機構(gòu)工程師是指合理的將建筑物的結(jié)構(gòu)承重體系(包括水平承重體系的樓，屋蓋等和豎向承重體系的砌體，柱子，剪力墻等)建立和布置起來，以滿足房屋的承載力，安全，穩(wěn)定，和使用等方面的職務(wù)和工作。結(jié)構(gòu)工程師也可以是進行結(jié)構(gòu)的計算和繪制結(jié)構(gòu)圖，并取得相應(yīng)資質(zhì)的人。本文是選自國家級期刊《建筑知識》中的職稱論文范文：探討建筑深基坑土釘墻的應(yīng)用問題。

　　摘要：土釘墻是用鋼筋作為加筋件，依靠土與加筋件之間的聯(lián)接力，使土體拉結(jié)成整體，并在坡面上噴射混凝土，以提高邊坡的穩(wěn)定性。土釘墻有密集的土釘群、被加固的原位土體，噴射的混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成。土釘是用來加固或同時錨固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。

　　關(guān)鍵詞：建筑深基坑, 土釘墻,應(yīng)用

　　一、土釘墻的概念及組成

　　土釘墻是在原位土中敷設(shè)較為密集的土釘，并在土邊坡表面布置鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面層，通過土釘、面層和原位土體三者的共同作用而支護邊坡或邊壁。土釘墻體同時也構(gòu)成了一個就地加固的類似重力式擋土結(jié)構(gòu)。

　　二、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�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(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。

　　三、深基坑土釘墻施工

　　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)。

　　3.1 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。

　　3.2 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�使整個結(jié)構(gòu)的功能完全喪失。

　　3.3 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。

　　3.4 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。

　　四、工程設(shè)計分析

　　4.1 工程概況

　　某工程深基坑, 沉池基底標高為 -19.9m, 上開口尺寸為 40m×44m,下開口尺寸為 26m×24m。 沖渣溝基坑開挖深度為(-10.1)m×(-13.55)m,上口寬 14m,下口寬 4.4m,長度約 89m。由于場地有限,不能進行放坡開挖,故擬采用有支護系統(tǒng)的開挖方式進行深基坑設(shè)計和施工。該場地原始地形起伏較大,高程在 +25m~+10m 之間,土層分布由上至下分別為素填土(1m～2.5m 厚)、 粉質(zhì)粘土(2m～2.5m 厚)、 泥質(zhì)砂巖(4m～7m 厚)。 該場地屬于長江階地及階地坳溝地貌。 地下水類型為上層滯水(階地區(qū))和潛水(階地坳溝區(qū)),地下水位埋深 -2.2m~-2.9m。

　　4.2 土釘墻支護實施

　　4.2.1 施工工藝

　　該深基坑支護工程的主要施工工藝流程: 土釘制作→置土釘→第一次拌漿→扎鋼筋網(wǎng)片→噴第一次混凝土面層→第二次伴漿→噴第二次混凝土面層。

　　土釘墻的主要特點是邊開挖邊支護,而不象其他的支護方式是預(yù)先進行支護結(jié)構(gòu)的施工。這樣可以大大節(jié)省工期,加快進度。土釘墻采用二次噴漿的方式保證土釘結(jié)構(gòu)的整體性、面層的強度和防滲性能。

　　4.2.2 支護施工注意的問題

　　開挖與修坡： 土方的開挖采用機械作業(yè),施工中應(yīng)注意盡量少擾動坡壁的原土層,一次開挖深度根據(jù)設(shè)計的土釘垂直距離、 地質(zhì)條件以及施工機械的作業(yè)能力等綜合條件來確定,開挖后,用人工及時修整。初噴混凝土： 邊坡修整后,立即噴射第一層混凝土,其厚度根據(jù)設(shè)計要求為 50mm~80mm。

　　土釘施工： 每一層土釘施工按成孔、 注漿、 編鋼筋網(wǎng)、 二次噴漿的工作流程進行。首先用鉆機成孔,注意減少土體的擾動和鉆進過程中未明物體的阻擋。按設(shè)計規(guī)定的孔徑、 孔距及傾角成孔。成孔后及時將土釘(連同注漿管)送入孔中,沿土釘長度每隔 2m 設(shè)置一對中支架。注漿時先高速低壓從孔底注漿,當(dāng)水泥漿從孔口溢出后,再低速高壓從孔口注漿。其次是編鋼筋網(wǎng),焊接土釘頭。層與層之間的豎筋用對鉤連接,豎筋與橫筋之間用扎絲固定,土釘與墊板施焊。 最后是按設(shè)計要求噴射第二層混凝土。這樣一層土釘墻就施工完畢,繼續(xù)開挖第二層土方,按此循環(huán)直至坑底標高。

