郭永梅 劉旭昕

（二冶集團包頭恒信工程檢測有限責任公司 內(nèi)蒙古 包頭014010）

1 工程概況

某工程位于該地區(qū)商務中心，為20 層高層商住樓，樓高66m，地下2 層，基坑面積48×33m2，基礎采用CFG 樁施工，基礎底面處的平均壓力為500kPa 左右， 上部結構形式為框架剪力墻結構， 基坑深度6.8m。

本工程施工場地地貌單元屬沖積平原，地形平坦，周圍無其它建筑物，環(huán)境條件比較簡單。本基坑支護工程的安全等級為二級。根據(jù)現(xiàn)場挖井觀測，分析時可不考慮地下水的影響。 本工程基坑開挖深度范圍內(nèi)，多為粘質(zhì)粉土、粉土、交互層，土釘使用人工成孔較容易，綜合考慮造價、環(huán)境、工期、社會效益和不可預見因素后，最終在地下室施工過程中采取土釘支護結構的方案。

2 土釘支護技術概述

2.1 土釘支護技術

土釘與土體形成復合體，提高了邊坡的整體穩(wěn)定性和承受坡頂超載能力，增強土體破壞延性，改變邊坡突然塌方性質(zhì)，有利于安全施工。 土釘墻體位移小，一般測試約為20mm，對相鄰建筑影響小，設備簡單，易于推廣，由于土釘比土層錨桿長度短得多，鉆孔方便，注漿容易，而且噴射混凝土等設備，施工單位均易辦到；如能與土方開挖配合好，實行平行流水作業(yè)，則工期可縮短，噪音??；經(jīng)濟效益好，一般成本低于灌注樁支護。因分段分層施工，易產(chǎn)生施工階段的不穩(wěn)定性，因此必須在施工開始就進行土釘墻體位移監(jiān)測，以便于采用必要的措施。

2.2 土釘?shù)淖饔脵C理

（1）土骨架約束作用

由于土釘本身的剛度與強度，以及它在土體內(nèi)分布的空間組成復合體的骨架，使復合土體構成一個整體，骨架有約束土體變形作用。

（2）分擔作用

在復合體內(nèi)，錨桿與土體共同承擔外來荷載和自重應力，土釘起著分擔作用。當土體開裂時，土釘分擔作用更為突出，這時土釘內(nèi)出現(xiàn)了彎剪、抗剪開裂，從而導致錨桿中漿體碎裂、鋼筋屈服。

（3）應力傳遞與擴散作用

當荷載增加到一定程度，坡腳應力最大，錨桿通過其應力傳遞作用，將滑裂域內(nèi)部分應力傳遞到穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體內(nèi)，降低應力集中程度。

（4）坡面變形的約束作用

在坡面上設置與土釘連在一起的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面板，噴射混凝土面板起到坡面變形的約束作用，摩阻力主要來自于開裂區(qū)域后的穩(wěn)定復合土體。

3 土釘支護技術在基坑施工工程中的應用

3.1 分層開挖施工

土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每層開挖高度為0.5-2.0m。

開挖高度一般與土釘豎向間距相匹配，便于土釘施工。 每層開挖的縱向長度，取決于交叉施工期間保持坡面穩(wěn)定的坡面面積和施工流程的相互銜接，長度一般為10m。 使用的開挖施工設備必須能挖出光滑規(guī)則的斜坡面，最大限度地減少對支護土層的擾動。 松動部分在坡面支護前必須予以清除。 對松散的或干燥的無粘性土，尤其是當坡面受到外來振動時，要先進行灌漿處理，在附近爆破可能產(chǎn)生的影響也必須予以考慮。 在用挖土機挖土時，應輔以人工修整。

3.2 面層制作施工

每步開挖完成后必須及早進行坡面支護， 以免土層出現(xiàn)松弛和剝落。可以先在開挖面上打入短鋼筋，掛上鋼筋網(wǎng)，然后噴50-100mm 厚面層，當面層較厚時可以噴兩次或多次。對于臨時工程，最終面層厚度為50-150mm，而對永久性工程為150-200mm，噴射混凝土的最大骨料粒徑可為10-15mm，并摻入早強劑以加快混凝土的固結，使其8 小時后的無側(cè)限抗壓強度不小于5MPa，靠近底部約300mm 高度的開挖面可先不噴，以利于下一步開挖面上鋼筋網(wǎng)的設置和下一步45°倒角的噴射混凝土的施工澆接，面層最好在養(yǎng)護24 小時后投入使用，當不允許出現(xiàn)裂縫時適當養(yǎng)護尤為重要。

