基坑工程土釘墻支護技術應用范文

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摘要：土釘墻支護是通過土釘技術的加固使其成為一個復合擋土結構。盡管該技術應用較為廣泛，但其理論研究卻落后于工程實踐，特別是對于土釘支護軟弱巖質邊坡工程的研究則更少，因此，本文通過分析土釘墻支護的特點，針對邊坡支護的機理，從施工材料及機具的準備，到施工工藝及質量控制的相關技術進行探討，以期充分發(fā)揮土體的空間支護作用，使邊坡位移和變形及時得到約束限制。

關鍵字：土釘墻支護；邊坡；材料；施工工藝、質量控制

1土釘墻支護的特點

土釘墻支護法，以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度，變土體荷載為支護結構體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速噴向土層表面，在噴層與土層間產(chǎn)生“嵌固效應”，并隨開挖逐步形成全封閉支護系統(tǒng)；噴層與嵌固層同具有保護和加固表層土，使之避免風化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落，以及隔水防滲等作用。土釘?shù)奶厥饪貕鹤{可使被加固介質物理力學性能大為改善并使之成為一種新地質體，其內(nèi)固段深固于滑移面之外的土體內(nèi)部，其外固端同噴網(wǎng)面層聯(lián)為-體，可把邊壁不穩(wěn)定的傾向轉移到內(nèi)固段及其附近并消除。鋼筋網(wǎng)可使噴層具有更好的整體性和柔性，能有效地調整噴層與土釘內(nèi)應力分布。

2土釘墻邊坡支護的機理

土釘墻加固與傳統(tǒng)的護坡和擋土墻支撐機理不一樣，土釘墻在邊坡的一定范圍內(nèi)形成了一個加固區(qū)，由于很密的土釘錨桿的作用，滑移面不可能出現(xiàn)在加固區(qū)，只能產(chǎn)生于非加固區(qū)，從而使滑移面遠離邊坡，達到穩(wěn)定邊坡的目的，加固區(qū)的整體穩(wěn)定，包括加固區(qū)抗傾覆與抗滑移問題，用增加加固區(qū)的寬度和底排土錨桿打成向下傾斜穿過滑移面等措施來解決，土釘墻通過下述幾個方面的綜合作用使邊坡周邊土體形成加固區(qū)。

2.1錨固作用

密布的錨桿與砂漿柱體相結合對周圍土體產(chǎn)生有效的錨固作用，限制了砂漿柱體周圍的土體變形。①土釘不需要施加預應力，而是在土體發(fā)生變形后使其承受拉力工作；②土釘支護在邊坡中比較密集，起到了加筋的作用，提高了土的強度，為被動受力機制。由于土釘在全長范圍內(nèi)與土體接觸，其荷載傳遞沿整個土體進行。

2.2土釘漿孔對土體的擠密作用

由于土釘錨桿的密度比較大，擠密作用的影響也較大，使加固區(qū)的土體比非加固區(qū)土體密度大。密集的土釘與土釘之間土形成復合土體，其結構類似重力式擋土墻，個別土釘?shù)钠茐牟粫拐麄€結構的功能完全喪失。

2.3護坡作用

土釘墻的面層不是主要受力結構，其主要作用在于保持土體的局部穩(wěn)定性。在公路邊坡治理中，土釘墻的面層還起到防止沖刷、防止雨水滲入坡體影響邊坡穩(wěn)定性的重要作用。

2.4土釘受力及規(guī)模

一般錨桿長度在15～45m之間，直徑較大，錨桿所承受的荷載可達400kN以上，某些預應力錨索設計荷載更可達3000kN。其端部的構造較土釘復雜，以防止面層沖切破壞；而土釘長度一般為3～10m，漿體直徑100mm左右，一般不提供很大的承載力。單根土釘受荷一般在100kN以下，面層結構較簡單，利用小尺寸墊板及掛網(wǎng)噴射混凝土即可滿足要求。

目前國內(nèi)土釘支護結構主要用在建筑基坑支護上，用于公路邊坡支護的較少。這主要是因為基坑深度不大，一般不超過20m。但是山區(qū)，道路路塹邊坡很高，原來的力學平衡破壞嚴重，產(chǎn)生的滑坡推力每延米可達1000kN以上，采用土釘支護結構則難以滿足要求。對于一些滑坡推力小的土石質路塹邊坡，仍可采用土釘支護，既節(jié)省投資，也能縮短工期，具有明顯的優(yōu)勢。一些缺乏穩(wěn)定性的高路堤或擋土墻也可以采用土釘支護加固，但還有待于我們改進土釘支護技術，使其優(yōu)點發(fā)揮在整個邊坡支護中。

