1 土釘支護技術(shù)的概念及特點(diǎn)

　　土釘墻又稱(chēng)為土釘支護技術(shù)，它是在原位土中敷設較為密集的土釘，并在土邊坡表面構筑鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面層，通過(guò)土釘、面層和原位土體三者的共同作用而支護邊坡或邊壁。土釘墻體同時(shí)也構成了一個(gè)就地加固的類(lèi)似重力式擋土結構。與已有的各種支護方法相比，它具有施工容易、設備簡(jiǎn)單、需要場(chǎng)地小，開(kāi)挖與支護作業(yè)可以并行、總體進(jìn)度快、成本低，以及無(wú)污染、噪聲小、穩定可靠、社會(huì )效益與經(jīng)濟效益好等許多優(yōu)點(diǎn)，因而在國內外的邊坡加固與基坑支護中得到了廣泛迅速的應用。

　　土釘墻的施工技術(shù)是一種由上而下分步修建的過(guò)程，可按下列順序進(jìn)行：按設計要求開(kāi)挖工作面，修整邊坡，埋設噴射混凝土厚度控制標志；噴射第一層混凝土；鉆孔安設土釘、注漿、安設連接件；綁扎鋼筋網(wǎng)，噴射第二層混凝土；設置坡頂、坡面和坡腳的排水系統。

　　土釘支護法：以盡可能保持、顯著(zhù)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構體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速?lài)娤蛲翆颖砻�，在噴層與土層間產(chǎn)生“嵌固效應”，并隨開(kāi)挖逐步形成全封閉支護系統，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，以及隔水防滲作用。土釘的特殊控壓注漿可使被加固介質(zhì)物理力學(xué)性能大為改善并使之成為一種新地質(zhì)體，其內固段深固于滑移面之外的土體內部，其外固端同噴網(wǎng)面層聯(lián)為一體，可把邊壁不穩定的傾向轉移到內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，能有效地調整噴層與土釘內應力分布。土釘主動(dòng)支護土體并與土體共同作用，具有施工簡(jiǎn)便、快速及時(shí)，機動(dòng)靈活、適用性強、隨挖隨支、安全經(jīng)濟等特點(diǎn)。其工期一般比傳統法節省30-60d以上，工程造價(jià)低10%-30%，支護最大垂直坑深目前已達到21.5m，建成淤泥（局部雜填土）基坑深達10m。該方法不僅能有效地用于一般巖土深基坑工程支護，而且通常還采用一些其他輔助支護措施，能有效地用于支護流砂、淤泥、復雜填土、飽和土、軟土等不良地質(zhì)條件下的深基坑。此外，它還能快速、可靠、經(jīng)濟地對采用傳統法或改良法施作的將要或已經(jīng)失穩的基坑進(jìn)行搶險加固處理。

　　土釘支護似乎與加筋土和錨桿等擋土結構一樣，然而土釘支護在結構施工等方面與加筋土和錨桿有許多不同點(diǎn)。

　　首先，土釘支護與加筋土邊坡或擋墻不相同，主要表現在：施工方法不同。土釘支擴從上到下分布進(jìn)行修建，邊開(kāi)挖邊支護，充分利用原狀土的強度。加筋土結構由下到上分層填土構筑，填料可以選擇，密實(shí)度和強度可以控制；加筋體最大拉力的變化規律不同。在加筋土結構中，一般處于下部的筋體受力最大。在土釘支護結構中，一般介于中部的土釘受力最大，上部和底部的土釘受力較��；變形性能不同。土釘支護最大位移發(fā)生在支護邊坡頂部或接近頂部，加筋土結構的最大位移在底部。

　　其次，土釘支護與錨桿支護或擋墻也不相同，主要在于：各部分的受力和作用不同。錨桿支護或擋墻中的錨桿一般都有錨固段和自由段，利用滑動(dòng)面以外的錨固段提供抗力，設置錨桿一般要施加預應力，自由段受到均勻的拉力作用，通過(guò)錨座傳遞到坡面的擋土構件上，擋土構件的剛度較大，主要通過(guò)受彎矩提供抗力，是主要的受力部件之一。土釘設置后一般不施加預拉力，只是在土體發(fā)生微小變形后才被動(dòng)受力，受力的大小沿土釘延長(cháng)的分布不均勻，中間大兩邊小，所作用在面層上的力較小，噴射混凝土面層不是主要受力部件，其作用是穩定開(kāi)挖面上的局部土體，防止崩落和受到侵蝕；設置密度不同。在錨桿支護中，單位支護面積上設置的錨桿數量通常較少，對每根錨桿的施工精度和要求都十分嚴格。在土釘支護中，支護面上土釘排列得較密，對單個(gè)土釘的施工精度和質(zhì)量要求相對較低；設計長(cháng)度不同。在錨桿支護中，設計要求每根錨桿都要達到要求的抗力，所以錨桿的錨固段需要深入到穩定的土層中，設計長(cháng)度較長(cháng)。在土釘支護中，土釘排列較密，數量眾多，與周?chē)�土層共同作用，能夠保持加固區土體的自身的穩定，并抵抗加固區以外的土壓力的作用，設計長(cháng)度較短。當然，錨桿有許多種類(lèi)，也有不加預應力、長(cháng)度比一般的土釘還要短，但這種錨桿主要用于隧道或地下工程的噴錨支護上，長(cháng)度比一般的土釘還要短，常用只有2-4m。

