周昌海

（甘肅瑞臨建設(shè)工程有限公司）

1 引言

隨著社會的發(fā)展，高層建筑、地鐵、橋梁等工程的修建量越來越大，因此，深基坑的應(yīng)用也越來越廣泛?；拥闹ёo(hù)技術(shù)與建筑工程的安全有著密切的聯(lián)系，必須加強(qiáng)對深基坑支護(hù)技術(shù)的研究。深基坑結(jié)構(gòu)的支護(hù)類型有很多，本文就土釘支護(hù)技術(shù)展開多方面的探討。

2 土釘支護(hù)技術(shù)的特點以及工作原理

2.1 特點

土釘支護(hù)作為最常用的深基坑支護(hù)方式具有以下特點：

（1）施工中使用的設(shè)備簡單、操作方便，不需要占用較大的場地，因此成本比較低。并且在使用過程中產(chǎn)生的噪音和震動比較少，不會給工作環(huán)境帶來較大的不利影響。

（2）一邊挖一邊支護(hù)，即土方開挖與土釘支護(hù)同時進(jìn)行，不需要單獨占用施工工期，不會對邊坡土體產(chǎn)生過大的擾動，也不會對周圍建筑產(chǎn)生不良影響，可以加快施工速度。

（2）安全性高，土釘制作非常簡單而且數(shù)量很大，如果某個土釘出現(xiàn)質(zhì)量問題不會對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。并且在邊挖邊支的過程中，施工人員可以隨時根據(jù)土質(zhì)及土體的變形程度，改變土釘之間的距離以及土釘?shù)拈L度，并且一旦出現(xiàn)安全事故，可以立即采取加固措施，防止更大的安全事故的發(fā)生。

（3）對不良的土質(zhì)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，特別是土層與風(fēng)化程度不同的巖體同時存在時，應(yīng)用此技術(shù)更好。

雖然土釘支護(hù)在應(yīng)用中展示出了自身許許多多的優(yōu)點，但是它也有不足之處：

（1）在施工結(jié)束后，它不能被回收再利用。

（2）對地下水位有要求，要求地下水位必須低于開挖面，若高于開挖面，會由于滲流作用引起開挖面的坍塌，使施工過程變的復(fù)雜。

2.2 工作原理

土體具有抗拉強(qiáng)度幾乎為零，且抗剪強(qiáng)度比較低，但是具有結(jié)構(gòu)整體性的特點，在基坑開挖的時候，土體存在著一個使邊坡保持直立不坍塌的臨界高度，如果開挖的深度超過這一高度時，土體將發(fā)生整體性破壞。因此，在開挖時，需要采取支護(hù)措施。

土釘支護(hù)是在土體內(nèi)每隔一定距離放置一個一定長度的土釘，土釘與土體兩者共同工作，相互作用，形成復(fù)合土體，該復(fù)合土體與原狀土的強(qiáng)度和剛度相比都得到了提高。土釘是主動加固，它與土體相互之間的作用，對土坡破壞形態(tài)也具有一定的改變作用，能夠大大地提高土坡的穩(wěn)定性。并且采用土釘支護(hù)可以避免突發(fā)式破壞形式的發(fā)生。

在復(fù)合土體中，土釘?shù)淖饔糜校孩倨鸬焦渴羌艿淖饔?，它制約著土體的變形，使復(fù)合土體構(gòu)成整體。②是起到分擔(dān)的作用，共同承受外荷載以及土體的自重應(yīng)力。③起到應(yīng)力傳遞與擴(kuò)散的作用，使開裂區(qū)域的形成以及發(fā)展得到一定程度的延遲。④對坡面的變形起到一定的約束作用。

3 土釘支護(hù)技術(shù)的適用范圍以及工作性能

3.1 適用范圍

適用于具有比較低的地下水位的邊坡，要求地下水位在開挖面以下，對于土質(zhì)情況的要求不是很高，適用于黃土、雜填土、粉土以及粘性土等土質(zhì)。在軟土的基坑支護(hù)中也有比較多的應(yīng)用，例如在上海、武漢、杭州等地方。此外，土釘支護(hù)在巖體邊坡的加固中也有了較多的應(yīng)用。

