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談土釘墻支護技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用
摘要：土釘墻支護是通過土釘技術(shù)的加固使其成為一個復(fù)合擋土結(jié)構(gòu)。盡管該技術(shù)應(yīng)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(zhì)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(zhǔn)備，到施工工藝及質(zhì)量控制的相關(guān)技術(shù)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(guān)鍵字：土釘墻支護；邊坡；材料；施工工藝、質(zhì)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(xué)強度，變土體荷載為支護結(jié)構(gòu)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(yīng)”，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(fēng)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(zhì)物理力學(xué)性能大為改善并使之成為一種新地質(zhì)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(zhuǎn)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(diào)整噴層與土釘內(nèi)應(yīng)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(yuǎn)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(jié)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(yù)應(yīng)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(fù)合土體，其結(jié)構(gòu)類似重力式擋土墻，個別土釘?shù)钠茐牟粫拐麄�結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計荷載更可達3000kN。其端部的構(gòu)造較土釘復(fù)雜，以防止面層沖切破壞；而土釘長度一般為3～10m，漿體直徑100 mm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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xué)平衡破壞嚴(yán)重，產(chǎn)生的滑坡推力每延米可達1000kN以上，采用土釘支護結(jié)構(gòu)則難以滿足要求。對于一些滑坡推力小的土石質(zhì)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(shù)，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(yīng)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2～4 mm；使用速凝劑，應(yīng)做與水泥相容性試驗及水泥漿凝結(jié)效果試驗。
3.2 施工機具
土釘成孔機具根據(jù)土質(zhì)和現(xiàn)場環(huán)境條件選用(沖擊鉆、螺旋鉆、風(fēng)槍或洛陽鏟等)能完成設(shè)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(yīng)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(yīng)滿足噴射機工作壓和耗風(fēng)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(fù)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(shè)計深度，同時要保證坡角達到設(shè)計要求的78°～80°，坡面平整光滑，坡角未達到設(shè)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(jié)。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(fēng)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(fù)噴
掛網(wǎng)后，整個坡面復(fù)噴混凝土，其噴射厚度達到設(shè)計要求。
5 土釘墻邊坡支護的施工質(zhì)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(shè)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
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