土釘墻與護坡樁綜合支護技術應用實例

王飛

0 引言

隨著人民生活水準的不斷提高，大型公建項目在各大城市的需求量越來越大，現階段，深基坑工程支護設計及施工還沒有形成完善的技術規范和標準體系，所以無法為相應工程提供科學有效的指導，造成深基坑工程施工中容易出現一些安全事故，風險預防不到位，導致嚴重的人員傷亡，也加大了工程的建設成本，且和深基坑比較接近位置的建筑物以及地下設施也可能因此受到影響。基于深基坑工程施工建筑特點和現實情況，考慮到呼和浩特地區的深基坑支護設計以及施工相關方面經驗不足，所以，本文以地區的深基坑工程為例，對深基坑多種支護形式設計及施工進行總結，深刻認識各基坑支護形式的質量控制要點，對呼和浩特市區其他深基坑工程施工具有參考借鑒意義。

1 工程概況

1.1 建筑概況

金隅環球金融中心項目，位于呼和浩特市如意開發區，本工程是由多個高層建筑組成的大型辦公商務建筑群，地上5～19 層，地下3 層，建設用地面積：35 593.75m，總建筑面積：265 979.0m，東西長209.5m，南北寬141.0m，本工程±0.000=1 060.1m，基礎埋深-15.7m。

1.2 周邊環境

北側臨近敕勒川大街，距離29m；東側臨近騰飛路，距離22m；南側臨近金隅時代城居民樓，18 層，主體結構為框架剪力墻，基礎形式為筏板基礎，基礎埋深-8m，距離25m；西側臨近東方君座辦公樓，26 層，主體結構為框架剪力墻，基礎形式為筏板基礎，基礎埋深-11m，距離13m。

1.3 地質及水文情況

勘察工作，采用實測高程，各孔口高程在1 060.4～1 061.8間，高差1.4m，呈西北高，南北低平緩狀。按地質年代成因總體上分為三個地質單元：上部第四系全新統沖洪積層，主要為黃褐色砂類土、粉土；中部第四系上更新統沖洪積層，主要為砂礫、細砂層，下部第四系中更新統湖泊相沉積層，主要為灰黑、灰藍色粘性土。本工程地基持力層為砂礫層。勘察期間，各孔初見水位13.5～14m，高程1 047.0～1 047.6m，屬潛水，主要含水層為砂礫，富水性好。

2 基坑支護方案

根據地質勘察報告，結合工程特點及現場實際環境，本工程四周均采用上部土釘墻噴錨，下部樁錨的基坑支護形式。即相對標高-5.00m（1 055.10m）以上為土釘墻噴錨支護體系，-5.00m 以下為樁錨支護體系。具體形式如圖1 所示：

圖1 支護系統

2.1 土釘墻方案

土釘墻按1∶0.3 放坡，土釘墻上設三道水平土釘帶，土釘水平間距為1.5m，垂直間距為 1.5m，成孔孔徑100mm，傾角10°，土釘長度 5.3～6.3m 。土釘桿均采用φ18 螺紋鋼，土釘大樣如圖2 所示，其中第1 土釘長 6.3m；第2 道長5.8m；第3 道長 8.00m；孔內注水泥漿，強度等級為P.O.42.5 普通硅酸鹽水泥。土釘墻面板由現場噴射混凝土而成，混凝土強度為C20，厚100mm，內掛φ6@200 單層雙向鋼筋網，外配φ16mm 橫向加強筋并與所有土釘頭焊接。面板大樣如圖3所示。

圖2 土釘墻橫向面板大樣

圖3 土釘墻縱向面板大樣

2.2 樁錨方案

2.2.1 護坡樁及冠梁

護坡樁為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁徑800mm，樁中心距1 600mm，樁長15.85m，護坡樁及冠梁混凝土強度為C25。

2.2.2 錨索

采用兩排錨索，一樁一錨形式，錨索成孔直徑150mm，傾角均為：15°，第一道錨索標高為-5.2m，錨索長度21.0m，自由段7m，錨筋為3 束7φ5 鋼絞線，第二道錨索標高為-10.45m，錨桿長度20m，自由段6m，錨筋為4 束7φ5 鋼絞線。預應力錨索注漿水泥采用P.O.42.5 普通硅酸鹽水泥。錨索腰梁采用2根28B 工字鋼并排制作。鋼腰梁大樣如圖4。