　　2 土釘支護的構造與施工

　　2.1土釘構造

　　2.2.1結構組成

　　土釘支護是以土釘作為主要受力構件的邊坡支護技術(shù)，它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層和必要的防水系統組成。

　　2.1.2結構材料

　　鋼材：鋼筋的種類(lèi)、型號及尺寸規格應符合設計要求，宜采用H級或工H級鋼筋，鋼筋購進(jìn)后應妥善保管，防止銹蝕，制作時(shí)應調直、除銹、除油，應進(jìn)行物理力學(xué)性能或化學(xué)成份分析試驗，焊接用的鋼材，應作可焊性和焊接質(zhì)量的試驗檢測其焊接強度應大于材料整體強度；

　　水泥：采用普通硅酸鹽水泥，標號P032.5，必要時(shí)采用抗硫酸水泥，不得使用高鋁水泥。水泥應符合現行水泥標準的規定要求，必須有制造廠(chǎng)的試驗報告單、質(zhì)量檢驗單、出廠(chǎng)證等證明文件，并按其品種、標號、試驗編號等進(jìn)行檢查驗收并取樣檢驗，按檢驗結果合理使用。袋裝水泥在儲運時(shí)應妥善保管、防雨、防潮，堆放在距離地面一定高度的堆架上，嚴禁拋摔和損壞包裝袋，嚴禁使用受潮或不同標號品種混雜的水泥。

　　骨料：石料和砂料（瓜子片、中細砂）應有檢驗報告單，石料的檢驗方法和質(zhì)量標準按JGJ53-92，砂料的檢驗方法和質(zhì)量標準按JGJ52-92。粒徑小于2mm的中砂，砂的含泥量按重量計不大于3%，粒徑小于12mm碎石或瓜子片，含泥量按重量計不大于3%。

　　拌合用水：水中不含有影響水泥正常凝結硬化的有害雜質(zhì)，不得含油脂、糖類(lèi)及游離酸等；污水、PH值小于4的酸性水和含硫酸根離子超過(guò)水重1%的水均不得使用；使用自來(lái)水或清潔的天然水作拌合用水，可免作試驗。

　　速凝劑：所用速凝劑為J85、711或紅星1號，應有專(zhuān)人負責掌握，添加重量為水泥重量的3%，噴射時(shí)由機器自動(dòng)添加。

　　焊條：采用THJ422。

　　混凝土配合比：噴射混凝土的配合比除應達到設計標準強度外，還應滿(mǎn)足施工工藝要求，配合比為1：0.4：2：2（水泥：水：砂：瓜子片），瓜子片的最大直徑不大于12mm.

　　注漿配合比：一次注漿采用1：1水泥砂漿，二次注漿采用水灰比為0.5的純水泥漿，水泥砂漿與水泥純漿必須攪拌均勻，一次拌和的漿必須在初凝前（一般為2h）用完。

　　早強減水劑：根據工程性質(zhì)，采用不同類(lèi)型的早強劑，常用紅星四號、3F、NC、NNOF、NS2-1等。

　　2.1.3土釘及鋼筋網(wǎng)制作

　　土釘制作尺寸允許偏差：長(cháng)度±100mm，彎曲度鋼筋制作要求：鋼筋使用前應調直并清除污垢，鋼筋網(wǎng)宜在噴射一層混凝土后鋪設，鋼筋與坡面的間隙不宜小于20mm，鋼筋網(wǎng)宜采用綁扎，鋼筋網(wǎng)與土釘應連接牢固，鋼筋網(wǎng)外側宜用加強筋固定在土釘上。

