崔久義

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深基坑支護(hù)工程中土釘支護(hù)技術(shù)探討

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土釘支護(hù)技術(shù)在實(shí)際工程的運(yùn)用過(guò)程中表現(xiàn)出了非常良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具有安全性能高、施工簡(jiǎn)單、投資成本低等特點(diǎn)，適合于高層建筑深基坑開(kāi)挖、地下機(jī)構(gòu)施工開(kāi)挖、土坡開(kāi)挖等方面的臨時(shí)支護(hù)，也可以用作隧道洞口擋墻、和路塹邊坡?lián)鯄蜆蚺_(tái)擋墻的永久結(jié)構(gòu)。它的應(yīng)用很廣，有廣闊的發(fā)展前景，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。基于此本文分析了深基坑支護(hù)工程中土釘支護(hù)技術(shù)的相關(guān)方面。

深基坑支護(hù)工程；土釘支護(hù)技術(shù)；發(fā)展

1 土釘支護(hù)

土釘支護(hù)(SoilNailing)是基于新奧法(NATM)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型原位土體加固技術(shù)，該技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于開(kāi)挖支護(hù)和邊坡加固工程中。土釘支護(hù)由土釘(即：土中置入較密間隔的細(xì)長(zhǎng)桿體，如鋼筋、鋼管等，周?chē)佥o以壓力注漿)與加固了的土體作為擋土結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于重力式擋土墻。當(dāng)土體發(fā)生變形時(shí)，土釘全長(zhǎng)與土體接觸界面上產(chǎn)生粘結(jié)摩阻力，使土釘被動(dòng)受拉，加上開(kāi)挖面上噴射鋼筋混凝土面板的約束，使復(fù)合土體的力學(xué)性能得以改善，自穩(wěn)能力和整體剛度得到提高，起到制約邊坡土體變形、提高邊坡整體穩(wěn)定性的效果。典型的土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)包括原土中的土釘、噴射混凝土面層以及被加固的土體，見(jiàn)圖1。

圖1 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖

土釘支護(hù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：

1)工程量少、施工速度快。與樁支護(hù)和連續(xù)墻支護(hù)相比較，土釘支護(hù)是將土作為支護(hù)的一部分，用混凝土和用鋼量要少得多。大大加快了施工速度，工期縮短一半。2)投資抵。在國(guó)外，土釘支護(hù)比拉錨支護(hù)要節(jié)省10%～30%，我國(guó)土釘支護(hù)比其他支護(hù)方法省30%～50%。有效降低了投資成本，深受投資方歡迎。3)施工簡(jiǎn)單。土釘支護(hù)不需要特殊工藝，對(duì)技術(shù)和設(shè)備要求較低，成孔時(shí)只需要有洛陽(yáng)鏟就行了。但是在卵石層成孔時(shí)，就需要有專(zhuān)用的錨桿鉆機(jī)了。4)抗震性能好。土釘支護(hù)屬于柔性支護(hù)，對(duì)于地震車(chē)輛振動(dòng)有著良好的抵抗性。即使受力損壞，也是一個(gè)緩慢的變形損壞過(guò)程，不會(huì)出現(xiàn)立刻徹底損壞現(xiàn)象。

2 土釘支護(hù)的工作機(jī)理

(1)土釘對(duì)復(fù)合體起骨架約束作用：試驗(yàn)證明，土釘在其加固的土體中起著箍束骨架的作用，這種箍束骨架作用是由土釘本身剛度、強(qiáng)度以及在土體中分布的空間形式所決定的。它具有制約變形的作用，使復(fù)合土體成為一個(gè)整體。(2)土釘對(duì)復(fù)合體的分擔(dān)作用：在復(fù)合體內(nèi)，土釘與土體共同承擔(dān)外荷載和自重應(yīng)力，土釘起著分擔(dān)作用。由于土釘有很高的抗拉、抗剪強(qiáng)度和土體無(wú)法相比的抗彎剛度，在土體進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力逐漸向土釘轉(zhuǎn)移，模型試驗(yàn)結(jié)果證明，土釘支護(hù)在向下開(kāi)挖過(guò)程中，土體的抗剪能力早已充分發(fā)揮，然后土釘受力而保持穩(wěn)定。(3)土釘起著應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散作用：試驗(yàn)說(shuō)明，當(dāng)載荷增到一定程度，內(nèi)部裂縫已發(fā)展到一定寬度，此時(shí)坡腳應(yīng)力最大。這是下層錨體伸入到滑裂域外穩(wěn)定土體中的部分仍能提供較大抗拉力。錨體通過(guò)其應(yīng)力傳遞作用，將滑裂域內(nèi)部應(yīng)力傳遞到后邊穩(wěn)定土體中，并分散在較大范圍的土體中，降低應(yīng)力集中程度。(4)坡面變形的約束作用：面層的鋼筋混凝土面板是發(fā)揮土釘有效作用的重要組成部分。面層的設(shè)置限制了由于開(kāi)挖卸荷或外部超載使土體產(chǎn)生的坡面膨脹。限制坡面膨脹能夠起到削弱內(nèi)部塑變，加強(qiáng)邊界約束的作用，這在開(kāi)裂變形階段尤為重要。面板約束力取決于土釘表面與土的摩阻力，當(dāng)復(fù)合土體開(kāi)裂面區(qū)域擴(kuò)大并連成片時(shí)，摩阻力主要來(lái)自開(kāi)裂區(qū)域后的穩(wěn)定復(fù)合體。