圖4 鋼腰梁大樣

2.2.3 樁間噴錨

樁間掛網采用4mm×6mm×2mm 規格的鋼板網，用射釘槍及U 型釘固定在樁基坡面上，外噴混凝土厚度80mm。樁間噴錨大樣如圖5。

圖5 樁間噴錨大樣

3 施工工藝及質量控制要點

3.1 土釘墻施工工藝流程

土方開挖→土釘定位→鉆孔→安裝土釘→注漿→綁扎鋼筋網片→設置泄水管→噴射混凝土面層→養護。

3.2 質量控制要點

（1）土方開挖：分層進行，且應與土釘墻支護施工作業緊密協調配合，挖土分層厚度應與土釘豎向間距一致，每層開挖至土釘標高下500mm，嚴禁超挖。

（2）鉆孔及土釘安裝：按設計要求確定土釘位置，鉆孔必須鉆至設計深度，安裝土釘前，應進行清孔及檢查，土釘置入孔前，先在其上安裝定位件（間距不應大于2 000mm），以保證土釘處于孔位中心位置且注漿后保證其保護層厚度。

（3）注漿：注漿前清除孔內殘留及松動的雜土，低壓注漿注壓力保持在0.4～0.6Mpa，注漿導管底端應插至距孔底250～500mm 處，在注漿時將導管勻速緩慢地撤出，過程中注漿導管始終埋在漿體表面下，孔口用止漿塞止漿，注滿后保持壓力3～5min。

（4）綁扎鋼筋網片：網片鋼筋應順直，按設計間距綁扎牢固，鋼筋網片隨壁面鋪設，與坡面間隙不小于20mm，采用U 型鋼筋插入土中固定鋼筋網片。每步工作面上的鋼筋網片應預留與下一步工作面鋼筋網搭接長度。采用橫向加強筋保證鋼筋網與土釘連接牢固。

（5）面層混凝土：為使回彈率減少到最低限度，噴頭與受噴面應保持垂直，噴頭與作業面間距宜為0.6～1.0m。在鋼筋部位應先噴鋼筋后方以防其背面出現空隙，混凝土上下層及相鄰段搭接結合處，搭接長度一般為厚度的2 倍以上，接縫應錯開。噴射順序應自下而上，噴射時應控制用水量，使噴射面層無干斑或移流現象。噴射混凝土終凝2h 后，應噴水養護，養護時間根據氣溫確定，宜為3～7d 。在上層土釘注漿機噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖下層土方。

（6）泄水管設置：在噴射面層混凝土前，應按設計要求埋設泄水管，泄水管采用塑料排水管，間距為1.5～2.0m，長0.5m，直徑40mm，外管口略向下傾斜，管壁上半部分鉆透水孔，管四周填滿粗砂作為慮水材料，防止土顆粒流失。

4 護坡樁施工工序及質量控制要點

4.1 護坡樁施工工藝流程

放線、測放樁位→鉆機就位、調整垂直度→鉆孔 →鉆至設計深度→壓灌混凝土→插入鋼筋籠

4.2 施工質量控制要點

（1）鉆機就位：完成鉆機位置固定后，需要進一步進行核驗檢查，確保無誤，一般鉆頭和樁位點之間的偏差應該控制在20mm 范圍內，在開孔的情況下，鉆速不宜過快。在啟動鉆機之前，應該確保周邊的土塊、殘留混凝土等清潔衛生，避免對鉆機工作帶來不利影響。

（2）鉆孔：在進行鉆進的時候，要注意不能提升鉆桿，也要避免反轉，如果確實需要進行上述操作，可以對鉆尖開起門進行重新清洗和封口，保證鉆進質量不受影響。此外，樁間距低于1.3 的飽和粉細砂好軟土層部位，最好使用跳打的方式，避免出現串孔的情況。

