土釘墻在含水砂卵石地層中的施工要點

1、土釘墻在含水砂卵石地層中的施工要點馮 波，虎銘偉（北京市公路橋梁建設(shè)集團有限公司一分公司，北京 102206）摘要：通過工程實例，歸納總結(jié)采用土釘墻方式在含水砂卵石地層中進行基坑支護時的設(shè)計和施工經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：土釘墻；砂卵石地層；地下水土釘墻支護結(jié)構(gòu)是一種原位土體加固技術(shù)，它是將土釘安設(shè)或打入基坑邊坡土體內(nèi)，將土體加固成能自穩(wěn)的重力式擋土結(jié)構(gòu)。該項技術(shù)形成于20世紀(jì)70年代，因其造價較其他基坑圍護體系低，施工周期短，安全性基本滿足基坑穩(wěn)定性及變形要求，在邊坡工程、基坑工程中得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。但土釘墻對地層的依賴性很大，一般適合于地下水位以上或經(jīng)過降、排水措施后的素填土、普通粘性土、粘性的

2、砂土和粉土等較均勻土體邊坡。對于砂卵石地層，由于其內(nèi)聚力較小、內(nèi)摩擦角大，在空間條件允許的情況下按要求放坡開挖，基坑邊坡不需支護且自穩(wěn)性能良好；但是如果受空間限制，無法按要求放坡，開挖過深或長期暴露在外的砂卵石坡體受外力影響很容易失穩(wěn)，所以在開挖后為保證邊坡的穩(wěn)定需要對其進行支護。土釘墻支護在砂卵石地層中施工難度較大，本文結(jié)合工程實例，探討在含水砂卵石地層中采用土釘墻支護的設(shè)計和施工經(jīng)驗。1工程概況房山五渡橋位于房山區(qū)十渡鎮(zhèn)淶寶路西關(guān)上，跨越拒馬河，全長550米，包括主橋工程、引橋工程、引道工程。主橋主墩2#承臺位于拒馬河河灘，為16.0m×11.5m×4m的大體積承臺。承

3、臺底標(biāo)高為122.875m，實測2#承臺處地面標(biāo)高約129.5m，基坑開挖深度將近7m。另外由于主橋2#承臺距離舊五渡橋較近，承臺邊線距離舊路、舊橋邊線最近2.8m，為保證基坑開挖安全并確保現(xiàn)況交通安全，開挖時需要對舊路、舊橋采取保護措施。受場地空間限制，我們選用土釘墻支護。2工程地質(zhì)條件整個場區(qū)，主要由砂卵石和漂石構(gòu)成(見圖1)。土釘墻所在施工區(qū)域地層分布情況如下： 1、人工堆積土卵石素填土：濕飽和，稍密中密。主要由卵石構(gòu)成，巖性以沉積巖為主，亞圓，中風(fēng)化；粒徑一般為2030cm，最大為3536cm，充填砂礫，夾亞粘土素填土的透鏡體。本層厚度為0.803.50m，層底標(biāo)高為127.00133

4、.40m。亞粘土素填土厚度為：1.00m，層底標(biāo)高為141.50m。2、一般第四紀(jì)沉積土卵石：濕飽和，稍密中密。巖性以沉積巖為主，亞圓，中風(fēng)化，粒徑一般為48cm，最大為1520cm，充填砂礫，局部混少量粘性土，夾中粗砂薄層，局部夾漂石。本層厚度為1.508.20m，層底標(biāo)高為118.80129.10m。其下地質(zhì)情況仍為卵石，局部夾漂石，厚度為13.0017.50m，層底標(biāo)高為105.30105.80m。 圖13水文地質(zhì)條件主橋跨越拒馬河，拒馬河河谷呈不對稱的“U”字型，河床寬200米左右，流經(jīng)橋位處的水流方向為自東北向西南，拒馬河常年有水。據(jù)現(xiàn)場勘察，拒馬河水流平緩，水深約0.5m，水面寬度

5、約為50m，河底為細(xì)砂和砂卵石，測量得現(xiàn)狀地下水位標(biāo)高在126.791m左右。場區(qū)地下水位潛水型，其靜止水位埋深為0.501.00m，受河水補給，水量較豐富。4人員、材料及機械設(shè)備表1主要施工人員序號施工項目崗位人員數(shù)量1土釘墻及樁間土護面機械操作工2電工1焊工2鋼筋及砼工32基坑降水及開挖機手5木工5壯工10總計28表2主要施工設(shè)備序號設(shè)備名稱型號數(shù)量1土釘墻施工空氣壓縮機/1臺攪漿機/1臺噴射機/1臺電焊機/2臺鋼筋切割機/2臺洛陽鏟/15個2基坑降水及開挖挖掘機/3輛鏟車/2輛潛水泵/30臺表3主要施工材料序號材料名稱規(guī)格數(shù)量產(chǎn)地備注1土釘墻施工鋼筋18（HRB335）3t16（HRB3