　　2.1.4排水系統

　　土釘支護宜在排除地下水的條件下進(jìn)行施工，應采取恰當的排水措施，包括地表排水、支護內部排水以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態(tài)并減輕作用于面層上的靜水壓力。

　　基坑四周支護范圍內的地表應加修整，構筑排水溝和水泥砂漿或混凝土地面防水地表降水向地下滲透�？拷�基坑坡頂寬2-4m的地面應適當墊高，并且里高外低，便于徑流遠離邊坡。在支護面層背部應插入長(cháng)度為400-600mm，直徑不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支護面層，間距可為1.5-2m，以便將噴射混凝土面層后的積水排出。為了排除積聚在基坑內的滲水和雨水，應在坑底設置300mm×300mm排水溝，通至600mm×600mm×600mm集水坑。排水溝應離開(kāi)邊壁0.5-1m，排水溝及集水坑宜用磚砌并用砂漿抹面以防止滲漏，坑中積水應及時(shí)抽出。

　　2.2土釘支護施工組織

　　為了確保土釘支護施工的質(zhì)量和進(jìn)度，現場(chǎng)設立由三名人員組成的工程技術(shù)組：一名總負責人，一名工程技術(shù)負責人，一名質(zhì)量安全負責人。

　　現場(chǎng)設四個(gè)作業(yè)班：

　　一班：土釘加工、焊接、制作鋼筋掛網(wǎng)；

　　二班：專(zhuān)門(mén)機械成孔班；

　　三班：注漿。自孔內注入一次水泥砂漿，在PVC管內作二次注漿；

　　四班：噴射混凝土班；

　　各班組做到分工不分家，必須互相配合，精心施工。

　　工藝流程詳見(jiàn)圖2。

　　3 復合土釘支護受力機理

　　3.1復合土釘受力機理

　　在土釘支護體系中，土釘是重要的受力構件，土釘的作用將作用于面層或水泥土樁上的水、土壓力，通過(guò)土釘與土體的磨阻力傳遞到穩定的地層中去，類(lèi)似于土層錨桿；通過(guò)密而短的土釘將支護后土體的變形約束起來(lái)，形成由土體、注漿體及土釘組成的復合土體，復合土體類(lèi)似于重力式壩受力。這種作用類(lèi)似于加筋土擋支護；不管用什么形式施工的土釘（鉆孔法、打入法和頂入法），土釘通道都是注漿孔，該注漿不僅形成了土釘擋墻與地層之間的摩擦帶，同時(shí)以劈裂、滲透及壓密注漿的形式加固了支護后土體，這種作用類(lèi)似于壓密注漿機理。

　　3.2土釘的受力過(guò)程

　　量測表明，土釘的受力過(guò)程可分為三個(gè)階段：

　　第一階段：土釘安設的初期，完成注漿但注漿體與土層之間的粘結尚未形成，這時(shí)該土釘基本不受力。

　　第二階段：注漿體將土釘粘結于地層中，隨著(zhù)開(kāi)挖深度的增加，土釘逐漸產(chǎn)生拉力，并將拉力集中在與面層粘結的部位，這時(shí)內力分布類(lèi)似于無(wú)自由變形段的土層錨桿靠近面層處拉力最大，往后逐漸減小。

　　第三階段：開(kāi)挖足夠深度，土釘的大部份處于滑裂范圍之內。這時(shí)土釘內力表現為中間部位（近滑裂面）最大，兩端最小。力的分布類(lèi)似于加筋土擋墻中的拉筋。

　　4 結束語(yǔ)

　　土釘支護技術(shù)能有效調用土體自身的強度和自身的穩定性，是提高巖土工程穩定性和解決復雜巖土工程穩定問(wèn)題最經(jīng)濟最有效的之一。盡管土釘支護技術(shù)從設計計算理論到施工工藝，尚有若干探討改進(jìn)和完善處；盡管理論落后于實(shí)踐的情況十分突出，尚需編制可供遵循的設計、施工規范；盡管許多專(zhuān)業(yè)設計、建設及管理工程技術(shù)人員仍處在邊實(shí)踐邊學(xué)習階段，但伴隨著(zhù)良好社會(huì )環(huán)境與經(jīng)濟體制的發(fā)展，土釘支護技術(shù)以其顯著(zhù)的造價(jià)、經(jīng)濟、施工工藝等方面的優(yōu)點(diǎn)，除廣泛的應用于一般土層和軟土支護外，還將大量地運用于流砂、復雜填土、強膨脹土和砂礫等不良土層中，那些待解決的問(wèn)題也必將在廣大工作者的努力中為人們探知!

　　參考文獻：

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