摘要：土釘支護(hù)技術(shù)是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新的擋土技術(shù)，由于其經(jīng)濟(jì)、可靠、適用性強(qiáng)且施工快速簡便，自90年代以來在我國得到迅速推廣和應(yīng)用。本文總結(jié)了土釘支護(hù)的優(yōu)、缺點(diǎn)，并對土釘施工及容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析。
　　關(guān)鍵詞：土釘支護(hù)；土體開挖；邊坡穩(wěn)定；施工方法
　　貴陽處于貴州高原中部，屬北亞熱帶，冬春半干燥夏季濕潤型氣候，年平均氣溫15.3度，年平均降水量1174.7mm，主要分布于4~10月份，區(qū)內(nèi)地表層主要由紅粘土構(gòu)成，土黃色，粘性較好。區(qū)內(nèi)地下水較豐富。地下水補(bǔ)給主要來源于大氣降水，地震基本烈度為Ⅵ度。
　　貴陽地區(qū)主要土質(zhì)以紅粘土為主，紅粘土是碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)過更新世以來在濕熱的環(huán)境中，由巖變土一系列的紅土化作用，形成并覆蓋于基巖上，呈棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。其土性特征是液限wl大于50，濕度狀態(tài)的垂向變化有明顯上部硬下部軟的規(guī)律，失水后具有較大收縮性，土體中裂隙發(fā)育等。
　　和我國其他城市一樣，貴陽的圍護(hù)方法(除自然放坡外)粗略地分為以下四類：
　　1．傳統(tǒng)方法
　　樁：人工挖孔樁、機(jī)械鉆孔樁、預(yù)制鋼筋混凝土樁、攪拌樁
　　板：槽鋼鋼板樁、工字鋼板樁
　　墻：地下連續(xù)墻
　　管：鋼管樁
　　撐：（1）鋼支撐：槽鋼支撐、工字鋼支撐、鋼管撐；
　　（2）木支撐；
　�。�3）砂袋堆撐
　　2．改良方法：樁錨、板錨、墻錨、管錨、撐錨
　　3．土釘支護(hù)法
　　4．其他方法
　　在90年代以前，貴陽地區(qū)建筑工程中多采用傳統(tǒng)方法，傳統(tǒng)方法(樁、板、墻、管、撐等)受力明確，易于設(shè)計(jì)，設(shè)備簡單，便于操作，工序簡化，易于施作。在工程地質(zhì)條件較好，或基坑較淺(4~9m)時(shí)，仍常見這類方法的應(yīng)用。自90年代貴陽老城改建項(xiàng)目開展以后，貴陽市工程建設(shè)如火如荼，高層建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大規(guī)模興起，貴陽的工程建設(shè)項(xiàng)目呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：因?yàn)榈仄そ鹳F，或?yàn)榱耸褂梅奖悖�或�(yàn)榱朔�合建管�?guī)定及人防需要，建筑投資者不得不向地下和地上發(fā)展,基坑（或邊坡）開挖項(xiàng)目愈來愈多，基坑越挖越深。
　　土釘技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
　　（1）材料用量和工程量少。土釘支護(hù)的土方開挖量和混凝土工程量較少，全部土釘連同面層鋼筋網(wǎng)的用鋼量也甚為有限。
　　（2）施工期短。不需要單獨(dú)施工工期，而是和土方開挖平行作業(yè)�？梢归g挖土，白天支護(hù)，施工互不影響。
　�。�3）施工設(shè)備輕便，操作方法簡單。土釘?shù)闹谱髋c成孔不需復(fù)雜的技術(shù)和大型機(jī)械設(shè)施，施工方法有較大靈活性。
　　（4）施工時(shí)對環(huán)境的干擾小，減少環(huán)境污染，特別適合于城市地區(qū)施工。