6、35）1.2t6.5（HPB235）2t水泥60t碎石5-10mm100t砂中細(xì)砂40t2降水施工工字鋼30#60m鋼絲繩120m5土釘墻設(shè)計要點5.1設(shè)計要求本工程基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：1）保證基坑道路和橋梁的正常使用和安全；2）支護結(jié)構(gòu)水平位移應(yīng)小于20mm；3）基坑周邊地面沉降小于20mm；4）基坑支護結(jié)構(gòu)為臨時結(jié)構(gòu)，施工完成后必須盡快完成地下結(jié)構(gòu)施工并將基槽回填。5）土釘墻結(jié)構(gòu)尺寸：土釘墻長約15m，深約7m；北側(cè)坡深7.1m，坡寬1.8m，坡度為1：0.25；南側(cè)坡深6.9m，坡寬5.5m，坡度為1：0.8。6）土釘墻結(jié)構(gòu)布置：土釘布置縱橫間距均為1m，采用螺紋18鋼筋，自頂面下1m

7、處開始布置，第一排深度為5.5m，其余5排3m；網(wǎng)片采用6.5鋼筋，縱橫間距20cm?？椎雷{漿體強度不低于M10，噴錨混凝土強度不低于C20，厚度不小于15cm。5.2土釘墻計算土釘墻采用中國建筑科學(xué)研究院地基所研發(fā)的基坑支護軟件進行計算。分北側(cè)、南側(cè)計算，北側(cè)取數(shù)基坑坡高7.1m，坡寬1.8m，作用荷載20kPa，距坑邊2.8m；南側(cè)取數(shù)坡高6.9m，坡寬5.5m，作用荷載20kPa，距坑邊1m。 (a)(b) (c)(d) 圖2基坑支護軟件計算結(jié)果6施工操作要點6.1降水開挖土釘墻施工需要在無水條件下進行。首先在基坑開挖邊線邊角處設(shè)一直徑約2m，深約1.5m的集水井，井內(nèi)布置潛水泵進行降

8、水，然后進行基坑開挖?；娱_挖過程從靠近舊路、舊橋一側(cè)開始進行，挖掘時采用放坡后退法，分層開挖并分層進行土釘墻支護施工。每步分層開挖深度約1m，每層開挖完成后，在基坑周圍設(shè)置排水邊溝，將水引入集水井集中排出。隨著開挖深度，集水井不斷加深加大，潛水泵數(shù)量也相應(yīng)增加，達(dá)到將地下水水位降至基坑底面至少50cm。6.2土釘墻施工工藝流程圖圖3土釘墻施工工藝流程圖6.3土釘墻施工要點 圖4土釘墻支護平面圖邊坡修整土方開挖至土釘設(shè)計標(biāo)高下0.5m后，人工及時修整坡面。如砂卵石坡面極不穩(wěn)定，可先掛網(wǎng)噴錨后再進行下步施工。坡面平整度允許偏差±20mm。6.3.2成孔采用洛陽鏟人工成孔，兩人一組。成孔

9、過程中注意控制傾角及孔徑，成孔后對孔深、孔徑、傾角進行檢查驗收，做好施工記錄及隱檢記錄。如成孔過程中塌孔現(xiàn)象較為嚴(yán)重，采用分批間隔成孔的方式，以免影響現(xiàn)有路基。對塌孔產(chǎn)生的上方空洞，應(yīng)在上層鑿孔注漿將空洞填充補實。土釘墻施工允許偏差見表4。表4土釘墻施工允許偏差序號項目允許偏差值1土釘孔深±50mm2土釘孔徑±5mm3土釘孔距±100mm4土釘成孔傾角±5土釘桿體制作安放按設(shè)計要求制作土釘桿體，鋼筋焊接滿足雙面焊5d，單面焊10d，并按設(shè)計要求加焊定位支架，鋼筋保護層厚度應(yīng)大于25mm。圖5土釘桿體圖6土釘桿體加工成品注漿按水灰比1：0.6攪拌水泥漿，注

10、漿時，注漿管應(yīng)插至孔底，并且孔口周邊需封堵嚴(yán)密，以確保壓漿到位；在一次注漿完成2.0小時內(nèi)進行二次補漿，并將孔口封堵。鋼筋網(wǎng)片制作與安裝鋼筋網(wǎng)片按設(shè)計要求制作，網(wǎng)片規(guī)格6.5200×200，網(wǎng)節(jié)點采用點焊或綁扎，網(wǎng)片搭接長度不少于300mm。網(wǎng)片外側(cè)按設(shè)計要求加焊加強筋。土釘頭焊接土釘鋼筋按設(shè)計要求焊接在鋼筋網(wǎng)片的加強鋼筋上，加強鋼筋與土釘鋼筋的焊接長度不小于200mm。圖7土釘面層圖圖8土釘節(jié)點圖 圖9土釘鋼筋與加強筋連接圖面層噴射砼噴射砼施工過程中嚴(yán)格計量配比，噴射作業(yè)應(yīng)分段進行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，噴射時噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直。噴射射距0.81.5m，噴射砼終凝2小時

