土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護施工技術研究

李晉龍（山西三建集團有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

近年來，在城市的快速發展下，我國經濟建設和城市發展得到了飛躍式的提升，逐漸出現了越來越多的深基坑工程，這雖然加大了深基坑支護施工難度，但是卻促進了基坑施工技術的設計和計算、技術理論發展。深基坑施工技術之所以受到全社會的廣泛關注，其根本原因在于正確的深基坑施工設計和施工技術能給帶來巨大的經濟效益與社會效益，對推動我國市政工程發展以及自然生態環境的保護有著至關重要的促進作用。

1 土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護的工作原理

土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護工作原理主要體現在兩個方面。首先，土方開挖之前會在穩定性較差的地層中開始施工，這一施工主要以打入鋼管為主，以此為超前支護措施，從根本上提升土層的穩定性和可靠性；其次，在土方開挖之前，土釘墻支護結構的施工會與墻面、管樁、錨桿等共同產生作用，形成相關的重力擋土墻支護結構，呈現基坑垂直的支護技術，明顯提高邊坡的強度以及形變能力，在減少土體變形、沉降的同時增強穩定性[1-3]。

2 土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護的理論基礎

2.1 土釘

土釘主要起到加固和錨固施工現場土體的作用，是一種細長桿件，一般會在土體中鉆孔位置放入鋼筋，這種鋼筋也可以叫做帶肋鋼筋，要沿著孔全長進行注漿的方式來做成。同時，土釘需要依靠與土體之間力的作用，例如截面粘結力、摩擦力等，保證在出現形變時可以均勻受力，承擔主要的施工拉力作用。最后，土釘還可以用鋼管角鋼作為主要材料，可以選擇直接擊打放入的方式，把土釘放置進土中。

2.2 復合土釘墻

復合土釘墻的主要受力構件有土釘、被加固土體、面層、錨桿，是微型樁當中的一類或者幾類結合的深基坑復合支護形式。

2.3 微型樁

微型樁主要沿著深基坑的側壁進行分布，主要目的在于控制基坑出現形變情況，提升深基坑的穩定性和可靠性。微型樁的范圍包括直徑100~250mm之內的一系列的灌注樁，骨架材料可以是鋼管、膠結物、混凝土、水泥砂漿、鋼筋籠等為主，以及各種材料、各種形式的預制構件，例如較為常見的木樁、型鋼等。

2.4 承載力極限與正常使用的極限狀態

深基坑支護當中的構件強度、基坑的整體穩定性、坑底穩定性、深基坑的抗滲漏穩定性、錨桿的抗拔力、承載力等，需要根據相關的極限狀態進行驗算；支護結構的位移驗算、基坑周邊形變要在正常的極限狀態下進行驗算。復合土釘墻對控制形變上能夠起到良好作用，沒有嚴格的基坑支護要求。相比過往的工程施工技術相比，結合數值參數理論，就能對基坑的變形程度做出預測分析。

2.5 土質的抗剪強度

土體對變形極限上有一定的抵抗能力，土體強度也可以理解為土體的抗剪強度，土體的強度大小直接決定了土體的承載力是否良好，土體的抗剪強度指標可以按照三軸固結的不排水剪、直剪固結、快剪等方式，確定目標的應用，還可以結合工程的不同施工地區來選擇。另外，在土體受到地下水作用時，施工人員需要考慮水位的變化是否會對土體的抗剪強度造成不良影響。

3 土釘墻復合微型鋼管樁的施工技術優勢

土釘墻支護有著施工簡單、便捷，性價比低的優勢，但是對許多土質不好，放坡距離不足、深度過大的基坑是無法使用的；然而混凝土支護雖然可以獲得較高的承載力，但是經濟性特點不足，在施工過程中還存在擾民、污染周邊自然環境的情況。土釘墻復合微型鋼管樁的施工技術則可以彌補傳統深基坑支護中存在的缺陷情況。具體優勢體現在3個方面。

3.1 穩定性和安全性較高

土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護技術可以把錨桿、滑裂面等連接成一個整體，通過托架、鋼筋網片、偽裝等材料實現連接，形成一個良好的受力體，增強土體質量，提高噴射層和土體之間的粘結強度，進一步增強支護結構的穩定性和可靠性，最大程度上限制基坑出現變形、滲流、管涌等問題，讓基坑有著較高的安全系數和穩定性，保證能在后續施工中實現安全生產。最后，土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護施工技術比較適用于建筑物周圍、填土厚度較大、地面條件限制較少、邊坡位移要求較小、工期緊、任務重、造價有限的深基坑支護施工當中。