　　（5）對場地土層的適應(yīng)性強(qiáng)。土釘支護(hù)特別適合于有一定粘性的砂土、粉土、硬塑與干硬粘土，但即使有局部的軟塑粘性土層，在采取一定措施后也有可能采用土釘支護(hù)。當(dāng)場地同時(shí)存在土層和不同風(fēng)化程度的巖體時(shí)，應(yīng)用土釘支護(hù)特別有利。
　�。�6）結(jié)構(gòu)輕巧，柔性大，有很好的延性。土釘支護(hù)自重小，不需作專門的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并具有非常良好的抗地震及抗車輛振動(dòng)的能力。土釘支護(hù)即使破壞，一般也不至于發(fā)生徹底倒塌，并在破壞前有一個(gè)變形發(fā)展過程。
　�。�7）施工所需的場地較小，能緊貼已有建筑物進(jìn)行基坑開挖，這是樁、墻等其他支護(hù)難以做到的。
　�。�8）安全可靠。土釘支護(hù)施工采用邊挖邊支護(hù)，安全程度較高；由于土釘數(shù)量眾多并作為群體起作用，即使個(gè)別土釘出現(xiàn)質(zhì)量問題或失效對整體影響不大。土釘技術(shù)還有一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)是隨時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場開挖發(fā)現(xiàn)的土質(zhì)情況和現(xiàn)場監(jiān)測的土體變形數(shù)據(jù)，修改土釘?shù)拈g距和長度，萬一出現(xiàn)不利情況，也能及時(shí)采取措施加固，避免出現(xiàn)大的事故。土釘支護(hù)施工在與現(xiàn)場量測監(jiān)控結(jié)合的前提下，比其他支護(hù)有更高的安全度。
　　（9）經(jīng)濟(jì)。我國由于人工費(fèi)用相對低廉，機(jī)械設(shè)備的臺(tái)班費(fèi)用昂貴，所以土釘支護(hù)比起灌注樁等支護(hù)約可節(jié)約造價(jià)1/3-2/3。
　　支護(hù)的變形性能對城市地區(qū)基坑開挖至關(guān)重要。現(xiàn)場實(shí)測表明，土釘支護(hù)的最大位移量仍與撐式樁墻支護(hù)相當(dāng)，但比預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)稍大。雖然土釘需要土體發(fā)生變形才能被動(dòng)工作，但土釘支護(hù)在施工時(shí)甚少擾動(dòng)土體并能快速給土體以支護(hù)。當(dāng)復(fù)合使用微型樁或提前對土體注漿加固時(shí)，土釘支護(hù)的最大位移可以控制得很小。
　　所謂“土釘”（SoilNails，源自法文C1ouagedeSol），就是置入于現(xiàn)場原位土體中以較密間距排列的細(xì)長桿件，如鋼筋或鋼管等，通常還外裹水泥砂漿或水泥凈漿漿體（注漿釘）。土釘?shù)奶攸c(diǎn)是沿通長與周圍土體接觸，以群體起作用，與周圍土體形成一個(gè)組合體，在土體發(fā)生變形的條件下，通過與土體接觸界面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動(dòng)受拉，并主要通過受拉工作給土體以約束加固或使其穩(wěn)定。
　　土釘支護(hù)的應(yīng)用范圍甚廣，主要有：
　�。�1）作為土體開挖臨時(shí)支護(hù)，用于高層建筑、地下結(jié)構(gòu)等深基坑開挖，土坡開挖等。
　�。�2）作為永久性擋土結(jié)構(gòu)，一般與施工開挖時(shí)的臨時(shí)支護(hù)相結(jié)合，如隧道洞門的上端擋墻和洞口二側(cè)擋墻，路塹路堤的土坡?lián)鯄�、橋臺(tái)擋墻等。
　　（3）現(xiàn)有擋土墻的修理加固和各類臨時(shí)支護(hù)發(fā)生失穩(wěn)時(shí)的搶險(xiǎn)加固。
　�。�4）邊坡加固。
　　土釘墻施工過程包括以下幾個(gè)方面。
　　1.作業(yè)面開挖