3.2 工作性能

3.2.1 變形性能

（1）在土體開挖的過程中，土體的位移隨的施工日期的增加也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，當(dāng)開挖完成后，土體的變形基本趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。土體的水平位移在支護(hù)頂面處的值最大，隨著深度的不斷增加，水平位移原來越小。由于開挖的影響，開挖面以下的土體也會產(chǎn)生一個較小的變形。

（2）支護(hù)面的位移在不同的土質(zhì)中的變化情況也不相同，在勻質(zhì)的土體中，位移隨著高度的變化呈現(xiàn)線性變化的趨勢。在非均質(zhì)的土體中，最大位移可能產(chǎn)生在下部位置中。

（3）在一般情況下，支護(hù)面的最大水平位移不超過支護(hù)高度或者開挖深度的0.3‰，并且土釘?shù)拈L度對位移也有比較重要的影響，為了減少基坑的變形，可以采取適當(dāng)?shù)脑黾油玲旈L度的措施。

（4）如果土釘?shù)脑O(shè)置地水平，可以起到很好地約束土體的側(cè)向變形的作用，如果土釘?shù)脑O(shè)置向下傾斜，會增加土體的水平位移，并且土釘?shù)膭傂栽酱螅馏w的最大水平位移就越小。

（5）與素土體邊坡的破壞狀態(tài)相比，土釘支護(hù)具有明顯不同的破壞狀態(tài)。前一種邊坡產(chǎn)生了明顯的破壞面，屬于脆性破壞。后一種邊坡沒有產(chǎn)生明顯的破壞面，屬于漸進(jìn)性破壞。

3.2.2 受力性能

（1）不同的土體位置，支護(hù)面層背后的側(cè)土壓力的大小也不相同，在中間處，壓力最大，在底部和頂部的壓力比較小。土釘拉力之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于支護(hù)面層所受到的土壓力之和。

（2）土釘在土體內(nèi)部，如果土體不產(chǎn)生變形，那么土釘就不會受到力的作用，只有當(dāng)土體產(chǎn)生變形時，土釘才開始發(fā)揮其強(qiáng)度。

（3）隨著土釘長度的變化，土釘?shù)睦σ搽S之發(fā)生變化。隨著開挖的進(jìn)行，最大的拉力產(chǎn)生的位置逐漸向里面轉(zhuǎn)移，一般情況下，最大拉力在失穩(wěn)破壞面上發(fā)生。如果土釘?shù)拈L度比較短的時候，最大拉力通常發(fā)生在土釘?shù)闹虚g位置。

（4）土釘在土體中所處的位置不同，其最大拉力也不同，在土體中間位置的土釘?shù)淖畲罄ψ畲螅谏喜亢拖虏康耐玲斪畲罄Ρ容^小。土釘所受的力的大小除了與位移大小有關(guān)外，還與邊坡的滑動趨勢有關(guān)。在將要發(fā)生破壞的時候，位于底部的土釘?shù)睦γ黠@增大，因此，在進(jìn)行土釘布置時，底部的土釘?shù)拈g距要比較密集。

（5）隨著施工階段與使用階段的進(jìn)行，土釘?shù)睦σ仓饾u發(fā)生變化，在施工階段中，土釘?shù)睦σ跃徛乃俣戎饾u增加，在開挖時，土釘拉力會突然發(fā)生變化；在使用階段，土釘拉力不僅存在增加的現(xiàn)象，并且還存在損失的現(xiàn)象。

4 土釘支護(hù)技術(shù)的施工工藝以及施工過程中應(yīng)注意的問題

4.1 施工工藝

4.1.1 基坑開挖

在土體進(jìn)行開挖之前，必須要根據(jù)地質(zhì)勘查報告和設(shè)計要求的有關(guān)規(guī)定選擇合適的開挖方式，在選擇分層方式開挖時，分層中每一層的厚度不能太大，并且需要邊挖邊支護(hù)。坡面必須做到平整，并且滿足設(shè)計的要求

4.1.2 基層初次噴射

在已經(jīng)挖好的坡面上，必須及時進(jìn)行混凝土噴射，使表層發(fā)生固結(jié)，以避免倒塌事故的發(fā)生?；炷恋膰娚浜穸却蠹s在30～50cm之間，必須分段且自下而上地進(jìn)行噴射。