3.2 施工簡單便捷

土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護施工技術不需要大型的施工設備，也不需要昂貴的施工材料，在施工過程中出土量比較少，施工效率更高，同時還能夠用高標號的早強注漿材料進行施工，在短時間內達到整個深基坑支護工程的設計強度要求，隨后按計劃分層開挖，并進行土釘支護，不僅施工快捷、簡單，還能從根本上節省施工時間，加快施工進度。

3.3 體現經濟性特點

在以往的混凝土樁基坑支護施工技術中，雖然有著較強的控制位移能力，但是缺陷也是十分明顯的，例如成本較高，施工過程復雜等。但是在土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護技術應用之后。能夠體現出更加安全、高效的深基坑施工，從根本上降低施工中的成本。同時，土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護技術之所以廣受青睞，還有一個重要原因就是施工當中沒有噪音和污染，完全符合綠色施工理念和環境保護理念。土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護技術還能在造價、工期、環保等方面起到更為先進、新穎的作用，所以受到了青睞[4]。

4 土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護的施工技術要點

4.1 工藝流程

在土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護施工當中，需要經過以下多個工藝流程，分別是測量放樣、設備就位、鉆孔驗孔、吊放注漿管、注漿、樁體養護，還包括冠梁施工和坡頂的養護，以及水臺施工、土方開挖、錨管、掛網噴射混凝土、交叉施工、設置基坑底部排水系統。其中值得注意的是，測量放樣施工中，在場地整理平整之后，以工程提供的測量控制網、水準點進行相關的引測工作，按照圖紙測量引出基坑的邊線，定位微型鋼管樁的樁芯，并對鋼筋利用明顯的顏色做出標記。在測量放樣的孔位偏差上，偏差堅決不能超過50mm。測量工作需要測量出工作面的標高，以及鉆孔的深度，在點位放好之后，開展監理測量工作，工程師對測量放線的點位進行核查與驗收，在驗收合格之后，才能開展后續的施工。

4.2 土釘墻復合微型鋼管樁施工

在土釘墻復合微型鋼管樁施工中，涉及的流程較多，筆者這里以需要加強控制的五個相關流程做出探討，分別是鉆機就位、嚴控鉆孔、吊放鋼管、投放碎石、注漿。

（1）鉆機就位。施工人員需要把鉆機安放在施工現場的指定位置，隨后把鉆桿移動到鉆機旁，讓鉆桿對準樁的中心，直到懸空10cm后，離開地面，才能進行固定，并平穩安放。若是在施工過程當中，緊鄰施工的漏洞底板，就要在預留鋼筋的同時，保護相關結構，給鉆機鉆孔的施工留出充足的空間，保證施工質量、施工效率和施工安全。

（2）鉆孔驗孔。鉆機一般會選擇清水鉆進行，根據深基坑支護工程施工現場的實際情況，選擇膨脹土進行水循環，鉆孔機在開孔時要注意速度，做到速度均勻、緩慢，鉆孔達到2m左右時，就可以調整為正常的速度進行鉆孔，同時在鉆孔中要保證鉆孔機的精確度，每次鉆入2m時，施工人員都需要檢查以此鉆孔機的水平程度，連接鉆桿，直到可以達到設計深度為止，在達到深度之后，快速組織施工現場技術人員驗孔。在施工時，為了避免出現穿孔和漿液大量流失的情況，施工人員可以選擇應用調控施工、間接施工以及增加混凝土添加劑含量的相關措施來處理這一問題。

（3）鋼管吊放和注漿管。鋼管和注漿管在吊放施工之前，必須經過技術人員和質檢人員的檢驗才能進行施工，其中要把注漿的管口間距底孔設置為不超過10~20cm之間。

（4）碎石投放和清孔。在鋼管安放之后，施工人員要根據深基坑支護工程的設計要求應用1~3cm直徑大小的碎石利用人工振搗的方式入孔，直到把孔隙填滿為止，應用注漿管自來水清洗孔洞，直到孔洞流出清水為止，才能證明孔洞當中的泥沙全部排出。

