複合式土釘牆

複合式土釘牆，指的是將土釘牆與一種或幾種單項支護技術或截水技術有機組合成的複合支護體系，它的構成要素主要有土釘、預應力錨桿、截水帷幕、微型樁、掛網噴射混凝土面層、原位土體等。

基本介紹

• 中文名：複合式土釘牆
• 名詞解釋：複合土釘牆是將土釘牆與
• 釘牆概述：土釘牆支護技術是由被加固
• 技術指標：複合土釘牆中的預應力錨桿指

名詞解釋

複合土釘牆是將土釘牆與一種或幾種單項支護技術或截水技術有機組合成的複合支護體系，它的構成要素主要有土釘、預應力錨桿、截水帷幕、微型樁、掛網噴射混凝土面層、原位土體等。

基本信息

土釘牆支護技術是由被加固土體、設定在土體中的土釘和噴射砼面層組成，主要用於基坑支護工程；新型複合土釘牆技術是將土釘牆與深層攪拌樁、旋噴樁、樹根樁、鋼管土釘及預應力錨桿結合起來，通過多種組合，形成複合基坑支護技術，大大擴展了土釘牆支護的套用範圍。

複合土釘牆支護具有輕型，機動靈活，適用範圍廣、造價低、工期短、安全可靠等特點，支護能力強，可作超前支護，併兼備支護、截水等效果。在實際工程中，組成複合土釘牆的各項技術可根據工程需要進行靈活的有機結合，形式多樣，複合土釘牆是一項技術先進、施工簡便、經濟合理、綜合性能突出的基坑支護技術。

技術指標

（1）複合土釘牆中的預應力錨桿指：錨索、錨桿機錨管等。

（2）複合土釘牆中的止水帷幕形成方法有：水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、灌漿法、地下連續牆法、微型樁法、鑽孔咬合樁法、沖孔水泥土咬合樁法等。

（3）複合土釘牆中的微型樁是一種廣義上的概念，構件或做法如下：

①直徑不大於400mm的混凝土灌注樁，受力筋可為鋼筋籠或型鋼、鋼管等。

②作為超前支護構件直接打入土中的角鋼、工字鋼、H形鋼等各種型鋼、鋼管、木樁等。

③直徑不大於400mm的預製鋼筋混凝土圓樁，邊長不大於400mm的預製方樁。

④在止水帷幕中插入型鋼或鋼管等勁性材料等。

（3）土釘牆、水泥土攪拌樁、預應力錨桿、微型樁等按《建築基坑支護技術規程》JGJ120、《基坑土釘支護技術規程》CECS96等現行技術標準設計施工。

適用範圍

（1）開挖深度不超過15m的各種基坑。

（2）淤泥質土、人工填土、砂性土、粉土、黏性土等土層。

（3）多個工程領域的基坑及邊坡工程。

已套用的典型工程

北京奧運媒體村、深圳的長城盛世家園二期（深14.2～21.7m）、賽格群星廣場基坑（深13m）、捷美中心（深16.0m）、廣州捷運新港站（深9～14.1m）、上海西門廣場、華敏世紀廣場等一批深8～10m處於厚層軟土中的基坑等。

工作機理

土釘牆由原位土體、設定在土中的土釘和噴射混凝土面層組成。通過土釘、牆面與原狀土體的共同作用，形成以主動制約機制為基礎的複合體，具有明顯提高邊坡土體的結構強度和抗變形能力，減小土體側向變形，增強整體穩定性的特點。因此其支護效果主要由土釘的長度、設定密度、土釘的抗拉抗彎和抗剪強度、土釘與土體的粘結強度、面牆剛度、土釘與面牆結合程度、原狀土體性狀、坡頂荷載、開挖深度等因素綜合決定。

適用範圍

土釘牆適用於地下水位以上或經人工降水後的人工填土、粘性土和弱膠結砂土的基坑支護或邊坡加固。土釘牆宜用於深度不大於18 m的基坑支護或邊坡加固,當土釘牆與有限放坡、預應力錨桿聯合使用時, 深度可增加。土釘牆不宜用於含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質土, 不宜用於沒有自穩能力的淤泥和飽和軟弱土層。若在軟土中套用土釘牆需特別謹慎,在國內已有土釘牆用於軟土的一些成功實例,且造價便宜。但是,在軟土中土釘牆也出現了由於設計不當而失敗的例子, 因此, 不能只考慮經濟而忽視安全問題,要根據具體情況決定。可以結合使用其他支護形式(如水泥土攪拌樁、鑽孔灌注樁) , 這樣既可以降低造價,也可以保證基坑開挖圍護結構的安全。

