土釘墻在含水砂卵石地層中的施工要點(diǎn)

1、土釘墻在含水砂卵石地層中的施工要點(diǎn)馮 波，虎銘偉（北京市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司一分公司，北京 102206）摘要：通過(guò)工程實(shí)例，歸納總結(jié)采用土釘墻方式在含水砂卵石地層中進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：土釘墻；砂卵石地層；地下水土釘墻支護(hù)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(xiàng)技術(shù)形成于20世紀(jì)70年代，因其造價(jià)較其他基坑圍護(hù)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(duì)地層的依賴性很大，一般適合于地下水位以上或經(jīng)過(guò)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(duì)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(kāi)挖，基坑邊坡不需支護(hù)且自穩(wěn)性能良好；但是如果受空間限制，無(wú)法按要求放坡，開(kāi)挖過(guò)深或長(zhǎng)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(kāi)挖后為保證邊坡的穩(wěn)定需要對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。土釘墻支護(hù)在砂卵石地層中施工難度較大，本文結(jié)合工程實(shí)例，探討在含水砂卵石地層中采用土釘墻支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。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(zhǎng)550米，包括主橋工程、引橋工程、引道工程。主橋主墩2#承臺(tái)位于拒馬河河灘，為16.0m×11.5m×4m的大體積承臺(tái)。承

3、臺(tái)底標(biāo)高為122.875m，實(shí)測(cè)2#承臺(tái)處地面標(biāo)高約129.5m，基坑開(kāi)挖深度將近7m。另外由于主橋2#承臺(tái)距離舊五渡橋較近，承臺(tái)邊線距離舊路、舊橋邊線最近2.8m，為保證基坑開(kāi)挖安全并確保現(xiàn)況交通安全，開(kāi)挖時(shí)需要對(duì)舊路、舊橋采取保護(hù)措施。受場(chǎng)地空間限制，我們選用土釘墻支護(hù)。2工程地質(zhì)條件整個(gè)場(chǎng)區(qū)，主要由砂卵石和漂石構(gòu)成(見(jiàn)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(duì)稱的“U”字型，河床寬200米左右，流經(jīng)橋位處的水流方向?yàn)樽詵|北向西南，拒馬河常年有水。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量得現(xiàn)狀地下水位標(biāo)高在126.791m左右。場(chǎng)區(qū)地下水位潛水型，其靜止水位埋深為0.501.00m，受河水補(bǔ)給，水量較豐富。4人員、材料及機(jī)械設(shè)備表1主要施工人員序號(hào)施工項(xiàng)目崗位人員數(shù)量1土釘墻及樁間土護(hù)面機(jī)械操作工2電工1焊工2鋼筋及砼工32基坑降水及開(kāi)挖機(jī)手5木工5壯工10總計(jì)28表2主要施工設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量1土釘墻施工空氣壓縮機(jī)/1臺(tái)攪漿機(jī)/1臺(tái)噴射機(jī)/1臺(tái)電焊機(jī)/2臺(tái)鋼筋切割機(jī)/2臺(tái)洛陽(yáng)鏟/15個(gè)2基坑降水及開(kāi)挖挖掘機(jī)/3輛鏟車/2輛潛水泵/30臺(tái)表3主要施工材料序號(hào)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(jì)要點(diǎn)5.1設(shè)計(jì)要求本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：1）保證基坑道路和橋梁的正常使用和安全；2）支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)為臨時(shí)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(zhǎng)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(kāi)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。孔道注漿漿體強(qiáng)度不低于M10，噴錨混凝土強(qiáng)度不低于C20，厚度不小于15cm。5.2土釘墻計(jì)算土釘墻采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院地基所研發(fā)的基坑支護(hù)軟件進(jìn)行計(jì)算。分北側(cè)、南側(cè)計(jì)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(hù)軟件計(jì)算結(jié)果6施工操作要點(diǎn)6.1降水開(kāi)挖土釘墻施工需要在無(wú)水條件下進(jìn)行。首先在基坑開(kāi)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(jìn)行降

8、水，然后進(jìn)行基坑開(kāi)挖?；娱_(kāi)挖過(guò)程從靠近舊路、舊橋一側(cè)開(kāi)始進(jìn)行，挖掘時(shí)采用放坡后退法，分層開(kāi)挖并分層進(jìn)行土釘墻支護(hù)施工。每步分層開(kāi)挖深度約1m，每層開(kāi)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(kāi)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(diǎn) 圖4土釘墻支護(hù)平面圖邊坡修整土方開(kāi)挖至土釘設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5m后，人工及時(shí)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(jìn)行下步施工。坡面平整度允許偏差±20mm。6.3.2成孔采用洛陽(yáng)鏟人工成孔，兩人一組。成孔