　　土釘墻施工是隨著工作面開挖分層施工的，每層開挖的最大高度取決于該土體可以站立而不破壞的能力，在砂性土中每層開挖高度為0.5~2.0m，在粘性土中每次開挖高度可按下式估算：
　　h＝2c/（γ•tg（45o－φ/2））
　　式中
　　h—每層開挖深度（m）；
　　c—土的粘聚力（直剪快剪）（kPa）；
　　γ—土的重度（kN/m3）；
　　φ—土的內(nèi)摩擦角（直剪快剪）（o）。
　　開挖高度一般與土釘豎向間距相匹配，便于土釘施工。每層開挖的縱向長度，取決于交叉施工期間保持坡面穩(wěn)定的坡面面積和施工流程的相互銜接，長度一般為10m。使用的開挖施工設(shè)備必須能挖出光滑規(guī)則的斜坡面，最大限度地減少對支護(hù)土層的擾動(dòng)。松動(dòng)部分在坡面支護(hù)前必須予以清除。對松散的或干燥的無粘性土，尤其是當(dāng)坡面受到外來振動(dòng)時(shí)，要先行進(jìn)行灌漿處理，在附近爆破可能產(chǎn)生的影響也必須予以考慮。在用挖土機(jī)挖土?xí)r，應(yīng)輔以人工修整。
　　2.噴射混凝土面層
　　一般情況下.為了防止土體松弛和崩解，必須盡快做第一層噴射混凝土。根據(jù)地層的性質(zhì)，可以在安設(shè)土釘之前做，也可以在放置土釘之后做。對于臨時(shí)性支護(hù)來說，面層可以做一層，厚度50~150mm，而對永久性支護(hù)則多用兩層或三層，厚度為100~300mm。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。噴射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm，通常為10mm。兩次噴射作業(yè)應(yīng)留一定的時(shí)間間隔，為使施工搭接方便，每層下部300mm暫不噴射，并做45度的斜面形狀，為了使土釘同面層能很好地連接成整體，一般在面層與土釘交接中間加一塊150mm×150mm×10m或200mm×200mm×12mm的承壓板，承壓板后一般放置4~8根加強(qiáng)鋼筋。在噴射凝土中，應(yīng)配置一定數(shù)量的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)能對面層起加強(qiáng)作用，并對調(diào)整面層應(yīng)力有著重要的意義。鋼筋網(wǎng)間距通常雙向均為200~300mm，鋼筋直徑為6~10，在噴射混凝土面層中配置1~2層。
　　3.排降水措施
　　當(dāng)?shù)叵滤�位較高時(shí)，應(yīng)采取人工降低地下水措施，一般沿坡頂每隔10m左右設(shè)置一個(gè)降水井，常采用管井井點(diǎn)降水法，效果比較好。在降水的同時(shí)，也要做好坡頂、坡面和坡底的排水.應(yīng)提前沿坡頂挖設(shè)排水溝，并在坡頂一定范圍內(nèi)用混凝土或砂漿護(hù)面以排除地表水。坡面排水可在噴射混凝土面層中設(shè)置排水管，一般使用300~500mm長的帶孔塑料管子，向上傾斜5o~10o，排除面層后的積水。在坡底設(shè)置排水溝和積水坑，將排入積水坑的水及時(shí)抽走。
　　土釘施工包括定位、成孔、置筋、注漿等工序。
　　1．成孔
　　成孔工藝和方法與土層條件、機(jī)具裝備和施工單位的手段和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。當(dāng)前國內(nèi)大多數(shù)采用螺旋鉆、洛陽鏟等干法成孔設(shè)備，也可使用如YTN—87型土錨專用鉆機(jī)成孔。由于土釘往往要在腳手架上施工，且鉆孔長度較短，要求使用重量輕、易操作及搬運(yùn)的鉆機(jī)。為滿足土釘鉆孔的要求，可選用KHYD40KBA型巖石電鉆，配置75的麻花鉆桿，每節(jié)鉆桿長1.5m，鉆機(jī)整機(jī)重量40kg，搬運(yùn)操作非常方便，鉆孔速度0.2~0.5m／min，工效較高，適合于土釘施工。
