機構工程師是指合理的將建筑物的結構承重體系(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，穩定，和使用等方面的職務和工作。結構工程師也可以是進行結構的計算和繪制結構圖，并取得相應資質的人。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接力，使土體拉結成整體，并在坡面上噴射混凝土，以提高邊坡的穩定性。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組成。土釘是用來加固或同時錨固現場原位土體的細長桿件。

　　關鍵詞：建筑深基坑, 土釘墻,應用

　　一、土釘墻的概念及組成

　　土釘墻是在原位土中敷設較為密集的土釘，并在土邊坡表面布置鋼絲網噴射混凝土面層，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。土釘墻體同時也構成了一個就地加固的類似重力式擋土結構。

　　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噴向土層表面，在噴層與土層間產生“嵌固效應”，并隨開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。土釘的特殊控壓注漿可使被加固介質物理力學性能大為改善并使之成為一種新地質體，其內固段深固于滑移面之外的土體內部，其外固端同噴網面層聯為-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。

　　三、深基坑土釘墻施工

　　土釘墻加固與傳統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形成了一個加固區，由于很密的土釘錨桿的作用，滑移面不可能出現在加固區，只能產生于非加固區，從而使滑移面遠離邊坡，達到穩定邊坡的目的，加固區的整體穩定，包括加固區抗傾覆與抗滑移問題，用增加加固區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。

　　3.1 錨固作用

　　密布的錨桿與砂漿柱體相結合對周圍土體產生有效的錨固作用， 限制了砂漿柱體周圍的土體變形。①土釘不需要施加預應力，而是在土體發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， 使加固區的土體比非加固區土體密度大。密集的土釘與土釘之間土形成復合土體， 其結構類似重力式擋土墻， 個別土釘的破壞不會使整個結構的功能完全喪失。

　　3.3 護坡作用

　　土釘墻的面層不是主要受力結構，其主要作用在于保持土體的局部穩定性。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定性的重要作用。

　　3.4 土釘受力及規模

　　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， 某些預應力錨索設計荷載更可達 3000kN。其端部的構造較土釘復雜，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，面層結構較簡單， 利用小尺寸墊板及掛網噴射混凝土即可滿足要求。

　　四、工程設計分析

　　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的開挖方式進行深基坑設計和施工。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)、 粉質粘土(2m～2.5m 厚)、 泥質砂巖(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)和潛水(階地坳溝區),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先進行支護結構的施工。這樣可以大大節省工期,加快進度。土釘墻采用二次噴漿的方式保證土釘結構的整體性、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,施工中應注意盡量少擾動坡壁的原土層,一次開挖深度根據設計的土釘垂直距離、 地質條件以及施工機械的作業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,其厚度根據設計要求為 50mm~80mm。

　　土釘施工： 每一層土釘施工按成孔、 注漿、 編鋼筋網、 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。按設計規定的孔徑、 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 設置一對中支架。注漿時先高速低壓從孔底注漿,當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,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,繼續開挖第二層土方,按此循環直至坑底標高。

　　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調非常關鍵。避免出現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。實際條件根據現場部分雜填土、大量砂質泥巖及施工區域狹小的情況,采用挖掘機、鑿巖機施工,開設出土坡道口,機械倒運、出土。根據支護每一層的施工周期、機械的作業范圍,組織開挖。每一次開挖深度嚴格控制在 2m 范圍以內,要求基底平整,以便與支護機械水平作業。

　　對施工區域有影響的管道、 構建物的資料必須收集齊全,提前編制保護或清除方案。 保證施工作業過程中不出現由于地下管道、 構建物的問題而引發的工程事故或誤工。施工過程中出現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管道,出土口必須另設,結果增大了施工成本和難度。

　　土釘墻支護施工中成孔是關鍵。目前國內土層錨桿專用機械基礎是由鉆機改裝的,XU-300 型、600 型K舳75A電動巖石機。施工中應根據施工進度的要求,調整施工設備的數量及作業時間,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,濕鉆成孔質量很難保證,容易出現塌孔,后來采用干鉆成孔,質量基本能滿足施工要求。

　　土釘的制作與安裝是保證土釘正常有效工作的關鍵之一。土釘的制作應嚴格按圖紙設計、 施工規范要求驗收,分批驗收合格后才可以安裝。 土釘安裝過程設專人驗收,合格后方可進行下道工序,這樣可以避免出現偷工減料,達不到設計要求。 土釘的安裝要及時、 合理,以防成孔后,不立即安裝,這樣容易出現塌孔的現象,影響質量和進度。同時加強對現場材料的管理、 控制,支護施工完成后,通過現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。

　　注漿的質量控制也是保證土釘能正常工作的必要環節。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,使漿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 即可結束注漿。施工中必須設專人監測注漿及壓力表數值,并簽字確認,才能確保注漿質量。鋼筋混凝土面層施工要嚴格按圖紙設計、 施工規范要求驗收,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量。面層施工完后須上層土釘注漿體及混凝土面層達到設計強度的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,提高整體穩定性的效果。

　　五、結束語

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

　　參考文獻：

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　　[2]牛武功.土釘墻在深基坑支護中的應用[J].山西建筑,2006,32(13):100-101.

　　《建筑知識》是由中國建筑學會主辦、中國建設部主管的建筑刊物，國內統一刊號：CN11-1243/TU，國際標準刊號：ISSN1002-8544)。中國知網全文收錄。《建筑知識》雜志論文刊登范圍涉及建筑理論與設計、建筑結構、規劃設計、建筑節能、園林綠化、工程管理、工程質量與管理、建設經濟、建筑工程施工、工程技術、公路橋梁、建筑遺產等