3.3 降排水施工

（1）當?shù)叵滤惠^高時，應采取人工降低地下水措施，一般沿坡頂每隔10m 左右設置一個降水井，常采用管井點降水法；

（2）在基坑四周支護范圍內(nèi)的地表構筑排水溝和水泥地面，防止地表水向地下滲透?？拷吰绿幍牡孛孢m當墊高，便于遷流遠離邊坡；

（3）在支護面層背部設置長度為40-60cm 長的帶孔塑料排水管，向上傾斜5-10°，內(nèi)填濾水材料，隨著施工開挖過程，按一定間距從上到下將其插入邊壁土體，以便支護完成后能將混凝土面層后的可能積水排出；

（4）在坑底設置排水及集水坑，排除集聚在基坑內(nèi)的滲水。

3.4 錨桿制作安裝施工

錨桿用鋼筋采用Φ20、Φ22 兩種規(guī)格的Ⅱ級鋼筋， 桿長分別為9m、12m 兩種。 鋼筋進場后取樣做原材、焊接試驗，并附有質(zhì)保書和進料單。 每隔3m 設置一道定徑環(huán)，確保鋼筋保護層厚度不小于25mm。錨桿安放時應綁扎PVC 注漿管，注漿管比土釘短100mm。錨桿自由段長度為5m， 余為錨固段， 自由段可用水泥袋綁扎與桿體一起放入孔內(nèi)。

3.5 土釘施工

注漿成孔過程中難免造成孔壁附近土體松動，所以也可以采用二次擠裂注漿方法壓密土體，并使?jié){液滲入土休孔隙，增大與土的粘結面積，以增加界面摩阻力。為了保證土釘鋼筋處于孔的中心位置，周圍有足夠的漿體保護層，需沿釘長每隔2.5m-3.0m 設對中支架。

對于端部作有螺紋并通過螺帽、墊板與面層相連的土釘，在注漿結硬后宜用板手擰緊，使土釘受到約相當于工作內(nèi)力10%大小的預張拉力。為了張拉的方便，離孔口應當有一定非粘結長度，在這一長度內(nèi)可用土填孔，或者預留孔隙待擰緊螺帽后再注漿填滿。 由于預張拉力很小， 螺帽后的墊板也不需要太大， 有150×150×10mm 或200×200×10mm 即可。

噴射混凝土材料為標號為32.5 級普通混凝土酸鹽水泥， 骨料為最大粒徑不宜大于12mm 的碎石，砂為粗砂或中粗砂，混凝土配比為水泥:水:砂:細石=1:0.4:2:2，上述材料由施工員按配比換算的實際用量計量，人工拌和均勻后加入到噴射機進行噴射.噴射混凝土前，應對機械設備進行調(diào)試，噴射時，噴頭與受噴面保持垂直，距離噴受面距離為0.6-1.0m，槍頭以旋渦狀移動，自下而上作業(yè)，上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設計強度的70%后方可開挖土方及下層土釘施工。

4 結語

隨著工業(yè)和城市建設的蓬勃發(fā)展，高層建筑的興起和對地下空間的開發(fā)利用使得基坑開挖工程日益增多， 基坑開挖深度由淺向深發(fā)展。土釘支護技術能有效地發(fā)揮并調(diào)用巖土體自身的強度和自身的穩(wěn)定性，是提高基坑(邊坡)穩(wěn)定性和解決復雜巖土工程穩(wěn)定問題最經(jīng)濟最有效的方法之一。土釘支護結構作為一種用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的新型擋土結構，因其施工快速簡便、經(jīng)濟可靠而得到越來越廣泛地應用，還將大量地運用于流砂、軟土、復雜填土、強膨脹土和砂礫土等不良土層中。

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