土釘墻支護體系在深基坑施工中的應用

宋鵬飛 張 楠

（本溪開放大學，遼寧 本溪 117000）

1 土釘墻支護體系分析

土釘墻支護體系是以加固原狀土為設計理念的技術，其施工工藝是確定合適的坡比后，把土釘深入到基坑邊坡內部，在基坑坡面噴射混凝土，與原狀土組成穩定的支護體系。與眾多基坑支護方法比較，土釘墻支護體系有著安全、經濟、快捷、簡便的特點，有效利用基坑土體自身的土力學強度。土釘讓土體與支護體系共同抵擋滑移效應，鋼筋網讓支護體系有著良好的整體性與韌性，土體的荷載為支護體系服務，噴射的混凝土跟原有土體有良好的力學性能并有一定的防水能力，對基坑邊緣的坍塌和剝落有嵌固作用。施工中要保證土釘、混凝土面層、原狀土結合的牢固度，土釘墻的優勢是建立在土釘的錨固能力、孔洞注漿及噴射對土體的擠密效應、科學的護坡選擇。此外基坑開挖土層涉及沙土、高含水量、流塑性土體等情況，慎重采用土釘墻支護。

2 基坑基本情況

某住宅工程項目，地上14層，地下1層，結構形式為裝配整體式混凝土剪力墻結構，建筑高度40.3m，預計埋深7m，基地荷載300 kPa。基坑深度9.3m，設計使用年限為1年，安全等級二級，北側圍墻外為園區內部混凝土道路，距離基坑上口線最近處約6m，場地基坑東側2.5m處為鋼結構圍擋（高約3m），圍擋外側為綠地（距離基坑上口約5.5m，寬度約25m）。基坑西側及南側為現狀空地，無需要保護的建（構）筑物。開挖深度內主要為粘質粉土、素填土與粘土，此基坑附近建構筑物很少，工程地質與水文地質條件理想。

3 基坑支護體系設計

3.1 土釘墻設計

根據基坑附近地質條件與設計要求，對基坑的支護體系設計進行仔細的研究，形成支護體系設計方案并通過專家論證。采用土釘墻支護的幾個剖面，基坑開挖深度主要為9.30m，根據土釘墻支護的設計經驗與此基坑的基本情況，最終確定為主要支護方式，根據現場情況部分剖面采用樁錨支護與放坡支護為補充［1］。

第一類剖面情況設計，改剖面位于基坑西側與北側，土釘墻支護體系坡比為1∶0.6，肥槽預留800mm，在坡頂設置800mm寬翻邊，梅花形布置6道土釘，采用水灰比0.45～0.55的PO42.5純水泥漿注入孔洞。面層內部掛φ6.5@200*200鋼筋網片，為加強土釘橫向強度橫向加強筋選用1Φ16，并在面層上噴射混凝土（80mm即可），設計強度等級為C20。土釘和加強筋均選用雙L型接頭焊接，土釘鋼筋設置呈60°布置φ8支撐架，間距1.5m～2.0m。坡腳設置的盲溝（300*300mm）坡面設置￠50導流管，可以有效控制坡后滯水現象。土釘設計分布如下。

表1 土釘設計分布表

第二類剖面情況設計，該剖面位于基坑南側，基坑開挖深度5.85m，采用二級放坡支護，支護設計參數如下：該剖面采用二放坡支護體系，基坑深度5.85m，第一級放坡坡比1∶1.5，深度2.85m，第二級放坡坡比1∶0.7，深度3.00m，一、二級放坡之間設置2.0m寬平臺，預留800mm肥槽，坡頂設800mm寬翻邊。面層內掛φ4@200*200的鋼筋網片，面層噴射50mm厚混凝土，設計強度等級C20鋼筋網片采用1mΦ16@1500*1500的鋼釘固定。坡腳設置300*300mm的盲溝，坡面設￠50的導流管，用于控制坡后滯水。