原材料控制

原材料質量的優劣，對土釘牆質量的影響極大。為了保證原材料的質量合格，對每批進場的原材料(鋼筋、水泥、砂、石等)，要按規定進行取樣檢測，檢測合格後方可使用。

土釘鋼筋和面層網筋的強度必須滿足規範要求。為增強土釘鋼筋與砂漿(細石混凝土)的握裹力，土釘鋼筋採用HRB335級或HRB400級熱軋變形鋼筋，直徑在18-32mm的範圍內。鋼筋網宜採用HPB235級鋼筋，鋼筋直徑宜為6-1Omm，鋼筋網間距宜為150-300mm。

水泥品種和標號的選擇主要應滿足工程使用要求。當加入速凝劑時，還應考慮水泥與速凝劑的相容性。噴射混凝土應優先選用強度等級不低於32.5 的矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥，因為這兩種水泥的C3S和C3A含量較高，同速凝劑的相容性好，能速凝、快硬，後期強度也較高。

砂、石子：採用細度模數不小於2.3的中砂和粒徑不大於12 mm的細石。砂含泥量不大於3%，石子含泥量不大於2%。石子採用卵石或碎石均可，但以卵石為好。骨料級配對噴射混凝土拌合物的可泵性、通過管道的流動性、在噴嘴處的水化和對受噴面的粘附，以及最終產品的表觀密度都有重要影響，為取得最大的表觀密度，應避免使用間斷級配的骨料。

施工技術要點

施工工藝

編制施工方案及施工準備--工作面開挖—清理邊坡—孔位布點—成孔—安設土釘鋼筋—注漿—鋪設鋼筋網—噴射混凝土面層—開挖下一步。

根據不同土性特點和支護構造方法，上述個別順序可以變化。

工作面開挖

土釘支護應按設計規定的分層開挖深度按作業順序施工，在完成上層作業面的土釘與噴混凝土以前，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8-10m的基坑中部自由開挖，但應注意與分層作業區的開挖相協調。支護分層開挖深度和施工的作業順序應保證修整後的裸露邊坡能在規定的時間內保持自立並在限定的時間內完成支護，即及時設定土釘和噴射混凝土。基坑在水平方向的開挖也應分段進行，可按10-20m分段。

清理邊坡

基坑開挖後，基坑的邊壁宜採用小型機具或鏟鍬進行切削清坡，以達到設計規定的坡度。

孔位布點

土釘成孔前，應按設計要求定出孔位並作出標記和編號。

成孔

根據設計要求的平面位置，孔深，下傾角，孔徑，選擇合理的鑽孔設備，人工成孔常採用洛陽鏟成孔。孔徑、孔深、孔距、傾角必須滿足設計要求，其偏差值不大於《基坑土釘支護技術規程》CECS96：97中的規定。

成孔過程中應做好成孔記錄，按土釘編號逐一記載取出的土體特徵、成孔質量、事故處理等。應將取出的土體與初步設計時所認定的加以對比，有偏差時應及時修改土釘的設計參數。

清孔

鑽孔後應進行清孔檢查，對孔中出現的局部滲水塌孔或掉落鬆土應立即處理。成孔後應及時安設土釘鋼筋並注漿。

安設土釘鋼筋

鋼筋使用前應調直，除銹，塗油。為保證鋼筋處於鑽孔的中心部位，土釘鋼筋置入孔中前應先設定定位支架，支架沿釘長的間距為2-3m，可為金屬或塑膠件，其構造應不妨礙注漿時漿液的自由流動。

注漿

土釘鋼筋置入孔中後，可採用重力、低壓(0.4-0.6MPa)或高壓(1-2MPa)方法注漿填孔。

水平孔應採用低壓或高壓方法注漿，壓力注漿時應在鑽孔口部設定止漿塞（如為分段注漿，止漿塞置於鑽孔內規定的中間位置），注滿後保持壓力3-5min。

對於下傾的斜孔採用重力或低壓注漿時宜採用底部注漿方式，注漿導管底端應先插入孔底，在注漿同時將導管以勻速緩慢撤出，導管的出漿口應始終處在孔中漿體的表面以下，保證孔中氣體能全部逸出。

