巖土工程師輔導(dǎo)資料：基坑支護(hù)特點及條件3

　　土釘墻結(jié)構(gòu)

　　(1)土釘墻結(jié)構(gòu)的特點

　　土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種原位土體加固技術(shù)，是在分層分段挖土和施工的條件下，由原位土體、在基坑側(cè)面土中斜向設(shè)置的土釘與噴射混凝土面層三者組成共同工作的土釘墻，其受力特點是通過斜向土釘對基坑邊坡土體的加固，增加邊坡的抗滑力和抗滑力矩，達(dá)到穩(wěn)定基坑邊坡的作用，如圖12.3-3。土釘?shù)氖┕ひ话悴捎勉@孔中內(nèi)置鋼筋后，然后向孔中注漿，坡面用配有鋼筋網(wǎng)的噴射混凝土形成的土釘墻;也有采用打入式鋼管再向鋼管內(nèi)注漿的土釘;也有采用土釘和預(yù)應(yīng)力錨桿等結(jié)合的復(fù)合土釘墻結(jié)構(gòu)。利用水泥土樁組合式土釘墻支護(hù)技術(shù)，形成封閉周邊地下水的截水帷幕，使該項技術(shù)能夠應(yīng)用在不降水的條件下，進(jìn)行土釘墻的施工。

　　　土釘主要分為鉆孔注漿土釘與打入土釘兩類。鉆孔注漿土釘為最常用的土釘類型，施工簡單快速，先在土中鉆孔，一般鉆孔直徑Φ100～120mm，采用Φ16～32mm的Ⅱ、Ⅲ級鋼筋置入孔內(nèi)，為使土釘鋼筋處于孔的中心位置，有足夠的漿體保護(hù)層，需沿釘長每隔2～3m設(shè)對中支架。然后采用強(qiáng)度等級不低于M10水泥漿或水泥砂漿沿全長注漿。水泥漿水灰比一般為0.5左右，水泥砂漿配合比一般1：1～1：2，水灰比為0.38～0.45。注漿方式常用常壓注漿。

　　打入式土釘一般采用鋼管等材料打入土中形成，可用人力或振動沖擊鉆、液壓錘等機(jī)具打入，打入式土釘?shù)膬?yōu)點是不需要預(yù)先鉆孔，施工速度快。打入式土釘一般長度受到限制，不易用于密實砂卵石和膠結(jié)土中。打入鋼管一般采用周圍帶孔的閉口鋼管，可在打入后管內(nèi)高壓注漿，增強(qiáng)土釘與土的粘結(jié)力，提高土釘?shù)目拱文芰?。這種土釘特別適合于成孔困難的砂層和較軟土層。

　　土釘長度一般為開挖深度的0.5～1.2倍，間距為l～2m，與水平夾角一般為5°～20°。面墻一般由φ6～l0mm、間距150～300mm的鋼筋網(wǎng)，強(qiáng)度等級不低于C20、面層厚度一般為80～150mm的噴射混凝土形成。為保證土釘與面墻的有效連接，采用加強(qiáng)鋼筋與土釘和分布鋼筋連接，也可采用承壓墊板方法連接。

　　土釘墻墻面應(yīng)設(shè)泄水孔，排除土體內(nèi)積水，消除面層后水壓力對坡面的作用和減小地下水對降低土體強(qiáng)度的影響，坡底應(yīng)設(shè)排水溝和積水井，以排泄地面雨水和坡面滲漏水。

　　與其他支護(hù)類型相比，土釘墻具有以下一些特點：

　　1)土釘墻支護(hù)技術(shù)是通過原位土體加固、充分利用原位土體的自穩(wěn)能力，因而能大幅度降低支護(hù)造價，一般比樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)約很多費(fèi)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2)施工方法和設(shè)備簡單，土釘?shù)闹谱髋c成孔不需復(fù)雜的技術(shù)和大型機(jī)具，土釘施工的作業(yè)對場地占用少。

　　3)因施工工藝簡單，施工與基坑土方工程同步進(jìn)行，交叉作業(yè)。根據(jù)土釘設(shè)置的層數(shù)，挖一層土，施工一層土釘，施工工期一般較短。

　　(2)適用條件

　　1)土釘墻適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結(jié)砂土的基坑和邊坡，當(dāng)土釘墻與水泥土樁截水帷幕組合時，也可用于存在地下水的條件。

　　2)土釘墻一般宜用于深度不大于12m的基坑，當(dāng)土釘墻與水泥土樁、微型樁、組合使用時，深度可適當(dāng)增加。

　　3)土釘墻不能用于淤泥、淤泥質(zhì)土等無法提供足夠錨固力的飽和軟弱土層。

　　4)當(dāng)基坑旁邊有地下管線或建筑物基礎(chǔ)時，阻礙土釘成孔，或遇密實卵石層無法成孔，不能采用土釘墻。

　　5)不宜用于含水豐富的粉細(xì)砂層容易造成塌孔的情況。

　　6)不宜用于鄰近有對沉降變形敏感的建筑物的情況，以免造成周邊建筑物的損壞。

　　4 水泥土墻結(jié)構(gòu)