第三類剖面情況設計，該剖面位于基坑內樓座與地下室高差處，基坑開挖深度3.45m/1.85m/1.60m，采用60°放坡支護，支護設計參數如下：該剖面采用60°放坡支護體系，基坑深度3.45m/1.85m/1.60m，坡頂設800mm寬翻邊。面層內掛φ4@200*200的鋼筋網片，面層噴射50mm厚混凝土，設計強度等級C20鋼筋網片采用1mΦ16@1500*1500的鋼釘固定。

第四類剖面情況設計，該剖面位于基坑東側，位于兩棟樓之間，基坑開挖深度7.70m，采用土釘墻支護，支護設計參數如下：該剖面采用坡比1∶0.6的土釘墻支護體系，基坑深度7.70m，預留800mm肥槽，坡頂設800mm 寬翻邊。設置5道土釘 （梅花形布置），孔內注入水灰比0.45～0.55的PO42.5純水泥漿，設計強度M20。面層內掛φ6.5@200*200的鋼筋網片，土釘橫向之間采用1Φ16橫向加強筋，面層噴射80mm厚混凝土，設計強度等級C20。土釘與加強筋采用雙“L”接頭焊接，土釘鋼筋設置呈60°分布φ8支撐架，間距1.5m～2.0m，坡腳設置300*300mm的盲溝，坡面設￠50的導流管，用于控制坡后滯水。土釘設計參數表如下［2］。

表2 土釘設計分布表

3.2 土釘抗拔承載力檢測

錨桿抗拔承載力檢測試驗采用單循環加載法，其加載分級和錨頭位移觀測時間按下表確定：

表3 單循環加載試驗的加載分級與錨頭位移觀測時間表

施工完畢后需進行土釘抗拔承載力檢測試驗，最大試驗荷載不應小于規定的抗拔承載力檢測值，根據相關規定本基坑安全等級為二級，相應的抗拔承載力檢測不應小于土釘軸向拉力標準值的1.3倍，加載分級與土釘觀測時間見下表。

表4 單循環加載試驗的加載分級和土釘位移觀測時間

4 土釘墻及放坡施工技術要點

土方開挖時需按照設計要求控制好坡度，人工修整坡面和機械開挖，有序輪換進行作業，修坡時注意掛線與經緯儀配合及時保質修坡，土坡的面層需要保持平整，土體外部利用短鋼筋頭控制標高，進一步保證坡面平整度，坡面誤差不應大于±20mm；土釘成孔深度允許偏差為+20mm、-50mm；土釘成孔孔距允許偏差在100mm以內；土釘成孔傾角偏差不宜超過一度。

表5 土釘墻與放坡支護檢驗標準

土方開挖和土釘墻施工應緊密配合，土釘墻施工時開挖方式為分層分段，每一段長度20～30m為宜，每層挖土深度和土釘垂直間距符合要求，超挖量每層約0.5m，利于土釘施工，還可以規避超量開挖形成邊坡塌方的風險。修整土坡完畢確定土釘孔位，用洛陽鏟成孔，假如需要移孔位，必須由現場技術負責人審定，并經監理工程師確認，方可施工。檢查打入的長度符合設計檢驗合格后，盡快用注漿管進行注漿操作。

噴射混凝土為C20，制作試塊，測定7d及28d強度，水泥漿體的試塊跟噴射混凝土試塊一并制作，每組試塊不宜少于3個，測定28d強度，其強度要求不應小于M20。掛網需要注意，鋼筋網搭接間距300mm，鋼筋網片和坡面之間需要有30～50mm距離，加強筋緊密壓實在鋼筋網上，與土釘鋼筋有效連接。所有面層在坡頂的外翻寬度不宜小于0.8m，并視情況在基坑四周坡頂外采取水泥砂漿抹面用來防止地表水滲水。噴射所用混凝土的配料必須按設計配比，面層厚度符合設計要求，土坡表面不應有鋼筋網裸露的情況。表面混凝土護壁的噴射時注意利用坡面的短鋼筋頭，淹沒鋼筋頭1cm時應停止噴射，混凝土結構面的厚度與標高得到有效控制［3］。

此基坑支護施工中形成的施工技術方案，經過了實際工程檢驗，切實可行，完成了特定的使用功能，可是對于深基坑支護這一課題，還有很多需要我們總結與注意的地方，遠離基坑事故，任重道遠。