　　依據(jù)土層錨桿的經(jīng)驗(yàn)，孔壁“抹光”會(huì)降低漿土的粘結(jié)作用，當(dāng)采用回轉(zhuǎn)或沖擊回轉(zhuǎn)方法成孔時(shí)，不要采用膨潤土或其他懸浮泥漿做鉆進(jìn)護(hù)壁。
　　顯然，在用打入法設(shè)置土釘時(shí)，不需要進(jìn)行預(yù)先鉆孔。在條件適宜時(shí)，安裝速度是很快的。直接打入土釘?shù)霓k法對含塊石的土是不適宜的，在松散的弱膠結(jié)粒狀土中應(yīng)用時(shí)要謹(jǐn)慎，以免引起土釘周圍土體局部結(jié)構(gòu)破壞，而降低土釘與土體間的粘結(jié)力。
　　2．置筋
　　在置筋前，最好采用壓縮空氣將孔內(nèi)殘留及擾動(dòng)的廢土清除干凈。土釘?shù)匿摻钜话悴捎肐級(jí)螺紋鋼筋，為保證鋼筋在孔中的位置，在鋼筋上每隔2~3m焊置一個(gè)定位架。
　　3．注漿
　　土釘注漿可采用注漿泵或砂漿泵灌注，漿液采用純水泥漿或水泥砂漿。純水泥漿可用425號(hào)普通硅酸鹽水泥，用攪拌裝置按水灰比0.45左右攪拌，水泥砂漿采用l.2至l.3的配合比，用砂漿攪拌機(jī)攪拌，再采用注漿泵或灰漿泵進(jìn)行常壓或高壓注漿。為保證土釘與周圍土體緊密結(jié)合，在孔口處設(shè)置止?jié){塞并旋緊，使其與孔壁緊密貼合。在止?jié){塞上將注漿管插入注漿口，深入至孔底0.2~0.5m處，注漿管連接注漿泵，邊注漿邊向孔口方向撥管，直至注滿為止，放松止?jié){塞，將注漿管與止?jié){塞拔出，用粘性土或水泥砼漿充填孔口。為防止水泥砂漿或水泥漿在硬化過程中產(chǎn)生干縮裂縫，提高其防腐性能，保證漿體與周圍土壁的緊密粘合，可摻入一定量的膨脹劑。具體摻入量由試驗(yàn)確定，以滿足補(bǔ)償收縮為準(zhǔn)。為提高水泥砂漿或水泥漿的早期強(qiáng)度，加速硬化，可摻入速凝刑或早強(qiáng)劑。
　　另外，國外報(bào)道了具有高速的土釘施工專利方法——“噴栓”系統(tǒng)。它是利用高達(dá)20MPa的高壓力，通過釘尖的小孔進(jìn)行噴射，將土釘安裝或打入土中，噴出的漿液如同潤滑劑一樣有利于土釘?shù)呢炄�，在其凝固后還可提供較高的釘土粘結(jié)力。
　　土釘防腐:
　　在正常環(huán)境條件下，對臨時(shí)性支護(hù)工程，一般僅由砂漿做銹蝕防護(hù)層，有時(shí)可在鋼筋表面摻一層防銹涂料；對永久性工程，可在鋼筋外加環(huán)狀塑料保護(hù)層或涂多層防腐涂料，以提高鋼筋銹蝕防護(hù)的能力。
　　邊坡表面處理:
　　對臨時(shí)支護(hù)的土釘墻工程來說，只要求噴射混凝土同邊坡面很好地粘結(jié)在一起就行了，而對永久性工程來說，邊坡表面還必須考慮美觀的要求，有時(shí)使用預(yù)制的面板或噴涂。
　　質(zhì)量檢驗(yàn)與監(jiān)測:土釘墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)包括土釘?shù)幕�本抗撥力試�?yàn)、土釘抗拔力檢驗(yàn)試驗(yàn)、原材料的進(jìn)場檢驗(yàn)、噴射混凝土面層強(qiáng)度和厚度檢驗(yàn)等。
　　當(dāng)然，土釘支護(hù)也有其缺點(diǎn)和局限性，主要是：
　�。�1）現(xiàn)場需有允許設(shè)置土釘?shù)牡叵驴臻g。如為永久性土釘，更需長期占用這些地下空間。當(dāng)基坑附近有地下管線或建筑物基礎(chǔ)時(shí)，則在施工時(shí)有相互干擾的可能。
　�。�2）土釘支護(hù)如果作為永久性結(jié)構(gòu)，需要專門考慮銹蝕等耐久性問題。