4.1.3 土釘成孔

成孔的直徑在70～120mm之間，傾角向下，并且在15～200之間，成孔過程中所采用的方法和施工工藝要根據(jù)具體情況具體判斷。成孔作業(yè)圖如圖1所示。

圖1 成孔作業(yè)圖

4.1.4 土釘?shù)陌苍O(shè)與注漿

隱蔽驗收這項操作是在土釘安裝之前必須進(jìn)行的操作。將土釘安裝完成后，不能進(jìn)行隨意地敲打，防止發(fā)生碰撞。常壓灌注是土釘成孔灌注所經(jīng)常采用的形式，漿液的水灰比要控制在0.4～0.45之間。必須在已經(jīng)對孔位進(jìn)行了沖洗，并且流出的水為清水之后，才能進(jìn)行灌注這項操作，這樣可以保證灌注的質(zhì)量。在進(jìn)行灌漿操時，必須將孔灌注滿，避免形成空洞。

4.1.5 掛鋼筋網(wǎng)

根據(jù)規(guī)范與圖紙要求將鋼筋網(wǎng)片綁扎好，綁扎鋼筋通常選用直徑為6～10mm的一級鋼，綁扎的間距通常在200～300mm之間。并結(jié)鋼筋網(wǎng)片與土釘?shù)倪B接必須牢固可靠。4.1.6再次噴設(shè)混凝土面層

首先需要對鋼筋網(wǎng)片的背面進(jìn)行混凝土的噴射這項操作，目的是為了將網(wǎng)片后面的縫隙填掉，防止縫隙的出現(xiàn)。然后才可以對鋼筋的表面進(jìn)行噴射。噴射所選用的混凝土的含水率需要在5～7%這個范圍內(nèi)，并且需要控制好水灰比，以保證噴射的質(zhì)量。并且噴射的厚度不能隨意設(shè)定，需要按照設(shè)計要求合理選擇。

4.1.7 混凝土墻體養(yǎng)護(hù)

為了使深基坑的支護(hù)具有良好的效果，必須對其加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)的次數(shù)每天至少要進(jìn)行三次，并且至少需要進(jìn)行14d的養(yǎng)護(hù)。

4.1.8 邊坡監(jiān)測

為了防止對周圍建筑物產(chǎn)生影響以及防止邊坡產(chǎn)生位移，必須對邊坡和周圍的建筑物進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測，保證基坑支護(hù)過程安全有序的進(jìn)行，如果監(jiān)測到數(shù)據(jù)產(chǎn)生比較大的變動，必須及時采取相應(yīng)的措施。

4.2 需要注意的問題

4.2.1 要預(yù)先留設(shè)泄水孔，以減少邊坡土體的水分

例如在對施工地段進(jìn)行地質(zhì)勘察的時候，如果沒有發(fā)現(xiàn)地下的排污管道的存在，將引起滲漏并對土體產(chǎn)生了沖刷，導(dǎo)致深基坑的支護(hù)產(chǎn)生變形，最終引起事故的發(fā)生。因此，對于這一類的問題，要求勘察人員必須認(rèn)真勘測，并在圖紙上做記錄，并且需要在土釘墻內(nèi)預(yù)先留設(shè)泄水孔，防止土釘墻內(nèi)產(chǎn)生積水。

4.2.2 需要對周邊的環(huán)境加強(qiáng)監(jiān)測

為了保證周邊建筑物的安全性，在對深基坑進(jìn)行支護(hù)的施工完成后，必須對基坑周圍的建筑物進(jìn)行嚴(yán)格的觀測，并且在觀測過程中必須做好記錄，對于在雨季施工的工程，更要定時進(jìn)行監(jiān)測，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生比較大的波動，應(yīng)當(dāng)立即向設(shè)計單位匯報，并且根據(jù)現(xiàn)場的情況以及數(shù)據(jù)分析發(fā)生的原因，立即采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

5 結(jié)束語

隨著深基坑的應(yīng)用越來越多，對深基坑的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究也顯得越來越重要。為了加強(qiáng)基坑的穩(wěn)定性，提高建筑物的安全性，必須對土體進(jìn)行支護(hù)，而土釘支護(hù)技術(shù)以其對于不同的土質(zhì)具有良好的適應(yīng)性以及經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點成為深基坑支護(hù)中最為常用的形式，并且它具有良好的發(fā)展前景，值得我們深入研究。