11、后宜噴水養(yǎng)護。噴射砼厚度允許偏差±10mm。圖10土釘墻橫剖面圖示 圖11施工成形的土釘墻土釘墻監(jiān)測1）監(jiān)測內(nèi)容鑒于巖土工程的復(fù)雜性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，邊施工邊監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測結(jié)果，掌握基坑邊坡及周邊建筑物的情況，做到心中有數(shù)，確?；蛹爸苓叚h(huán)境的安全。基坑工程施工及地下結(jié)構(gòu)施工期間，應(yīng)對基坑支護結(jié)構(gòu)變形、周邊建筑物等保護對象進行系統(tǒng)的監(jiān)測。通過監(jiān)測，及時掌握基坑開挖及施工過程中支護結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)及周邊環(huán)境的變化情況，做到及時預(yù)報，為基坑邊坡和周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定提供監(jiān)控數(shù)據(jù)，防患于未然；通過監(jiān)測資料與設(shè)計參數(shù)的對比，可以分析設(shè)計的正確性與合理性，科學(xué)合

12、理地安排下一步工序。必要時，通過及時修改設(shè)計，使之更加合理，施工也更加安全。本基坑支護工程監(jiān)測內(nèi)容為：基坑頂部水平位移觀測，基坑周邊地面沉降觀測。2）監(jiān)測要求以上項目在土方開挖前必須測定初始值，且不少于2次；土方開挖過程中，每日監(jiān)測一次；開挖至基底且位移穩(wěn)定之后每37天監(jiān)測一次；當(dāng)遇大雨等特殊情況時，適當(dāng)加密觀測次數(shù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)要及時整理并及時反饋給有關(guān)人員，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時匯報。位移、沉降監(jiān)測用的基準(zhǔn)點不應(yīng)少于二個，基準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)置在基坑開挖影響范圍之外。當(dāng)測試值大于設(shè)計或規(guī)范要求時，要立即組織有關(guān)人員分析原因、研究對策，同時加密觀測次數(shù)。必要時采取果斷搶險措施，以防發(fā)生意外?；颖O(jiān)測控制值：土釘

13、墻墻頂水平位移20mm，地面沉降20mm。3）監(jiān)測成果定期進行監(jiān)測成果匯總，并繪制基坑頂面水平位移（L）時間（T）關(guān)系曲線圖。對監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進行分析，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)評價基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，編制監(jiān)測報告。本工程監(jiān)測結(jié)果：基坑頂面水平位移3mm，基坑頂面沉降2mm。6.4土釘墻施工過程中可能出現(xiàn)問題的預(yù)防措施及處理辦法錨桿成孔可能出現(xiàn)的問題及處理辦法錨桿成孔可能出現(xiàn)的問題是錨桿在卵石層由于大塊卵石的存在不能成孔，遇到該問題可適當(dāng)調(diào)整錨桿角度，在最大限度的調(diào)整角度后仍不能解決問題，可改變錨桿施工方法，采用跟管護壁施工方法。流砂的處理辦法土釘墻施工過程中最可能出現(xiàn)的問題是在施工至含砂地層時，由于砂層中

14、的滯水未排除干凈，形成流砂，致使開挖時不能成坡，甚至影響到上部土釘墻的安全，解決此問題就是在挖土過程中碰到流砂層時，不能貿(mào)然開挖，發(fā)現(xiàn)有流砂現(xiàn)象，應(yīng)立即回填，然后在距離坡角12m處開挖，加大放坡角度，待邊坡內(nèi)滯水排除干凈后，再開挖邊坡坡面。圖12邊坡殘留滯水泄水孔做法大樣基坑出現(xiàn)過大變形的處理辦法采用樁錨支護結(jié)構(gòu)一般情況下基坑變形較小，發(fā)生過大變形的原因一般有三種，一是錨桿松弛，這種情況一般發(fā)生在軟塑的粘性土中，本工程錨桿錨固層中不存在軟塑地層，發(fā)生錨桿松弛的可能性不大；二是突發(fā)性的外來水影響，如果基坑周圍有未處理的不明廢舊管線，在意外跑水或雨季雨水聚集滲漏至槽邊，可造成基坑過大變形，預(yù)防這種情況的措施是加強基坑變形監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)基坑變形突然增大，及時查找原因，切斷外來水源；三是基坑邊堆載過大造成基坑變形，對于該種原因應(yīng)及時移走基坑邊過大堆載。若變形出現(xiàn)較大變形并有持續(xù)發(fā)展的趨勢，應(yīng)立即在坑底堆土反壓以限制變形的繼續(xù)發(fā)展。局部失穩(wěn)的處理辦法土釘墻施工過程中，由于土層局部含水量過大，或者土體中存在豎向節(jié)理，有可能造成開挖的作業(yè)面自穩(wěn)時間較短，來不及支護就產(chǎn)生坍塌，嚴(yán)重時可能造成上部已施工完成的土釘墻后一定范圍的土體發(fā)生較大的豎向變形。解決的辦法是：開挖作業(yè)面時安排有經(jīng)驗的管理人員對挖出的作業(yè)面土體含水量情況及時進行判斷，嚴(yán)格控制開挖深度，嚴(yán)禁超挖；縮短作業(yè)面裸露的時間，必要時可以先噴