建筑工程深基坑中的土釘墻支護施工技術(shù)分析

林曉東

摘要：土釘墻技術(shù)是建筑工程深基坑施工中應(yīng)用最為廣泛的支護技術(shù)之一，是保障施工質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，應(yīng)強化土釘墻支護技術(shù)，保障建筑工程的高效、安全進行。本文在論述土釘墻技術(shù)特點和應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實例，探究土釘墻技術(shù)的施工流程和要求，并提出土釘墻施工質(zhì)量保障措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程；土釘墻；深基坑支護

土釘墻由被加固土體、土釘體以及鋼筋混凝土面層3部分構(gòu)成，通過向原位土體實施加固措施同時和噴射砼面板結(jié)合，構(gòu)成一個土釘墻，其主要作用是抵擋墻后土壓力，保障開挖面穩(wěn)定。

1 土釘墻技術(shù)特點和應(yīng)用范圍

土釘墻作用原理是土釘、混凝土面層和原位土共同受力，1增強土體破壞延性，調(diào)整邊坡塌方性質(zhì)，保障建筑施工的安全性。在工藝方面，運用的方式為：邊開挖邊支護，工作面不會受到各類因素的約束，使得工期縮短。在成本方面，由于土釘借用了土體自身的承載性能，基坑附近土體均發(fā)揮支護作用，使得工程成本降低。但是土釘墻技術(shù)也有一定的局限性，對于松軟土質(zhì)，就不適合采用該技術(shù)。土釘墻技術(shù)優(yōu)點有成本低、不用單獨占用場地、施工中不會產(chǎn)生較大噪音和振動、對地形擾動小、易于錨桿、微型管等形成復(fù)合支護體系、工藝簡單，施工速度快；缺點有對土質(zhì)有一定要求，若周邊土質(zhì)自穩(wěn)能力差，則不適合采用土釘墻支護技術(shù)，若抗滑線和邊坡間距較大，則該技術(shù)就難以發(fā)揮加固作用。

土釘墻支護應(yīng)用主要有4個方面：（1）用于土體開挖的臨時支護，如建設(shè)高層建筑時的深基坑開挖、土坡工程開挖等。（2）用于永久擋土結(jié)構(gòu)，此類工程通常和臨時支護結(jié)合運用，比如橋臺擋墻建設(shè)、隧道洞口擋墻建設(shè)建設(shè)等。（3）用于擋土結(jié)構(gòu)的維修、支護加固。如擋土墻的后期維修、支護結(jié)構(gòu)由于變形時實施加固工作等。（4）用于邊坡穩(wěn)定，比如可能出現(xiàn)失穩(wěn)的堤破等。

2 工程概況

某商住樓工程需對8#、11#住宅樓及地下車口范圍區(qū)域進行深基坑開挖，開挖深度8.5 m，該區(qū)域土質(zhì)情況自上而下依次為：人工堆積層、砂質(zhì)粉土層、細中砂層、卵石層，土質(zhì)較為復(fù)雜，且場地西側(cè)為老年活動中心，距開挖邊線只有3.89 m，開挖放坡系數(shù)較小?；诖?，在施工過程中，需對基坑西側(cè)進行支護。

3 土釘墻支護設(shè)計

在設(shè)計土釘墻結(jié)構(gòu)時，借助深基坑支護軟件工具進行計算，根據(jù)工程實情進行調(diào)整，基坑支護剖面如圖1所示。

土釘墻設(shè)計參數(shù)如：130mm土釘直徑，坡度系數(shù)l：0.3，面層鋼筋φ6.5 X200鋼筋網(wǎng)，土釘加強筋為1φ16雙向加強筋，15°土釘傾斜角，lOOmm厚度C20強度的混凝土面層，水灰比0.5，水泥、砂、石之比l：2：2。將上述參數(shù)分別代入整體穩(wěn)定性驗算公式：

計算結(jié)果得：土釘墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.86，符合相關(guān)規(guī)定，表明設(shè)計參數(shù)可行。

