第三章(6)土釘支護

土釘支護土釘支護土釘支護是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)，由于經(jīng)濟、可靠且施工快速簡便，已在我國得到迅速推廣和應(yīng)用。土釘支護的使用要求土體具有臨時自穩(wěn)能力，以便給出一定時間施工土釘墻，因此對土釘墻適用的地質(zhì)條件應(yīng)加以限制?！督ㄖ又ёo技術(shù)規(guī)程（JGJ12021999）》規(guī)定了土釘墻適用于二、三級基坑、非軟土場地、基坑深度不宜大于12m。土釘墻支護施工速度快、用料省、造價低，與其他樁墻支護相比，工期可縮短50%以上，節(jié)約造價60%左右；而且土釘支護可以緊貼已有建筑物施工，從而省出樁體或墻體所占用的地面。但從許多工程經(jīng)驗看，土釘墻的破壞幾乎均是由于水的作用，水使土釘墻產(chǎn)生軟化，引起整體或局部破壞，因此規(guī)定采用土釘墻工程必須做好降水，且其不宜作為擋水結(jié)構(gòu)。土釘是用來加固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。通常采用鉆孔，放入變形鋼筋并沿孔全長注漿的方法做成、它依靠與土體之間的粘結(jié)力或摩擦力，在土體發(fā)生變形時被動承受拉力作用。它由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層形成支護體系。由于隨挖隨支，能有效地保持土體強度，減少土體的擾動。20世紀90年代以后，土釘墻技術(shù)開始應(yīng)用于東南沿海一帶，但該地區(qū)地質(zhì)條件屬于以淤泥及淤泥質(zhì)土為主的軟土帶，為適應(yīng)這一特性，發(fā)展了復(fù)合土釘支護技術(shù)。加筋水泥土墻是在水泥土樁中插入H形鋼（拉森板樁、鋼管等）組成的。由H形鋼承受側(cè)向荷載，而水泥土則具有良好的抗?jié)B性能，因此加筋水泥土墻具有良好的擋土和止水抗?jié)B效應(yīng)。水泥土樁和H形鋼的組成形式一般有2種，而且水泥土樁中插入H形鋼，設(shè)置支撐也十分方便。施工時為使H形鋼可憑借自重順利下沉至指定標高，水泥土樁施工一般采用三軸型全深攪拌的深層攪拌機，且需提高水泥摻入比。該技術(shù)在上海、江蘇、浙江一帶已推廣應(yīng)用。土釘支護土釘支護是近年來發(fā)展起來的一種新型支護結(jié)構(gòu)。（如圖1.1所示）它是由密集的土釘群、被加固的土體、噴射混凝土面層組成，形成一個復(fù)合的、能自穩(wěn)的、類似于重力式擋墻的擋土結(jié)構(gòu)，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其它作用力，從而使開挖基坑或邊坡穩(wěn)定。土釘支護中的“土釘”（SoilNail）就是置入現(xiàn)場原位土體中以較密間距排列的細長桿件，如鋼筋或鋼管等，通常外裹水泥砂漿或水泥凈漿（注漿釘）。土釘?shù)奶攸c是沿通長與周圍土體接觸，以群體起作用，與周圍土體形成一個組合體，在土體發(fā)生變形的條件下，通過與土體接觸界面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動受拉，并主要通過受拉工作給土體以約束加固或使其穩(wěn)定。土釘支護土釘在我國有被稱為錨桿、土錨、錨釘?shù)?，而土釘支護則有被叫做噴錨網(wǎng)支護。國際上通用叫法是“SoilNailing”，即土釘支護技術(shù)，或叫“SoilNailedWall”土釘墻。（由于土釘支護一般取等長土釘，密集的等長土釘加固成的原位土在外形上象是一個重力或擋土墻。）圖1.1土釘支護圖土釘支護現(xiàn)代土釘技術(shù)是從20世紀70年代開始出現(xiàn)的。德國、法國和美國在同一時期提出這種支護方法并進一步開發(fā)。出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象不是偶然的，因為土釘技術(shù)在許多地方與修建隧道的新奧法施工類似。新奧法在上個世紀60年代出現(xiàn)。這種方法是將噴射混凝土技術(shù)和全粘結(jié)注漿錨桿結(jié)合起來的方法。此法首先用于硬巖中隧道斷面開挖，使得開挖后的巖體變形快速穩(wěn)定。