3土釘墻邊坡支護的施工材料及機具

3.1原材料

土釘鋼筋使用前應拉直、除銹、涂油；選用P·032.5普通硅酸鹽水泥；采用干凈的中粗砂，含泥量小于5％；采用干凈的圓礫，粒徑2～4mm；使用速凝劑，應做與水泥相容性試驗及水泥漿凝結效果試驗。

3.2施工機具

土釘成孔機具根據(jù)土質和現(xiàn)場環(huán)境條件選用(沖擊鉆、螺旋鉆、風槍或洛陽鏟等)能完成設計要求的有效機具；注漿泵選用孔口壓力大于0.1MPa的泥漿泵；混凝土噴射機應密封良好，輸送連續(xù)均勻，輸送水平距離不小于60m，垂直距離不小于10m；空壓機應滿足噴射機工作壓和耗風量的要求；攪拌方法采用現(xiàn)場人工拌和或混凝土攪拌機攪拌。

4土釘墻邊坡支護的施工工藝

土釘墻的施工流程為：挖土→整理坡面→初噴→打孔眼→插桿→灌注→掛網(wǎng)→復噴。

4.1開挖整理坡面

土釘支護是分層進行的，因此挖土深度不能超過設計深度，同時要保證坡角達到設計要求的78°～80°，坡面平整光滑，坡角未達到設計要求的則要進行專門修整。

4.2初噴

為使挖好的坡面不產(chǎn)生垮塌，凡挖好的坡面需立即進行混凝土噴射，以使表層固結。其混凝土材料的配合比為水泥：石子=1.5:1.5，水灰比=0.5～0.6。

4.3鉆孔

采用人工機械一起作用的方法，鉆孔下傾角度為15°～25°，采用風鉆的方法進行，人工挖工用的是洛陽鏟，兩人一組。

4.4插桿與灌漿

成孔后按設計要求插入直徑中22mm加筋桿，加筋桿每1.5m焊接直徑110mm的扶正環(huán)，起導正作用。在插筋的同時，用加筋桿將注漿管(直徑1.5in)帶進離孔底0.3m的地方，然后進行灌注，注漿材料的配合比為水泥：砂子=1:2。水灰比=0.4～0.5。孔內(nèi)一定要灌滿，不能形成空洞和孔隙。

4.5掛網(wǎng)

上道工序完工后，按設計要求，將直徑中6mm的鋼筋，按30cm×30cm的網(wǎng)距焊接，固定于坡面之上；同時，在危險坡上的土釘之間用金屬件(如槽鋼等)連接在一起，以進一步加強支護強度。

4.6復噴

掛網(wǎng)后，整個坡面復噴混凝土，其噴射厚度達到設計要求。

5土釘墻邊坡支護的施工質量控制

5.1原材料控制

采購的各種材料必須滿足規(guī)范及設計要求，必須選擇清潔、堅硬、耐久的材料，禁止使用含有達到有害量的廢物、泥、鹽類、有機物等的不

合格材料；選擇的混合劑不能對水泥的凝固、水化作用產(chǎn)生有害的影響。

5.2施工工藝控制

土釘孔眼的位置必須根據(jù)受噴面實際情況和設計布置。作土釘用的鋼筋，使用前須除銹矯直，安裝位置距孔眼中心，鋼筋插入深度不得小于設計要求的90%，安裝后不得敲擊、碰撞。灌漿用的砂漿應拌和均勻，隨用隨拌，孔眼在灌漿前用風吹凈，灌漿時從孔底開始，連續(xù)均勻的進行。掛鋼筋網(wǎng)前必須將坡面清理平順使鋼筋網(wǎng)緊靠坡面鋼筋網(wǎng)與土釘?shù)穆?lián)接必須牢固可靠。噴射混凝上的配合比必須經(jīng)試驗確定噴射混凝上宜隨拌隨用。分層噴射混凝土時后層混凝土應在前層混凝土終凝后進行，如超終凝1小時以上時，則受噴面必須用水、風清洗；噴頭應與受噴面垂自其間距以0.6-1.2m為宜。噴頭應連續(xù)、緩慢橫向移動噴射厚度應均勻。噴射混凝土施工終凝2h后及時進行濕潤養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于l4天。

結束語

土釘墻施工成功解決了基坑邊坡的強度及穩(wěn)定性問題，保證了施工的安全。此外，由于土釘墻能充分利用土體的自承能力的特點，與噴錨支護相比，其造價低，施工方便。因此在條件允許的情況下，采用土釘墻支護，可以大大節(jié)省投資。土釘墻施工周期短，與挖土同時進行，很少占用獨立工期。挖土與土釘支護都分層分塊施工，充分發(fā)揮土體的空間支護作用，并在開挖后幾個小時內(nèi)封閉，使邊坡位移和變形及時得到約束限制。