4 土釘墻施工流程及要點

土釘墻施工流程：基坑開挖-邊坡處理-鉆孔-插入鋼筋-注漿-鋪設(shè)鋼筋-面層砼噴射-現(xiàn)場測試-施工檢測。

4.1基坑開挖

基坑開挖作業(yè)中，需嚴格遵從分層分段的原則，當(dāng)作業(yè)土體的強度尚未達到設(shè)計要求的70%時，嚴禁開展后續(xù)開挖工作。同時，還需確定基坑最大開挖深度，計算公式為：

式中：h深基坑中各層開挖深度（m）；C土粘聚力（kPa）；γ土比重（KN/m3）；φ土內(nèi)摩擦力（N）

另外，還需留置一定量的混凝土塊，便于后期檢驗混凝土強度是否符合要求。在作業(yè)過程中，應(yīng)選擇盡可能對坡面土體影響小的機械裝置與挖土方式，并且注意不能造成地塊松動。在使用機械裝置挖掘后，還需進行工人切削，確保坡度和坡面平整度滿足要求。

4.2邊坡處理

為避免邊坡土地出現(xiàn)塌陷的情況，需實施以下措施：（1）邊坡修整后，在表層噴涂一層強度高于C20的混凝土，待其凝固后再進入下一步的打孔操作；（2）在作業(yè)土層上搭設(shè)鋼筋后，隨后噴涂混凝土，確保鋼筋層厚度大于20 mm，隨后再實施打孔。

4.3鉆孔

在鉆孔之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計要求標示出各孔位置，并排列編號。在計算鉆孔深度時，需在計算的標準上增加200mm，避免出現(xiàn)孔深不足的情況。使用洛陽鏟鉆孔，在作業(yè)時注意避免造成土地坍孔。

4.4插入土釘鋼筋

在作業(yè)前，需對鉆孔進行檢查，若孔內(nèi)有滲水、松土情況時，需在解決之后才能插入土釘鋼筋。在插入鋼筋時，需在鋼筋上裝配定位支架，以確保鋼筋插入鉆孔的中心位置。

4.5注漿

在作業(yè)前，需檢驗土釘鋼筋安裝位置是否達標，檢驗無誤后，在孔內(nèi)注入水泥漿，其水灰比為1：0.3，同時添加適量速凝劑，加快凝固速率，減少泌水。

在注漿過程中，可把注漿管和土釘桿捆綁在一起，將二者插入孔的底部，由孔底注漿，隨后把導(dǎo)管勻速拉出。在整個過程中，導(dǎo)管口應(yīng)當(dāng)處于漿體內(nèi)部，確?？變?nèi)所有氣體能夠釋放。注漿后，若出現(xiàn)液面下沉的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即補漿。

4.6鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)

在噴射混凝土前，需根據(jù)設(shè)計要求利用捆綁的方式將鋼筋網(wǎng)固定。在作業(yè)層中，鋼筋網(wǎng)應(yīng)當(dāng)被固定于邊壁位置，且其厚度需達到設(shè)計要求。在噴射時，應(yīng)當(dāng)注意避免使鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)振動的情況。

各鋼筋網(wǎng)之間有固定間距，允許誤差為±30 mm，在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時，各邊搭接長度需大于300 mm，網(wǎng)片和坡面間隙大于20 mm。

4.7面層砼噴射

為確保各位置的混凝土均勻，可截取長度為100 mm的鋼筋，將其垂直打入邊壁位置，作為混凝土厚度記號。在噴射混凝土過程中，射距應(yīng)當(dāng)保持在0.6～1.0 m，同時射流和壁面保持垂直。每個部分的噴射順序都應(yīng)當(dāng)是自下而上，在下部接茬300 mm位置噴射為斜坡狀。混凝土分兩層噴射，每次噴射厚度應(yīng)為50 mm左右。在噴射接縫位置時，需先對縫內(nèi)進行預(yù)處理，確保內(nèi)部干凈。待砼面層終凝2h后，需進行噴水養(yǎng)護。