　　4.3 土釘墻施工控制

　　在連鑄工程中,土方開挖由另一家單位施工,因此與支護施工如何協(xié)調(diào)非常關(guān)鍵。避免出現(xiàn)超挖或支護跟不上的情況,如果做不到先撐后挖,稍有疏忽就會出事。實際條件根據(jù)現(xiàn)場部分雜填土、大量砂質(zhì)泥巖及施工區(qū)域狹小的情況,采用挖掘機、鑿巖機施工,開設(shè)出土坡道口,機械倒運、出土。根據(jù)支護每一層的施工周期、機械的作業(yè)范圍,組織開挖。每一次開挖深度嚴格控制在 2m 范圍以內(nèi),要求基底平整,以便與支護機械水平作業(yè)。

　　對施工區(qū)域有影響的管道、 構(gòu)建物的資料必須收集齊全,提前編制保護或清除方案。 保證施工作業(yè)過程中不出現(xiàn)由于地下管道、 構(gòu)建物的問題而引發(fā)的工程事故或誤工。施工過程中出現(xiàn)了由于總包提供的資料不全,原出土方案中出土口位置有地下生產(chǎn)管道,出土口必須另設(shè),結(jié)果增大了施工成本和難度。

　　土釘墻支護施工中成孔是關(guān)鍵。目前國內(nèi)土層錨桿專用機械基礎(chǔ)是由鉆機改裝的,XU-300 型、600 型K舳75A電動巖石機。施工中應(yīng)根據(jù)施工進度的要求,調(diào)整施工設(shè)備的數(shù)量及作業(yè)時間,確保工程進度。從鉆孔的特點來分,又有干鉆和濕鉆之分,干鉆主要適用于巖層、 砂土層,施工速度較慢;濕鉆主要適用于粘土層,施工速度較快。在該基坑支護工程施工中,由于地形起伏較大,因此兩種方式均有使用,效果也較理想。但是對雜填土層,由于較松散,孔隙較多,濕鉆成孔質(zhì)量很難保證,容易出現(xiàn)塌孔,后來采用干鉆成孔,質(zhì)量基本能滿足施工要求。

　　土釘?shù)闹谱髋c安裝是保證土釘正常有效工作的關(guān)鍵之一。土釘?shù)闹谱鲬?yīng)嚴格按圖紙設(shè)計、 施工規(guī)范要求驗收,分批驗收合格后才可以安裝。 土釘安裝過程設(shè)專人驗收,合格后方可進行下道工序,這樣可以避免出現(xiàn)偷工減料,達不到設(shè)計要求。 土釘?shù)陌惭b要及時、 合理,以防成孔后,不立即安裝,這樣容易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象,影響質(zhì)量和進度。同時加強對現(xiàn)場材料的管理、 控制,支護施工完成后,通過現(xiàn)場確認工程量進行工料分析,與實際使用材料相比較,誤差基本控制在 5%以內(nèi)。

　　注漿的質(zhì)量控制也是保證土釘能正常工作的必要環(huán)節(jié)。在施工中,第一次注漿采用水泥砂漿,配比為水泥:砂:水 =1:0.5:0.45,注漿壓力為 0.2Mpa~0.5MPa。在第一次注漿結(jié)束后 2h 進行第二次注漿。第二次注漿選用純水泥漿, 配合比為水泥: 水 =1:0.45, 注漿壓力為1.5Mpa~2.0MPa,使?jié){液沖破封口薄膜及初凝砂漿,漿液注入到砂漿和土體之間,達到控制壓力 1min~2min 即可結(jié)束注漿。施工中必須設(shè)專人監(jiān)測注漿及壓力表數(shù)值,并簽字確認,才能確保注漿質(zhì)量。鋼筋混凝土面層施工要嚴格按圖紙設(shè)計、 施工規(guī)范要求驗收,要求邊坡平整,噴射厚度均勻,可通過定點抽查混凝土層厚度來提高質(zhì)量。面層施工完后須上層土釘注漿體及混凝土面層達到設(shè)計強度的70%后,方可進行下層土方開挖,切忌提前開挖。待上層混凝土面層強度達到 70%后,按要求將土釘與墊板進行固定,使土釘與混凝土面層、土體形成一個整體,提高整體穩(wěn)定性的效果。

　　五、結(jié)束語

　　總之，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)用地日益緊張，正大量興建高層建筑同時開山造地進行建設(shè)的工程也日益增多，迅速、經(jīng)濟、有效地進行深基坑開挖支護已成為控制工程成敗的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

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