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計和施工經驗。關鍵詞：土釘墻；砂卵石地層；地下水土釘墻支護結構是一種原位土體加固技術，它是將土釘安設或打入基坑邊坡土體內，將土體加固成能自穩(wěn)的重力式擋土結構。該項技術形成于20世紀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可和應用。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，由于其內聚力較小、內摩擦角大，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計和施工經驗。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、臺底標高為122.875m，實測2#承臺處地面標高約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?，F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工程地質條件整個場區(qū)，主要由砂卵石和漂石構成(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。主要由卵石構成，巖性以沉積巖為主，亞圓，中風化；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，層底標高為127.00133

4、.40m。亞粘土素填土厚度為：1.00m，層底標高為141.50m。2、一般第四紀沉積土卵石：濕飽和，稍密中密。巖性以沉積巖為主，亞圓，中風化，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，層底標高為118.80129.10m。其下地質情況仍為卵石，局部夾漂石，厚度為13.0017.50m，層底標高為105.30105.80m。 圖13水文地質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，流經橋位處的水流方向為自東北向西南，拒馬河常年有水。據現場勘察，拒馬河水流平緩，水深約0.5m，水面寬度

5、約為50m，河底為細砂和砂卵石，測量得現狀地下水位標高在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、材料及機械設備表1主要施工人員序號施工項目崗位人員數量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主要施工設備序號設備名稱型號數量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)格數量產地備注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砂中細砂40t2降水施工工字鋼30#60m鋼絲繩120m5土釘墻設計要點5.1設計要求本工程基坑支護結構設計要求：1）保證基坑道路和橋梁的正常使用和安全；2）支護結構水平位移應小于20mm；3）基坑周邊地面沉降小于20mm；4）基坑支護結構為臨時結構，施工完成后必須盡快完成地下結構施工并將基槽回填。5）土釘墻結構尺寸：土釘墻長約15m，深約7m；北側坡深7.1m，坡寬1.8m，坡度為1：0.25；南側坡深6.9m，坡寬5.5m，坡度為1：0.8。6）土釘墻結構布置：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研究院地基所研發(fā)的基坑支護軟件進行計算。分北側、南側計算，北側取數基坑坡高7.1m，坡寬1.8m，作用荷載20kPa，距坑邊2.8m；南側取數坡高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一直徑約2m，深約1.5m的集水井，井內布置潛水泵進行降

8、水，然后進行基坑開挖。基坑開挖過程從靠近舊路、舊橋一側開始進行，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，潛水泵數量也相應增加，達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計標高下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象較為嚴重，采用分批間隔成孔的方式，以免影響現有路基。對塌孔產生的上方空洞，應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，并按設計要求加焊定位支架，鋼筋保護層厚度應大于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，注漿管應插至孔底，并且孔口周邊需封堵嚴密，以確保壓漿到位；在一次注漿完成2.0小時內進行二次補漿，并將孔口封堵。鋼筋網片制作與安裝鋼筋網片按設計要求制作，網片規(guī)格6.5200×200，網節(jié)點采用點焊或綁扎，網片搭接長度不少于300mm。網片外側按設計要求加焊加強筋。土釘頭焊接土釘鋼筋按設計要求焊接在鋼筋網片的加強鋼筋上，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格計量配比，噴射作業(yè)應分段進行，同一分段內噴射順序應自下而上，噴射時噴頭與受噴面應保持垂直。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)測內容鑒于巖土工程的復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)測結果，掌握基坑邊坡及周邊建筑物的情況，做到心中有數，確?；蛹爸苓叚h(huán)境的安全?；庸こ淌┕ぜ暗叵陆Y構施工期間，應對基坑支護結構變形、周邊建筑物等保護對象進行系統的監(jiān)測。通過監(jiān)測，及時掌握基坑開挖及施工過程中支護結構的實際狀態(tài)及周邊環(huán)境的變化情況，做到及時預報，為基坑邊坡和周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定提供監(jiān)控數據，防患于未然；通過監(jiān)測資料與設計參數的對比，可以分析設計的正確性與合理性，科學合

12、理地安排下一步工序。必要時，通過及時修改設計，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；當遇大雨等特殊情況時，適當加密觀測次數。監(jiān)測數據要及時整理并及時反饋給有關人員，發(fā)現異?，F象及時匯報。位移、沉降監(jiān)測用的基準點不應少于二個，基準點應設置在基坑開挖影響范圍之外。當測試值大于設計或規(guī)范要求時，要立即組織有關人員分析原因、研究對策，同時加密觀測次數。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）關系曲線圖。對監(jiān)測數據及時進行分析，根據監(jiān)測數據評價基坑支護結構的穩(wěn)定性，編制監(jiān)測報告。本工程監(jiān)測結果：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問題的預防措施及處理辦法錨桿成孔可能出現的問題及處理辦法錨桿成孔可能出現的問題是錨桿在卵石層由于大塊卵石的存在不能成孔，遇到該問題可適當調整錨桿角度，在最大限度的調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，不能貿然開挖，發(fā)現有流砂現象，應立即回填，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過大變形的處理辦法采用樁錨支護結構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，預防這種情況的措施是加強基坑變形監(jiān)測，發(fā)現基坑變形突然增大，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，對于該種原因應及時移走基坑邊過大堆載。若變形出現較大變形并有持續(xù)發(fā)展的趨勢，應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，來不及支護就產生坍塌，嚴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，嚴格控制開挖深度，嚴禁超挖；縮短作業(yè)面裸露的時間，必要時可以先噴