5：開挖第三、二級邊坡，均未支護;方案6：開挖第三、二、一級邊坡，均未支護;

根據《公路路基設計規則》所規定：內部穩定性驗算的安，方案1～方案5均

經驗算，該工程Kt=1.68≥1.6滿足要求。

本工程采用條分法對土釘內部穩定性進行驗算，將滑動體分為9條，根據大量計算經驗指出，最危險滑動圓弧的兩端距坡頂點和坡腳點各為0.1nh處，且最危險滑弧中心在這兩點的垂直平分線上，對土釘墻內部整體穩定性進行分析。

全系數可取1.25～1_3。滿足要求，方案6的安全系數則偏低，方案1相對于方案4，方案2相對于方案4，方案3相對于方案6的安全系數都要高很多，邊坡的穩定性更好，不難看出，邊開挖邊支護在施工環節十分重要。

結合本工程施工經驗，土釘墻噴錨支護的一般施工工序為：邊坡開挖一孔位放線一土釘制作、成孔及安放一注漿一編制鋼筋網一焊加強筋一噴射混凝土一養護，結合本工程經驗，具體施工方法和注意事項有：

（1）邊坡開挖：坡面必須達到基本平整，符合尺寸的要求。

（2）孔位放線：按設計的孔位布置進行測量畫線，標出準

（3）確的孔位，孔位誤差小于5cm，本工程設計孔位間距為

1500mmx1000mm。

（3）土釘制作、成孔及安放：土釘制作必須符合設計要求，制作過程應嚴格監管，保證土釘的質量;適宜采用鉆機成孔，然后按設計要求的孔長、孔的俯角和孔徑進行鑿孔，逐孔進行驗收，做好記錄，不合格者重打;錨釘下入前應清除孔內虛土，為使土釘處于孔的中心位置，每隔1.5～2m焊結一個居中支架，將土釘安放在孔內。

（4）注漿：水泥漿的水灰比為0.5，水泥砂漿類型選為M20，壓力強度不低于0.4MPa，以確保土釘與孔壁之間注滿水泥漿，注漿采用由里向外注，需將注漿管插入孔內距孔底約0.5m處。

（5）編制鋼筋網、焊加強筋：按照設計要求，鋼筋網采用10@150雙向設置，加強主筋為18@1000x1500，呈十字形與鋼筋網焊接，施工中應保證焊接的可靠度。

（6）噴射混凝土：選用C20細石混凝土，粒徑大小在5～10mm之間，厚度應按設計要求達到80mm，要求噴射表面平整。

（7）養護：對混凝土進行養護，養護期間注意雨水和溫度的不利影響。

5、施工監測

土釘支護的監測包括支護位移、地表開裂情況、附近重要建筑物和重要設施的變形等，其目的是為了及時了解邊坡的狀況，提早進行防范。結合本工程實際，重點進行邊坡位移的監測，在邊坡上間隔8m設置兩個觀測點s1、s2，測量觀測點偏離最初位置的水平位移量，觀測精度要求達到1.0mm，支護完成后根據實際情況3～8d觀測一次，若出現較大位移則每天觀測1次，邊坡趨于穩定后可減少觀測次數。

測量從2010年4月20日開始，歷時約4個月，工程5月5日完成挖土，兩測點的位移曲線變化走勢基本一致，表明邊坡變形具有同步性。位移的增長量在前期表現較快、后期較慢并逐步趨于穩定，挖土完成后一周內位移增長最快約占總位移的70%。邊坡的高度為12.4m，支護結構的最大位移均出現在6～7m之間，觀測點s1處的最大位移為13.6mm，s2的最大位移為11.8mm，位移曲線呈上下兩端小、中間大的“凸肚”形態，與土釘墻支護變形的典型形態特征相吻合。觀測期間邊坡變化無異常，說明該支護方案是成功的。邊坡開挖時，應做到“分層開挖，分層支護”，即遵循邊開挖邊支護的原則，這樣可有效提高邊坡的穩定性，減小開挖造成邊坡的位移，增加施工的安全性，保證工程的質量。采用土釘墻噴錨支護邊坡的穩定性與很多因素有關，如土釘的長度、直徑、傾角、布置方式以及混凝土的強度、厚度等，設計應綜合考慮工程的實際情況和具體要求，在完成土釘布置后必須選擇適宜的計算方法進行邊坡內、外部整體穩定性驗算，確保邊坡的安全。

6、結束語

通過對邊坡位移觀測，土釘墻噴錨支護變形總體呈現“中間大，兩端小”的形態，最大位移點處于中部附近。支護結構在完成挖土后，前期的變形較大，后期逐步趨于穩定。該邊坡采用土釘墻噴錨支護的設計方案達到了預期效果，保證了結構的安全使用。實踐證明土釘墻支護施工速度快、經濟性好、安全性高，適宜在邊坡、基坑開挖等工程中廣泛運用。