3 深基坑支護(hù)工程中土釘支護(hù)技術(shù)

3.1 土釘墻施工

土釘墻施工首先需要對(duì)基坑土方進(jìn)行開(kāi)挖，挖好后再進(jìn)行墻面修正，保證墻體協(xié)調(diào)性;再測(cè)量基坑深度，合理的基坑深度可以保證建筑工程順利推進(jìn);之后將鉆機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)工程設(shè)計(jì)設(shè)置安鉆桿，修正鉆孔位置，防止鉆孔出現(xiàn)偏斜，鉆孔深度必須保證嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行;最后清理鉆孔工作現(xiàn)場(chǎng)，將土釘插入鉆孔中，并確保土釘固定牢固。

3.2 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土

土釘支護(hù)施工中鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工環(huán)節(jié)比較簡(jiǎn)單，主要施工流程如下：保證立體面平整度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)→固定鋼筋網(wǎng)片→根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求配置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料→預(yù)熱開(kāi)啟相關(guān)設(shè)備→開(kāi)始鋼筋網(wǎng)噴射混凝土。

3.3 土釘支護(hù)施工中注意事項(xiàng)

(1)施工前測(cè)量?；舆吰率┕で?，必須提前做好測(cè)繪定位工作，施工人員按照設(shè)計(jì)圖紙定位基坑中上口、下口線(xiàn)，保證土釘支護(hù)施工的準(zhǔn)確性，對(duì)地形特殊區(qū)域進(jìn)行特殊處理，防止影響后期施工。(2)基坑施工。建筑工程項(xiàng)目偶爾會(huì)遇到強(qiáng)降雨天氣，基坑會(huì)產(chǎn)生積水，造成土層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，導(dǎo)致土質(zhì)松軟，直接影響邊坡的穩(wěn)定性，因此，在施工時(shí)應(yīng)該盡量避免強(qiáng)降雨天氣。除此之外，基坑邊坡施工中必須將底部積水及時(shí)排掉，防止影響土釘支護(hù)施工。(3)鉆孔施工。在進(jìn)行土釘支護(hù)施工時(shí)，施工人員必須控制土釘?shù)你@孔直徑，一般孔徑控制在100mm，除此之外，鉆孔深度必須按照施工設(shè)計(jì)方案，保持鉆孔機(jī)打孔時(shí)處于水平狀態(tài)，以免鉆孔出現(xiàn)偏移。安裝土釘時(shí)，土釘上焊接有托架，保證托架與托架之間距離不超過(guò)2m。(4)鋼筋網(wǎng)施工。土釘支護(hù)施工第二部分就是掛網(wǎng)施工，必須控制安裝鋼筋網(wǎng)的施工時(shí)間。安裝鋼筋網(wǎng)時(shí)間一般在注漿后4h，鋼筋網(wǎng)之間距離一般控制在30mm左右，土釘支護(hù)施工中鋼筋掛網(wǎng)一般為Φ6.5@200mm的雙向鋼筋網(wǎng)。除此之外，需要用螺紋鋼將鋼筋網(wǎng)與土釘進(jìn)行連接，加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)之間的連接強(qiáng)度，鋼筋網(wǎng)連接在一起之后必須及時(shí)進(jìn)行混凝土噴射施工，噴射的混凝土一般采用C20材料。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)與混凝土粘合度降低，直接造成支護(hù)結(jié)構(gòu)不牢固。

[1]楊光華.土釘支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010，S1：9-16.

[2]潘雪橋.深基坑土釘支護(hù)技術(shù)的作用機(jī)理[J].山西建筑，2010，23：136-137.

[3]周海林.土釘墻支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2009.