（3）壓灌混凝土：在完成設計樁底標高終孔驗收后，要先泵入混凝土且保持停頓10～20s 后，再慢慢提升鉆桿，混凝土輸送泵管布置中，應該盡量避免彎道設計，注意混凝土泵和鉆機的距離應該控制在60m 以內。這里的混凝土泵送需要保持持續運行，邊泵送混凝土邊提鉆，速度需要好混凝土泵送量相符合，且確保管中的混凝土有一定高度，確保料斗中的混凝土高度在4m 以上，且鉆頭應該始終處于混凝土面下的10m 以上位置。此外，樁頂混凝土超灌高度應該在0.3m 以上。

（4）鋼筋籠制作：鋼筋籠使用中，需要注意要避免出現鋼筋籠的變形，所以在鋼筋籠吊裝和搬運等過程中，需要做好質量控制，每間隔2m 需要設置一個直徑為0.16m 的加勁箍，這種加勁箍應該在主筋的外圍，確保鋼筋籠和加勁箍的內支撐筋呈現三角形形態。

（5）插入鋼筋籠：在完成混凝土壓灌后，需要對于鋼筋籠插入到設計的深度位置，確保鋼筋籠和振動裝置連接，對準孔位，確保垂直居中分布，在完成鋼筋籠插入的情況下，可以先通過鋼筋籠和振動裝置本身的重量緩慢插入，如果插入效果不理想，可以啟動振動裝置，確保鋼筋籠下沉到設計位置，鋼筋籠在下放中需要保持連續性，避免停頓，防止影響施工質量。

5 預應力錨桿施工工序及質量控制要點

5.1 施工工藝流程

土方開挖→孔位測定→鉆機就位→鉆孔→清孔→錨索制作安裝→注漿→二次補漿→錨索張拉鎖定→封錨。這個環節工序復雜，施工質量一定要保證。施工技術人員一定要注重每一個流程過程中的施工質量控制。在施工前一定要設計方案，了解地層條件，根據工程規模等情況進行施工。在施工時，抓住過程質量，分析施工可能產生的影響和可能遇到的問題，編制施工組織設計，做好施工計劃，對材料、施工方案、施工機械等都要做好充分準備工作，確保每一個流程采取的措施都得力。

5.2 質量控制要點

（1）孔位測定：在孔位開挖中應該采用分層開挖模式，按照相關工點工程立面圖，結合具體的設計要求，將錨孔位置準確測放在坡面上，注意孔位誤差應做好控制，應該在50mm上下。

（2）鉆機就位：依據上述的錨孔的位置，進行錨孔鉆進操作，錨孔開鉆就位縱橫誤差應該在±50mm 范圍內，高程誤差應該控制在±100mm 范圍內，要確保鉆孔傾角以及方向和設計需要一致，傾角的允許誤差應該控制在±1°。

（3）鉆孔：在鉆孔中，要做好循環清孔工作，在出現土層崩塌的情況下，需要確保成孔速度加快，結合地質條件，及時做好套管護壁，再出現塌孔情況下，需要及時停止鉆孔操作，做好固壁灌漿施工，在水泥砂初步凝結后，再重新進行掃孔鉆進操作。在完成鉆進后，需要反復將插孔內鉆桿提出，使用清水沖洗。清水循環法的適用范圍非常廣，可采用地質鉆機或者專用鉆機，但是需要配備1 套排水系統。對于土層土質比較松散的情況，可以采用護壁套管。為了保證鉆孔質量，鉆孔前根據設計和土層結構做出標記，錨孔水平方向孔距誤差≤50mm，垂直方向誤差控制≤10mm，鉆孔底部的誤差≤3%，深度控制方面錨桿設計長度0.5～1.0m。

（4）清孔：在孔鉆深度滿足設計標準后，及時停止鉆進操作，但是要確保穩鉆1～2min，這樣可以避免出現孔底尖滅或者是不能達到預期設計孔徑的情況出現。鉆孔孔壁中要避免出現水體粘滯和沉渣，所以需要及時清理，在完成鉆孔后，應該使用高壓空氣對孔內的巖粉以及水體進行清理，避免水泥砂漿的粘結強度受到雜質影響。