1964年，新奧法用于軟巖開挖，此后進一步試用于土體。土釘支護技術(shù)可以認為是新奧法的延伸。土釘支護國外土釘支護技術(shù)的發(fā)展1972年法國首先在工程中應(yīng)用土釘支護技術(shù)。當時法國著名的開發(fā)商Bouygues將新奧法的經(jīng)驗用于邊坡開挖以保持邊坡穩(wěn)定。該工程為凡爾賽附近的一處鐵路路基的邊坡開挖工程，這項工程采用了注漿土釘和噴射混凝土的臨時性支護，現(xiàn)場開挖的邊坡坡度為70°，長為965m，最大坡高21.6m，采用了25000多根土釘。這是有詳細記載的第一個土釘支護工程。1978年，在巴黎BoulevardVictor的地下車庫施工中又用50mm×50mm×5mm的角鋼作為土釘擊入土中，這是將土釘技術(shù)第一次用于城區(qū)，并在臨近高層和繁華街道地區(qū)開挖施工。（用角鋼代替鋼管作為土釘是因為擊入過程中排除障礙的性能優(yōu)于鋼管。）之后，土釘技術(shù)很快在法國各地推廣開來。土釘支護國內(nèi)土釘支護技術(shù)的發(fā)展在我國，山西太原煤礦設(shè)計院的王步云較早對土釘支護進行研究，并于1980年用于山西柳灣煤礦的邊坡支護工程。這是國內(nèi)有記載的土釘工程的第一例。中國人民解放軍89002部隊于1992年在深圳市某大廈的基坑邊壁工程施工中應(yīng)用了土釘支護技術(shù)，當時稱為“噴錨網(wǎng)支護法”。從此以后，土釘支護技術(shù)迅速在全國各地的基坑支護工程中得以廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，只要存在允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g，土釘支護往往成為基坑工程開挖的首選方案。（圖示1.2為土釘支護圖片）土釘支護土釘支護土釘支護土釘支護的構(gòu)造土釘支護由三部分構(gòu)成：土釘、面層、防水系統(tǒng)。土釘:最常用的土釘是用變形鋼筋與砂漿組成的鉆孔注漿釘（圖1.3所示）。即先在土中成孔，放入變形鋼筋，然后沿全長注漿填孔。這樣整個土釘體就由土釘鋼筋和外裹的水泥砂漿（或細石混凝土、水泥凈漿）組成。為保證土釘鋼筋處于孔的中心位置，周圍有足夠多的漿體保護層，還需沿釘長每隔2～3m設(shè)置對中定位用支架。土釘鋼筋直徑大多在20～32mm之間，鉆孔直徑在70～150mm之間。土釘鋼筋的標準屈服強度在400～500MPa之間。注漿釘?shù)淖{方式有許多種，最簡單的是重力注漿。一般情況下宜用低壓注漿（≤0.5MPa），此時需同時設(shè)置止?jié){塞和排氣管。土釘支護—注漿釘構(gòu)造土釘支護支護面層臨時性土釘支護的面層通常用50～80mm的網(wǎng)噴混凝土做成，一般用一層鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為Φ6～Φ8，網(wǎng)格為正方形，邊長200～300mm。噴混凝土面層施工中要做好施工縫處的鋼筋網(wǎng)搭接和噴混凝土的連接，到達支護底面后，宜將面層插入底面以下30～40cm。排水系統(tǒng)為了防止地表水滲透對噴混凝土面層產(chǎn)生壓力，從而降低土體強度以及土體與土釘之間的界面粘結(jié)力，土釘支護必須具有良好的排水系統(tǒng)。在施工前要先做好地面排水，設(shè)置地面排水溝引走地表水。沿基坑邊緣地面要墊高防止地表水注入基坑內(nèi)。土釘支護土釘支護的施工土釘支護施工的一般工藝流程：開挖工作面，修整邊坡；設(shè)置土釘（包括成孔、置入鋼筋、注漿、補漿）；鋪設(shè)、固定鋼筋網(wǎng)片；噴射混凝土面層。（1）開挖：土釘支護應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定的分層開挖深度按作業(yè)順序施工，在完成上層作業(yè)面的土釘與噴混凝土前，不得進行下一層深度的開挖。當基坑面積較大時，允許在距離四周邊坡8~10cm的基坑中部自由開挖，但應(yīng)注意分層作業(yè)區(qū)的開挖協(xié)調(diào)。當用機械進行土方作業(yè)時，嚴禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動?