夏孝維：基坑支護中的複合土釘牆技術

摘要：文章簡單介紹了複合土釘牆的構造組成，以及由這些構造所構成的適應不同地質條件的複合土釘牆形式，並展望了複合土釘牆的發展。

關鍵詞：基坑支護 複合土釘牆
引 言
土釘加固常和噴混凝土一起使用，稱為土釘牆。它由被加固土體、土釘和麵層組成［1］。土釘牆是由在土體內放置一定長度和密度的土釘體構成的。土釘與土的相互作用，形成了能大大提高原狀土強度和剛度的複合土體，並能顯著提高土體邊坡的整體穩定性。土釘牆與其它支護比較起來具有 安全經濟、技術可靠、施工簡便、工期短暫的顯著優點［2］。
但隨著城市的發展，城市建築朝著高層及地下方向延伸，基坑開挖深度不斷加大，地下水位較淺地區的基坑降水深度不斷增加，特別是在遇到鬆散砂土、軟土、流塑粘性土等不良土質時，對基坑支護和降水工程的要求也變得更加嚴格。傳統的土釘牆支護便不能很好的解決工程問題。將土釘牆與深層攪拌樁、旋噴樁、各種微型樁、鋼管土釘及預應力錨杆等結合起來，根據具體工程條件多種組合，形成複合土釘牆支護技術，彌補了一般土釘牆的許多缺陷和使用限製，極大地擴展了土釘牆技術的應用範圍［3］。
1 複合土釘牆的構造
複合型土釘牆是常規土釘牆、預應力錨杆、止水帷幕及微型樁這幾種支護體係相互結合的產物，下麵分別就這幾種構造的作用作簡單論述。
1.1 土釘
在複合土釘牆中除使用傳統的鑽孔注漿型土釘外，常常采用新型的打入注漿型鋼管土釘， 以解決在砂層或軟土中土釘成孔問題和成孔穿透止水帷幕時的漏水問題。土釘長度一般6～12 m，間距1～2 m，其它的土釘構造及連接與普通土釘牆相同。
1.2 預應力錨杆
在複合土釘牆的中部設置1—3排預應力錨杆，對土釘牆施加初始背拉力，可大大減少土釘牆的位移，提高工程的 安全度，滿足不同實際工程的需要。預應力錨杆可采用鋼絞線預應力錨索和鋼筋預應力錨杆，也可采用鋼管預應力錨杆。錨杆錨頭必須與噴射混凝土麵層連接可靠，可設置承壓板和噴射混凝土連梁，錨頭承壓板或連梁通過計算確定，保證足夠的強度和剛度，將錨固力有效地傳遞到麵層或土層中。
1.3 止水帷幕
止水帷幕一般采用相互搭接的深層攪拌樁或高壓旋噴樁，伸入基坑底部2～3 m，並需要穿過強透水層，進入到不透水層1～2m 。深層攪拌樁造價比較便宜，它適合於人工填土、一般粘性土和中粗砂以下的砂土地層。單頭攪拌樁直徑常采用500～600 mm，間距400～450 mm。當土質較差及水量較大時，可采用兩排或三排攪拌樁形成止水帷幕並加固土體。高壓旋噴樁造價較高，但它適用範圍廣，施工空間要求小，作止水帷幕時，一般地層均可適用。
複合土釘牆中的止水帷幕，除做止水功能外，常有加固地層和穩定開挖麵的作用，所以對攪拌樁或旋噴樁的強度有一定要求，其水泥摻量也較常規的攪拌樁或者旋噴樁為高，並常選用早強型水泥品種，樁身強度一般可達到1～3 MPa。
1.4 微型樁
在工程中，根據需要對土釘牆采取各種各樣的加固 措施， 以增加結構 安全性，微型樁是應用較多的加固方式，常采用鑽孔灌注樁並設置小型冠梁或連梁，將樁連接在一起，連梁上常設置預應力錨杆或土釘，滿足了不同工程的需要。
2 複合土釘牆組合形式
在實際的工程條件下，根據需要采用不同的複合土釘牆，下麵就幾種常用組合做一介紹：
2.1土釘牆+止水帷幕+預應力錨杆
土釘牆+止水帷幕+預應力錨杆是應用最為廣泛的一種複合土釘牆形式。由於降水經常引起基坑周圍建築、道路的沉降，造成環境破壞。所以，一般情況下，基坑支護均設置止水帷幕。止水帷幕起止水和加固支護麵的雙重作用。止水帷幕可采用攪拌樁、旋噴樁及注漿等方法形成。由於攪拌樁止水帷幕效果好，造價便宜，所以在可能條件下均采用攪拌樁作為止水帷幕，隻有在攪拌樁難以施工的地層使用旋噴樁。止水後土釘牆的變形一般較大，在基坑較深，變形要求嚴格的情況下，需要采用預應力錨杆限製土釘牆的位移，這樣就形成了最為常用的複合土釘牆形式，即，土釘牆+止水帷幕+預應力錨杆，這種形式應用比較廣泛。
2.2 土釘牆+預應力錨杆
當地層條件為粘性土層和周邊環境允許降水時，可不設置止水帷幕，但基坑較深及無放坡條件，采用土釘牆+預應力錨杆這種複合土釘牆形式，預應力錨杆加強土釘牆，限製土釘牆位移。
2.3 土釘牆+微型樁+預應力錨杆
當基坑開挖線離紅線和建築物距離很近，且土質條件較差，開挖前需對開挖麵進行加固，攪拌樁又無法施工時，采用土釘牆+微型樁+預應力錨杆這種複合土釘牆支護形式。微型樁常采用直徑100～300 mm的鑽孔灌注樁、型鋼樁、鋼管樁以及木樁等，預應力錨杆加強土釘牆，限製土釘牆位移。
2.4 土釘牆+止水帷幕+微型樁+預應力錨杆
當基坑深度較大，變形要求高，地質條件和環境條件複雜時，采用土釘牆+止水帷幕+微型樁+預應力錨杆這種複合土釘牆形式。這種支護形式常可代替樁錨支護結構或地下連續牆支護。在這種支護形式中，預應力錨杆一般2～3排，止水帷幕一般為旋噴樁或攪拌樁，微型樁直徑較大或采用型鋼樁。
3 結語
複合土釘牆支護技術已在工程中應用十幾年的時間，因具有支護能力強，適用範圍廣，可作超前支護，並兼備支護、截水等性能，是一項技術先進，施工簡便，經濟合理，綜合性能突出的深基坑支護新技術，成為基坑開挖支護中一種很有競爭力的技術手段，在未來的工程中必將得到更廣泛的應用和發展［4］。

參考文獻：
［1］ 韓立軍，張茂林等.岩土加固技術［M］.徐州：中國 礦業大學出版社，2005.
［2］ 張強勇，向文.複合土釘牆支護模型及在深大基坑工程中的應用［J］.岩土力學，2007，（10）：2088-2090.
［3］ 楊誌銀，張俊，王凱旭. 複合土釘牆技術的研究及應用［J］.岩土工程學報，2005，（2）：153-155.
［4］ 國內岩土工程業近10年來發展成熟的技術統計（二）［J］. 岩土工程界,2008,(2):10-11.