（5）錨索制作安裝：在進行鋼絞線綁扎前，需要對于絞線表層的污漬進行清理，保證鉆孔里面干凈，螺旋干鉆孔到設計深度繼續旋轉出渣土5min，回轉沖擊鉆孔到設計孔深度，用高壓風把渣土吹干凈，孔內無殘留，且需要確保每股絞線長度誤差控制在標準范圍內。對注漿管、自由端等綁扎需要提前做好，在自由端采取塑料管包扎，和錨固段接觸位置的塑料管應做好密封處理，避免在注漿時漿液滲入自由段。

（6）注漿：在注漿環節，需要嚴格對水泥漿的質量進行控制，為增強水泥漿的粘性和凝結強度，可以添加一些加強劑，在注漿時，應該緩慢且勻速地將注漿管抽出來，不能抽得太快，最后要保證注漿管端口始終埋在漿液面的1m 以上，確保灌漿整體均勻性和密實性。完成注漿后，需要對于鋼絞線的外側進行清洗，做好保護措施。在發現一次注漿不滿或是出現注漿后沉降現象后，需要進行補充，確保注滿。

（7）封錨：完成張拉后，剪去多余的鋼絞線，但是也需要注意，鋼絞線留取的長度應該適宜，避免滑入孔中失效。此外，可以使用防銹油對外露鋼構件進行仔細粉刷，這樣可以有效避免銹蝕情況出現，保證鋼結構的質量不受影響。

6 樁間噴錨工序及質量控制要點

6.1 施工工藝流程

樁間土清理及樁體處理→鋪設鋼筋網片→噴射混凝土→養護。

6.2 質量控制要點

（1）樁間土清理及樁體處理：要避免相關現場機械在開挖中將較多的樁間土帶下，所以要避免現場使用機械進行樁間土開挖操作。可以人工進行樁間土壁的修復操作，確保相應噴射厚度滿足需要。此外，還可以通過人工對樁身浮土進行清理，避免出現夾泥的情況。

（2）鋪設鋼筋網片：樁處理完成后應立即鋪掛鋼筋網片，樁間掛網采用4mm×6mm×2mm 規格的鋼板網，用射釘槍及U型釘固定在樁基坡面上，每隔1 000 設置一道橫向拉筋，拉筋兩端采用植筋的方法錨固與樁內，錨固長度為80mm，中間采用單面焊接連接，焊接長度為10d。

（3）噴射混凝土：將掛好的網片的攪拌墻噴射混凝土作為封閉找平層，一般噴射厚度應該控制在80mm，混凝土的強度應該達到C20，結合相應配合比，對于混凝土干料進行配合，需要對于具體的施工用水量做好控制。此外，還要防止出現回彈情況，所以在噴射混凝土的操作中，需要確保噴頭和受噴面之間的垂直性，確保作業面和噴頭之間的距離控制在0.5～1.0m 范圍內。噴射中應該確保自下而上，采取螺旋噴射的方法為宜。在噴射過程中，需要做好用水量控制，避免噴射面出現移流情況。

（4）養護：噴射混凝土終凝2h 后，噴水養護，養護時間根據氣溫確定，宜為3～7d。

7 結論

（1）本工程對原方案一樁到底的施工模式進行了改良，采取上部土釘墻+下部排樁錨桿聯合支護體系。這種優化設計能夠有效緩解主動土壓力，下部通過在樁身最大彎矩位置加密配筋優化的樁錨支護結構，能夠對于基坑開挖中的變形進行有效控制，這種操作方案能夠在一定程度上控制工程造價。

（2）本工程位于呼和浩特如意開發區，是該地區少有的深基坑工程項目，本工程在施工前，綜合對相關基坑側面支護中的問題以及現場土質情況進行分析，在完成多次方案討論后，這一方案更為經濟實用，且整體施工工期更短，能夠為工程提供一些施工參考。對于呼和浩特地區的深基坑項目設計和施工而言，也具有一定的參考價值，值得推廣應用。

（3）本工程支護形式多樣化，通過對本工程的參與及總結，使本人對各支護形式的施工方法及質量控制有了深入的了解，積累了施工經驗，提高了自身業務水平，為今后的基坑支護施工作業提供了參照，并打下了良好的技術管理基礎，有助于以后基坑工程的施工質量進一步提升。