土釘墻是用于土體開挖時保持基坑側壁或邊坡穩(wěn)定的一種擋土結構,主要由密布于原位土體中的細長桿件-土釘、粘附于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(wěn)能力的原位擋土墻。這是土釘墻的基本形式。土釘墻與各種隔水帷幕、微型樁及預應力錨桿(索)等構件結合起來,又可形成復合土釘墻。本節(jié)中“土釘墻”一詞一般指基本形式。

一、土釘墻基本形式

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圖 2.4-1 土釘墻基本形式剖面圖

1) 特點:

a. 施工設備及工藝簡單,對基坑形狀適應性強,經(jīng)濟性較好;

b. 坑內(nèi)無支撐體系,可實現(xiàn)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(fā)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. 土釘墻靠群體作用保持坑壁穩(wěn)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占用場地內(nèi)的空間;

g. 由于孔徑小,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. 邊開挖邊支護便于信息化施工,能夠根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)及開挖暴露的地質條件及時調整土釘參數(shù);

i. 需占用坑外地下空間;

j. 土釘施工與土方開挖交叉進行,對現(xiàn)場施工組織要求較高。

2) 適用條件:

a. 開挖深度小于 12m、周邊環(huán)境保護要求不高的基坑工程;

b. 地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結砂土的基坑支護;

c. 不適用于以下土層:

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

(b) 黏聚力很小、過于干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(huán)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筑物,在可實施范圍內(nèi)土釘長度無法滿足要求的工程。

二、復合土釘墻

復核土釘墻主要有土釘墻+預應力錨桿(索)、土釘墻+隔水帷幕和土釘墻+微型樁三種常用形式。由于復核土釘墻是土釘墻基本形式與其它圍護結構的組合,因此土釘墻基本形式的特點和適用條件同樣適用于復合土釘墻。

1) 土釘墻+預應力錨桿(索)

與土釘墻基本形式相比,土釘墻+預應力錨索形成的復合土釘墻對基坑穩(wěn)定性和變形控制更加有利。該圍護形式適用于對基坑變形要求相對較高的基坑。

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圖 2.4-2 土釘墻+預應力錨桿(索)

2) 土釘墻+隔水帷幕

土釘墻+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(nèi)降水對坑外環(huán)境產(chǎn)生影響。同時隔水帷幕對坑壁土體具有預加固作用,有利于坑壁的穩(wěn)定和控制基坑變形。該圍護形式適用于地下水位豐富,周邊環(huán)境對降水敏感的工程,以及土質較差,基坑開挖較淺的工程。

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圖 2.4-3 土釘墻+隔水帷幕

3) 土釘墻+微型樁

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

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圖 2.4-4 土釘墻+微型樁