　　(1)水泥土墻結(jié)構(gòu)的特點

　　水泥土墻重力式結(jié)構(gòu)是在基坑側(cè)壁形成一個具有相當(dāng)厚度和重量的剛性實體結(jié)構(gòu)，以其重量抵抗基坑側(cè)壁土壓力，滿足該結(jié)構(gòu)的抗滑移和抗傾覆要求。這類結(jié)構(gòu)一般采用水泥土攪拌樁，有時也采用旋噴樁，使樁體相互搭接形成塊狀或格柵狀等形狀的重力結(jié)構(gòu).水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)是利用水泥材料為固化劑，經(jīng)過特殊的拌和機(jī)械(如深層攪拌機(jī)或高壓旋噴機(jī)等)在地基上中就地將原狀土和水泥(粉體、漿液)強(qiáng)制機(jī)械拌和或高壓力切削拌和，經(jīng)過土和水泥固化劑或摻和料產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度、整體性的水穩(wěn)性的加固土圓柱體。施工時將圓柱體相互搭接，連續(xù)成樁，形成具有一定強(qiáng)度和整體結(jié)構(gòu)性的水泥土實體墻或格柵狀墻，主要利用其重力維持基坑邊坡的穩(wěn)定，保證地下室的施工及周邊環(huán)境的安全。水泥土攪拌樁和旋噴樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)承受彎矩與剪力的能力有限，墻體內(nèi)不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力，如插入型鋼或鋼筋可改善墻體受拉特性。

　　重力式擋土墻具有以下優(yōu)點：

　　1)充分利用了加固后原地基土的作用;

　　2)攪拌或旋噴時無側(cè)向擠出、振動小、噪音小和無污染，對周圍建筑物及地下管道影響小;

　　3)對于軟土地層的基坑支護(hù)，一般適用于深度不應(yīng)大于6m的基坑。

　　4)因水泥土墻同時能起到截水作用，可用于地下水位以下的基坑支護(hù)。

　　5 逆作拱墻結(jié)構(gòu)

　　(1)逆作拱墻結(jié)構(gòu)的特點

　　拱墻結(jié)構(gòu)是將基坑開挖成圓形、橢圓形等弧形平面，并沿基坑側(cè)壁分層逆作鋼筋混凝土拱墻，利用拱的作用將垂直于墻體的土壓力轉(zhuǎn)化為拱墻內(nèi)的切向力，以充分利用墻體混凝土的受壓強(qiáng)度。設(shè)計中可根據(jù)地質(zhì)條件、基坑平面形狀及基坑周邊場地條件等，采用閉合或非閉合拱墻。由于墻體內(nèi)力主要為壓應(yīng)力，充分發(fā)揮了混凝土的受壓強(qiáng)度高的特性，因此墻體厚度可做的較薄，很多情況下不用錨桿或內(nèi)支撐就可能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求。

　　這種結(jié)構(gòu)一般采用分層分段施工的現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱墻結(jié)構(gòu)。拱墻截面宜為Z字形 ，拱壁的上、下端通常加肋梁，當(dāng)基坑較深且一道Z字形拱墻的支護(hù)高度不夠時，可由數(shù)道拱墻疊合組成，沿拱墻高度應(yīng)設(shè)置數(shù)道肋梁，其豎向間距不宜大于2.5m。

　　當(dāng)基坑邊坡地較窄時，可不加肋梁但應(yīng)加厚拱壁(圖12.3-5d)。逆作拱墻水平方向施工分段長度不應(yīng)超過12m，軟土層或砂層分段長度不宜超過8m。垂直方向分層高度不宜超過2.5m。拱墻結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C25，上道拱墻合攏且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%后，才可進(jìn)行下道拱墻施工。

　　逆作拱墻結(jié)構(gòu)具有以下主要特點：

　　1)這種支護(hù)體系，結(jié)構(gòu)受力以受壓為主，能充分發(fā)揮混凝土材料受壓特性，構(gòu)造簡單，水平位移小，采取分層開挖分層逆作支護(hù)的施工辦法。

　　2)逆作拱墻支護(hù)體系為無嵌固段支擋結(jié)構(gòu)，設(shè)計中除結(jié)構(gòu)計算外，還應(yīng)驗算其抗隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B透穩(wěn)定性。

　　3)逆作拱墻采用分層、分段施工，施工速度快。

　　4)基坑支護(hù)造價較低，一般僅為護(hù)坡樁造價的30%～60%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　(2)適用條件

　　1)適用于非軟土、低地下水位場地，開挖深度一般不宜超過12m。

　　2)拱墻結(jié)構(gòu)本身不能作為防水體系使用，當(dāng)有地下水時，應(yīng)進(jìn)行降水或使用截水帷幕，與止水帷幕結(jié)合可用于地下水位以下的基坑支護(hù)。

　　3)適合于圓弧形的基坑，拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8。

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