注漿時需加入早強劑和膨脹劑，以提高注漿體早期強度和增大土釘與孔壁土體的摩擦力。

鋪設鋼筋網

在噴射混凝土前，面層內的鋼筋網片應牢固固定在邊壁上並符合規定的保護層厚度要求。鋼筋網片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射下應不出現振動。

鋼筋網片可用焊接或綁紮而成，格線允許偏差為±10mm。鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度應不小於一個格線邊長或200mm，如為搭焊則焊長不小於網筋直徑的10倍。

噴射混凝土

噴射混凝土時噴射順序應自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8-1.5m範圍內，射流方向垂直指向噴射面，在鋼筋部位應先噴鋼筋後方，然後再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現空隙。也可在鋪設鋼筋網片之前初噴一次，鋪設網片之後再進行復噴，一次噴射厚度不宜小於40mm。噴射混凝土前應先向邊壁土層噴水潤濕，噴射時應加入速凝劑以提高混凝土的凝結速度，防止混凝土塌落。

為保證噴射混凝土的厚度，可用插入土內用以固定鋼筋網片的鋼筋作為標誌加以控制。當面層厚度超過100mm時應分二次噴射，每次噴射厚度宜為50-70mm。

噴射混凝土終凝後2h，應根據當地條件，採取連續噴水養護5-7d天，或噴塗養護劑。

土釘牆支護最下一步的混凝土面層宜插入基坑底部以下，深度不小於0.2m，在基坑頂部也宜設定寬度為1-2m的噴混凝土護頂。

土釘牆支護宜在排除地下水的條件下施工，應採取的排水措施包括地表排水、支護內部排水以及基坑排水，以避免土體處於飽和狀態並減輕作用於面層上的靜水壓力。基坑頂部四周可做散水和排水溝，坑內應設定排水溝和集水坑，並與邊壁保留0.5-1m的距離，集水坑內積水應及時抽出。

如基坑側壁水壓較大時可在支護面層背部插入長度400-600mm、直徑不小於40mm的水平導水管，外端伸出支護面層，間距1.5-2m，以便將混凝土面層後的積水排出。

施工質量控制

注漿強度檢驗

用於注漿的水泥砂漿強度用70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件經標準養護後測定。每批至少留取3組(每組3塊)試件，檢測3d和28d強度。

噴射混凝土質量控制

噴射混凝土厚度，可採用鑿孔法作為檢查依據，也可以用混凝土厚度標誌或其它方法檢查，有爭議時以鑿孔法為準。檢查數量為每100m取1組，每組不少於3個點，其合格條件可定為：全部檢查處厚度平均值應大於設計厚度，最小厚度不應小於設計厚度的80%。

噴射混凝土強度可用邊長100mm立方試塊進行測定，製作試塊時應將試模底面緊貼邊壁，從側向噴入混凝土，每批至少留取3組（每組3塊）試件。

土釘的抗拔試驗

土釘支護施工必須進行土釘的現場抗拔試驗，應在專門設定的非工作釘上進行抗拔試驗直至破壞，用來確定極限荷載，並據此估計土釘的界面極限粘結強度。

每一典型土層中至少應有3個專門用於測試的非工作釘。測試釘除其總長度和粘結長度可與工作釘有區別外，應與工作釘採用相同的施工工藝同時製作，其孔徑、注漿材料等參數以及施工方法等應與工作釘完全相同。測試釘的注漿粘結長度不小於工作釘的二分之一且不短於5m，在滿足鋼筋不發生屈服並最終發生拔出破壞的前提下宜取較長的粘結段，必要時適當加大土釘鋼筋直徑。為消除載入試驗時支護面層變形對粘結界面強度的影響，測試釘在距孔口處應保留不小於1m長的非粘結段。在試驗結束後非粘結段再用漿體回填。

施工監測

土釘牆支護的施工監測至少應包括下列內容：

(1)支護位移的測量。

(2)地表開裂狀態(位置、裂縫寬度)觀察。

(3)附近建築物和重要管線等設施的變形測量和裂縫觀察。

(4)基坑滲漏水和基坑內外的地下水位變化。

監測過程中應特別加強雨天和雨後的監測，以及對各種可能危及支護安全的水源進行仔細觀察。在支護施工階段，每天監測不少於1-2次。在完成基坑開挖，變形趨於穩定的情況下可適當減少監測次數。施工監測過程應持續至整個基坑回填結束，支護退出工作為止。