　　鑒于土工的現(xiàn)場特點(diǎn)千變?nèi)f化，在應(yīng)用土釘技術(shù)時(shí)應(yīng)特別重視以下問題：（1）必順有詳細(xì)的工程地質(zhì)資料。主釘?shù)拈g距、長度的設(shè)計(jì)和土釘灌漿量的確定均與各層土的物理力學(xué)性質(zhì)、地層的滲透性密切相關(guān)。對于地層變化較大的場地，土釘密度要呈非均勻布置，必要時(shí)要采取特殊的補(bǔ)強(qiáng)措施加固薄弱的部位。（2）查清基坑周邊的地下管線和已有建筑物的基礎(chǔ)形式及影響土釘施工的障礙體。（3）設(shè)置好基坑周邊地表水體排水系統(tǒng)，防止地表水排入基坑邊坡而影響其穩(wěn)定性。（4）施工過程必須自始至終與現(xiàn)場的測試監(jiān)控相結(jié)合，通過變形等量測數(shù)據(jù)和施工過程中不斷發(fā)掘的現(xiàn)場地質(zhì)情況，及時(shí)反饋修改設(shè)計(jì)并指導(dǎo)下一步的施工。（5）設(shè)計(jì)施工文件中要規(guī)定控制支護(hù)變形的具體措施。比如：限制每步作業(yè)的開挖深度和安排合理的挖土工序；限制邊坡開挖面的裸露時(shí)間，盡快加以支護(hù)；加快注漿和噴混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展等。（6）基于設(shè)計(jì)與施工的緊密聯(lián)系，土釘支護(hù)與施工宜統(tǒng)一由支護(hù)施工承包單位負(fù)責(zé)。一般可由發(fā)包單位提出設(shè)計(jì)的初步方案，由施工承包單位完成詳細(xì)的初步設(shè)計(jì)，并交發(fā)包單位或第三方審查。完成初步設(shè)計(jì)所需的地質(zhì)勘察資料常由發(fā)包方提供，但施工單位應(yīng)對此作必要的復(fù)查與補(bǔ)充，并承擔(dān)因勘察資料不全或數(shù)據(jù)有誤而導(dǎo)致工期延誤或損失的責(zé)任，這些在合同文件中要有明確規(guī)定。
　　縱觀各種支（圍）護(hù)方法現(xiàn)狀，本人認(rèn)為各種支護(hù)方法的發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)以下趨勢：
　　（1）隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，在5~15年時(shí)間內(nèi)，由于房地產(chǎn)開發(fā)使基坑支護(hù)工程所暴露出的問題也將更多更復(fù)雜，各種圍護(hù)方法并存局面將繼續(xù)維持較長時(shí)期。
　�。�2）傳統(tǒng)方法的應(yīng)用范圍和工程應(yīng)用概率將急劇減少。
　�。�3）改良方法在土釘支護(hù)法已推廣開來的地區(qū)將出現(xiàn)應(yīng)用范圍及工程采用概率縮小的趨勢，但在未推廣土釘支護(hù)法的地區(qū)會(huì)繼續(xù)發(fā)展。
　�。�4）土釘支護(hù)技術(shù)將在更大范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用，出現(xiàn)逐步取代傳統(tǒng)方法和改良方法的趨勢。盡管人們對該方法尚因不甚了解而持有疑義或異議，還在等待和觀望，盡管該方法本身從設(shè)計(jì)計(jì)算理論到施工工藝及專用設(shè)備機(jī)具尚有若干需探討、改進(jìn)和完善之處，理論落后于實(shí)踐的情況十分突出，尚需編制相應(yīng)的可資遵循的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范和規(guī)定，亟需培訓(xùn)專業(yè)設(shè)計(jì)、建設(shè)及管理工程技術(shù)人員和專業(yè)施工隊(duì)伍，致使其推廣應(yīng)用的速度和范圍受到一定影響。但隨著采用該方法所建造的工程越來越多，隨著各級(jí)政府機(jī)關(guān)和許多建筑工程界著名專家、學(xué)者大力支持和倡導(dǎo)，在經(jīng)受市場經(jīng)濟(jì)優(yōu)勝劣汰的選擇和考驗(yàn)中，土釘支護(hù)技術(shù)將以更快速度在全國范圍內(nèi)逐步取代傳統(tǒng)方法和改良方法，這是總的趨勢。