土釘牆基坑支護施工工藝及要點

土釘牆是用於土體開挖時保持基坑側壁或邊坡穩定的一種擋土結構,主要由密佈於原位土體中的細長杆件-土釘、粘附於土體表面的鋼筋混凝土面層及土釘之間的被加固土體組成,是具有自穩能力的原位擋土牆。這是土釘牆的基本形式。土釘牆與各種隔水帷幕、微型樁及預應力錨杆(索)等構件結合起來,又可形成複合土釘牆。本節中“土釘牆”一詞一般指基本形式。

一、土釘牆基本形式

圖 2.4-1 土釘牆基本形式剖面圖

1) 特點:

a. 施工設備及工藝簡單,對基坑形狀適應性強,經濟性較好;

b. 坑內無支撐體系,可實現敞開式開挖;

c. 柔性大,有良好的抗震性和延性,破壞前有變形發展過程;

d. 密封性好,完全將土坡表面覆蓋,阻止或限制了地下水從邊坡表面滲出,防止了水土流失及雨水、地下水對坑壁的侵蝕;

e. 土釘牆靠群體作用保持坑壁穩定,當某條土釘失效時,周邊土釘會分擔其荷載;

f. 施工所需場地小,移動靈活,支護結構基本不單獨佔用場地內的空間;

g. 由於孔徑小,與樁等施工工藝相比,穿透卵石、漂石及填石層的能力更強;

h. 邊開挖邊支護便於信息化施工,能夠根據現場監測數據及開挖暴露的地質條件及時調整土釘參數;

i. 需佔用坑外地下空間;

j. 土釘施工與土方開挖交叉進行,對現場施工組織要求較高。

2) 適用條件:

a. 開挖深度小於 12m、周邊環境保護要求不高的基坑工程;

b. 地下水位以上或經人工降水後的人工填土、黏性土和弱膠結砂土的基坑支護;

c. 不適用於以下土層:

(a) 含水豐富的粉細砂、中細砂及含水豐富且較為鬆散的中粗砂、礫砂及卵石層等;

(b) 黏聚力很小、過於乾燥的砂層及相對密度較小的均勻度較好的砂層;

(c) 有深厚新近填土、淤泥質土、淤泥等軟弱土層的地層及膨脹土地層;

(d) 周邊環境敏感,對基坑變形要求較為嚴格的工程,以及不允許支護結構超越紅線或鄰近地下建構築物,在可實施範圍內土釘長度無法滿足要求的工程。

二、複合土釘牆

複核土釘牆主要有土釘牆+預應力錨杆(索)、土釘牆+隔水帷幕和土釘牆+微型樁三種常用形式。由於複核土釘牆是土釘牆基本形式與其它圍護結構的組合,因此土釘牆基本形式的特點和適用條件同樣適用於複合土釘牆。

1) 土釘牆+預應力錨杆(索)

與土釘牆基本形式相比,土釘牆+預應力錨索形成的複合土釘牆對基坑穩定性和變形控制更加有利。該圍護形式適用於對基坑變形要求相對較高的基坑。

圖 2.4-2 土釘牆+預應力錨杆(索)

2) 土釘牆+隔水帷幕

土釘牆+隔水帷幕的圍護形式在基坑周邊設置封閉的隔水帷幕,可防止坑內降水對坑外環境產生影響。同時隔水帷幕對坑壁土體具有預加固作用,有利於坑壁的穩定和控制基坑變形。該圍護形式適用於地下水位豐富,周邊環境對降水敏感的工程,以及土質較差,基坑開挖較淺的工程。

圖 2.4-3 土釘牆+隔水帷幕

3) 土釘牆+微型樁

採用微型樁超前支護可減小基坑變形。該圍護形式適用於填土、軟塑狀粘性土等較軟弱土層,需要豎向構件增強整體性、複合體強度及開挖面臨時自立性能的工程;

圖 2.4-4 土釘牆+微型樁