（5）注漿。待孔洞清潔完畢之后，施工人員需要應用相關的機械設備，攪拌水泥將攪拌之后立即進行注漿，注漿管和注漿機要直接安裝在孔內的注漿管上，保證接口牢固、密封連接，同時注漿管連接時，要裝置相關的壓力表，第一次注漿壓力保持在0.4MPa~1.0MPa，第一次注漿后，暫時不拔掉，注漿管保持3~5min左右，直到水泥漿從注漿管外流出。第二次注漿的壓力不能小于1.5MPa，施工現場可以根據注漿的實際情況來選擇是否增加注漿次數，注漿的間隔時間需要控制在1.5~4h。最后，樁體成型后，施工人員可以覆蓋孔，讓孔自然風干養護3h左右，才能對土方開挖，這也是最為常見的樁體養護流程。

4.3 冠梁施工

樁體養護完成結束之后，施工人員要清理樁頭，按照相關圖紙的要求，對冠梁測量樣、冠梁土方開挖，冠梁鋼筋綁扎開始施工。保證冠梁的縱向鋼筋可以和樁點互相連接。在焊接之前，施工人員要對樁頂處理干凈，避免在連接過程中出現薄弱面。另外，模板支力需要一次性澆筑混凝土，混凝土要振搗密實，鋼管樁與冠梁的施工結束之后需要養護兩天，才能開展土方開挖和土釘墻支護的施工。

4.4 止水臺施工與土方開挖

在土方開挖之前，施工人員需要根據設計圖紙的要求，在坑頂邊緣50cm處進行止水臺施工，以此對坡頂的地表水進行截流。其中需要注意的是，深基坑支護施工與土方開挖施工需要相互配合，在鋼管樁和冠梁強度達到施工設計要求之后才能開展土方開挖施工，土方開挖施工需要從上而下的分段開挖，每一層的開挖厚度，不能超過50cm，土方開挖的深度需要控制在土釘墻底50cm內，避免出現超挖的現象。另外，在土方開挖后，施工人員要對邊坡進行修整，并對混凝土面層進行修整，隨后開展土釘墻深基坑的支護施工。下一層土方開挖之前，需要等到上一層水泥砂漿、混凝土達到一定強度之后才能進行開挖。在開挖當中，施工人員要監測位移的情況，并根據相關的位移情況做出調整。

4.5 土釘墻錨管施工

土釘墻施工主要涉及了5個環節，需要做好各個環節的施工控制工作。

（1）初次噴混凝土。混凝土在噴射過程中需要選擇硅酸鹽水泥為主要材料，施工人員要注意配合比是否能符合施工要求，混凝土的強度等級不能低于C20，強度不得低于10MPa。到土方開挖施工之后，施工人員需要根據工程的設計需求，修整坡角的坡度，去除表面的土質，修整平整之后才能開展初噴施工。在噴射當中，初次噴射的厚度不能超過3cm，初次噴射后要對埋設厚度做好醒目標記，噴射混凝土原材料需要結合當地的天氣情況，思考是否添加速凝劑。

（2）鉆孔。鉆孔時若是遇到障礙物，要直接改變錨孔的位置或者角度，把間距偏差控制在10cm以內。

（3）掛墻面鋼筋網。在掛網之間，施工人員要人工操作，去除鋼管樁表面存在的雜質，在管的端部加強骨架鋼筋，讓主筋鋼筋互相連接，鋼筋網也要人工綁扎，上下兩層需要進行焊接。

（4）錨管注漿。錨管安放好后應立即注漿，水泥凈漿強度不得低于30MPa，水灰比為0.5，注漿壓力為0.4MPa~0.6MPa，土釘注漿采用多次常壓注漿，直至注滿錨孔，孔口反出水泥漿為止，注漿后錨固體直徑不小于110mm。

（5）變形監測。施工全過程應實時監測基坑和周邊建（構）筑物的變化情況，及時測量各主要工序施工階段引起的動態沉降數值，并與分析計算值比較，及時反饋指導設計和施工[5]。

5 結語

總的來說，土釘墻復合微型鋼管樁基坑支護之所以近年來廣受青睞，其根本原因在于能夠體現出綠色環保理念，經濟實用、安全可靠、適應性強、施工快捷，施工工期短等優勢。此項施工技術的應用會為日后深基坑支護的相關工程和設計提供可靠的科學依據和技術指標，還能加快施工進度，保護周圍的自然生態環境，給企業創造更多的經濟效益，解決以往存在的技術難題，對我國相關工程的發展來說，有著極大的促進作用，進而推動城市化基礎設施建設和發展。