9、過(guò)程中注意控制傾角及孔徑，成孔后對(duì)孔深、孔徑、傾角進(jìn)行檢查驗(yàn)收，做好施工記錄及隱檢記錄。如成孔過(guò)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(duì)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(bǔ)實(shí)。土釘墻施工允許偏差見(jiàn)表4。表4土釘墻施工允許偏差序號(hào)項(xiàng)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(jì)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(jì)要求加焊定位支架，鋼筋保護(hù)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(shí)，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(shí)內(nèi)進(jìn)行二次補(bǔ)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(jì)要求制作，網(wǎng)片規(guī)格6.5200×200，網(wǎng)節(jié)點(diǎn)采用點(diǎn)焊或綁扎，網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度不少于300mm。網(wǎng)片外側(cè)按設(shè)計(jì)要求加焊加強(qiáng)筋。土釘頭焊接土釘鋼筋按設(shè)計(jì)要求焊接在鋼筋網(wǎng)片的加強(qiáng)鋼筋上，加強(qiáng)鋼筋與土釘鋼筋的焊接長(zhǎng)度不小于200mm。圖7土釘面層圖圖8土釘節(jié)點(diǎn)圖 圖9土釘鋼筋與加強(qiáng)筋連接圖面層噴射砼噴射砼施工過(guò)程中嚴(yán)格計(jì)量配比，噴射作業(yè)應(yīng)分段進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，噴射時(shí)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(shí)

11、后宜噴水養(yǎng)護(hù)。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(cè)1）監(jiān)測(cè)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(cè)，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)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)，確保基坑及周邊環(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(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊建筑物等保護(hù)對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握基坑開(kāi)挖及施工過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)及周邊環(huán)境的變化情況，做到及時(shí)預(yù)報(bào)，為基坑邊坡和周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，防患于未然；通過(guò)監(jiān)測(cè)資料與設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)比，可以分析設(shè)計(jì)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(shí)，通過(guò)及時(shí)修改設(shè)計(jì)，使之更加合理，施工也更加安全。本基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：基坑頂部水平位移觀測(cè)，基坑周邊地面沉降觀測(cè)。2）監(jiān)測(cè)要求以上項(xiàng)目在土方開(kāi)挖前必須測(cè)定初始值，且不少于2次；土方開(kāi)挖過(guò)程中，每日監(jiān)測(cè)一次；開(kāi)挖至基底且位移穩(wěn)定之后每37天監(jiān)測(cè)一次；當(dāng)遇大雨等特殊情況時(shí)，適當(dāng)加密觀測(cè)次數(shù)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)整理并及時(shí)反饋給有關(guān)人員，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時(shí)匯報(bào)。位移、沉降監(jiān)測(cè)用的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于二個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在基坑開(kāi)挖影響范圍之外。當(dāng)測(cè)試值大于設(shè)計(jì)或規(guī)范要求時(shí)，要立即組織有關(guān)人員分析原因、研究對(duì)策，同時(shí)加密觀測(cè)次數(shù)。必要時(shí)采取果斷搶險(xiǎn)措施，以防發(fā)生意外。基坑監(jiān)測(cè)控制值：土釘

13、墻墻頂水平位移20mm，地面沉降20mm。3）監(jiān)測(cè)成果定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)成果匯總，并繪制基坑頂面水平位移（L）時(shí)間（T）關(guān)系曲線圖。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，編制監(jiān)測(cè)報(bào)告。本工程監(jiān)測(cè)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(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題的預(yù)防措施及處理辦法錨桿成孔可能出現(xiàn)的問(wèn)題及處理辦法錨桿成孔可能出現(xiàn)的問(wèn)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(wèn)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(wèn)題，可改變錨桿施工方法，采用跟管護(hù)壁施工方法。流砂的處理辦法土釘墻施工過(guò)程中最可能出現(xiàn)的問(wèn)題是在施工至含砂地層時(shí)，由于砂層中

14、的滯水未排除干凈，形成流砂，致使開(kāi)挖時(shí)不能成坡，甚至影響到上部土釘墻的安全，解決此問(wèn)題就是在挖土過(guò)程中碰到流砂層時(shí)，不能貿(mào)然開(kāi)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(kāi)挖，加大放坡角度，待邊坡內(nèi)滯水排除干凈后，再開(kāi)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(guò)大變形的處理辦法采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)一般情況下基坑變形較小，發(fā)生過(guò)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(lái)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(guò)大變形，預(yù)防這種情況的措施是加強(qiáng)基坑變形監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)基坑變形突然增大，及時(shí)查找原因，切斷外來(lái)水源；三是基坑邊堆載過(guò)大造成基坑變形，對(duì)于該種原因應(yīng)及時(shí)移走基坑邊過(guò)大堆載。若變形出現(xiàn)較大變形并有持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，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(guò)程中，由于土層局部含水量過(guò)大，或者土體中存在豎向節(jié)理，有可能造成開(kāi)挖的作業(yè)面自穩(wěn)時(shí)間較短，來(lái)不及支護(hù)就產(chǎn)生坍塌，嚴(yán)重時(shí)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(kāi)挖作業(yè)面時(shí)安排有經(jīng)驗(yàn)的管理人員對(duì)挖出的作業(yè)面土體含水量情況及時(shí)進(jìn)行判斷，嚴(yán)格控制開(kāi)挖深度，嚴(yán)禁超挖；縮短作業(yè)面裸露的時(shí)間，必要時(shí)可以先噴