5 土釘墻施工質(zhì)量控制措施

5.1控制各層開挖深度

土釘墻施工應(yīng)當(dāng)使用分段開挖、分層保護的方式，當(dāng)作業(yè)土體開挖完畢但尚未設(shè)置土釘時，很容易發(fā)生坍塌的問題，嚴重會造成整個支護結(jié)構(gòu)的破壞。由此，在各層土體開挖完畢后，應(yīng)當(dāng)以最快的速度設(shè)置土釘。在開挖過程中，需使用水準儀對施工現(xiàn)場實施檢測，確保各層開挖深度在2m以內(nèi)。放坡比例為1：0.3，使用機械挖掘裝置挖掘后，再由人工對坡面平整度進行修整，將平整度誤差控制在±20 mm，在噴射混凝土之前，應(yīng)當(dāng)清除土體表層雜質(zhì)。在鉆孔之前，首先根據(jù)設(shè)計要求標記鉆孔位置。孔深、孔徑以及孔距允許誤差范圍分別為：±60 mm，±5 mm，±100 mm。從某種程度上講，鉆孔傾角不合理或是偏差過大會導(dǎo)致土釘墻抗剪強度減少，因此，鉆孔傾角誤差范圍一般控制在±2°。

5.2控制材料質(zhì)量

在購入材料時，需要求廠家出示產(chǎn)品合格證、復(fù)試報告單。在使用水泥漿和混凝土?xí)r，應(yīng)當(dāng)確定需要使用的量，確保攪拌后的水泥漿和混凝土在凝固之前使用完。其中，水泥漿強度等級高于Ml0，混凝土強度等級高于C20。

5.3土釘抗拔力試驗

依據(jù)《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》，在土釘墻支護施工中，應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場留置非工作土釘實施專門的抗拔試驗，確定土釘?shù)臉O限載荷，從而推算出土釘?shù)臉O限粘結(jié)強度。在各土層中留置3個以上非工作釘進行測試，在抗拔試驗中，土釘、測力桿以及千斤頂應(yīng)當(dāng)處于同一軸線，千斤頂反力架應(yīng)當(dāng)裝配在混凝土層上、下兩個位置，同時裝配兩個槽鋼作為橫梁，和護坡墻緊靠在一起。當(dāng)拉拔到設(shè)計載荷時，擰緊鎖定螺母，達成錨定操作。在此過程中，應(yīng)當(dāng)使用跳拉法，確保土釘與鋼梁受力均勻。

在試驗過程中，對非工作釘施加的抗壓強度應(yīng)當(dāng)高于6 mPa。使用連續(xù)分級加載的方式，即先施加一定量的初始載荷，該載荷一般小于設(shè)計載荷的20%，隨后逐級添加載荷量（小于設(shè)計載荷20%）。在施加載荷后，記錄位移數(shù)值，同時確保載荷穩(wěn)定，分別記錄1 min，6 min以及10 min時刻的位移數(shù)值。同級載荷下10 min和l min位移差值小于lmm，則施加下一級載荷，否則繼續(xù)記錄15 min，30 min，60 min時的位移數(shù)值。同級載荷下60 min和6 min位移差值小于2mm，則施加下一級載荷，若差值大于2 mm，則認定為此時達到極限載荷。設(shè)計載荷和試驗極限載荷的比值應(yīng)當(dāng)為1.25：1，若得出的結(jié)果不為該比值，則表明設(shè)計載荷存在問題，應(yīng)當(dāng)進行修正。

5.4基坑的有效監(jiān)控

在深基坑施工過程中，需依據(jù)基坑等級、場地條件以及精度要求等因素確定監(jiān)控方法，確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保障周邊設(shè)施的安全。在開挖前，應(yīng)當(dāng)在2倍深度位置設(shè)置3個以上的觀測基準點，以實現(xiàn)對支護結(jié)構(gòu)的有效監(jiān)控。在基層周邊位置也需設(shè)定監(jiān)測點，放置位置通常在基坑外端2-3倍深度。監(jiān)控內(nèi)容主要包括直接結(jié)構(gòu)是否開裂、是否出現(xiàn)滲水問題等。在開挖前就實施監(jiān)控，一直到基坑回填完成才能結(jié)束監(jiān)控。

6 結(jié)語

土釘墻支護技術(shù)具備工期短、成本低等優(yōu)點，在建筑工程中的應(yīng)用日益廣泛，具備巨大的發(fā)展空間。文章就土釘墻支護技術(shù)在深基坑建筑工程中的應(yīng)用進行探討，對施工流程和施工質(zhì)量控制進行重點論述，對土釘墻支護技術(shù)在深基坑工程中的實踐運用具有指導(dǎo)意義。

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