；拥倪叡谝瞬捎眯⌒蜋C具或鏟鍬進行切削清坡，以保證邊坡平整并符合設(shè)計規(guī)定的坡度。支護分層開挖深度和施工的作業(yè)順序應(yīng)保證修正后的裸露邊坡能在規(guī)定的時間內(nèi)保持自立并在限定的時間內(nèi)完成支護，即及時設(shè)置土釘或噴射混凝土。盡量縮短邊壁土體裸露時間。土釘支護（2）土釘支護設(shè)置：土釘成孔前，應(yīng)按設(shè)計要求定出孔位并作出標記和編號?？孜坏脑试S偏差不大于150mm，鉆孔的傾角誤差不大于3°。成孔過程中要做好成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出的土體的特征，成孔質(zhì)量，事故處理等。應(yīng)將取出的土體與初步設(shè)計所認定的加以對比，有偏差時及時修改土釘?shù)脑O(shè)計參數(shù)。鉆孔后應(yīng)進行清孔檢查，對孔中出現(xiàn)的局部滲水塌孔或掉落松土應(yīng)立即處理。成孔后應(yīng)及時安設(shè)土釘鋼筋并注漿。土釘鋼筋置入孔中前，應(yīng)先這只定位支架，保證鋼筋處于鉆孔的中心位置，支架沿釘長的間距為2~3m，支架的構(gòu)造應(yīng)不妨礙注漿時漿液的自由流動。支架可為金屬或塑料件。土釘鋼筋置入孔中后，可采用重力、低壓或高壓方法進行注漿填孔。水平孔應(yīng)采用低壓或高壓方法注漿。壓力注漿時應(yīng)在鉆孔口部設(shè)置止?jié){塞，注滿后保持壓力3~5min。重力注漿以滿孔為止，但在初凝前需補漿1~2次。土釘支護(3)注漿注漿用水泥砂漿的水灰比不宜超過0.4~0.45，當用水泥凈漿時水灰比不宜超過0.45~0.5，并宜加入適量的速凝劑等外加劑用以促進早凝和控制泌水。施工時當漿體工作度不能滿足要求時刻外加高效減水劑，不準任意加大用水量。用于注漿的砂漿強度用70×70×70（mm）立方體試件經(jīng)標準養(yǎng)護后測定，每批至少留取3組（每組3塊）試件，給出3天和28天強度。當土釘鋼筋端部通過鎖定筋與面層內(nèi)的加強筋及鋼筋網(wǎng)連接時，其相互之間應(yīng)可靠焊牢。當土釘端部通過其它形式的焊接件與面層相連時，應(yīng)事先對焊接強度作出檢驗。當土釘端部通過螺紋，螺母，墊板與面層相連時，宜在土釘端部約600~800mm的長度段內(nèi)，用塑料包裹土釘鋼筋表面使之形成自由段，以便于噴射混凝土凝固后擰緊螺母；墊板與噴射混凝土面層之間的空隙用高強水泥砂漿填平。土釘支護（4）噴混凝土面層在噴射混凝土面層前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)牢固固定在邊壁上并符合規(guī)定的保護層厚度要求。鋼筋網(wǎng)可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射下應(yīng)不出現(xiàn)振動。鋼筋網(wǎng)片可用焊接或綁扎而成，網(wǎng)格允許偏差為±10mm。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時每邊的搭接長度應(yīng)不小于一個網(wǎng)格邊長或200mm，如為搭焊則焊長不小于網(wǎng)筋直徑的10倍。噴射混凝土配合比應(yīng)通過試驗確定，粗骨料最大粒徑不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45，并應(yīng)通過外加劑來調(diào)節(jié)所需工作度和早強時間。噴射混凝土的噴射順序應(yīng)自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8~1.5m范圍內(nèi)，射流方向垂直指向噴射面，但在鋼筋部位，應(yīng)先噴填鋼筋后方，然后再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現(xiàn)空隙。土釘支護為保證施工時的噴射混凝土厚度達到規(guī)定值，可在邊壁面上垂直打入短的鋼筋段作為標志。當面層厚度超過100mm時，應(yīng)仔細清除預(yù)留施工縫接合面上的浮漿和松散碎屑，并噴水使之潮濕。噴射混凝土終凝后2小時，因根據(jù)當?shù)貤l件，采取連續(xù)噴水養(yǎng)護5~7天，或噴涂養(yǎng)護劑。