土釘牆施工技術及常見質量通病

1、基本介紹及适用範圍

1.1土釘是用來加固或同時錨固現場原位土體的細長杆件。通常采取土中鑽孔、置入鋼筋（帶肋鋼筋）并沿孔全長注漿的方法做成如圖1-1所示。土釘依靠與土體之間的界面粘結力或摩擦力，在土體發生變形的條件下被動受力，并主要承受拉力作用。土釘也可用鋼管（如圖1-2所示）、角鋼等作為釘體，采用直接擊入的方法置入土中。

圖1-1由帶肋鋼筋制成的土釘

圖1-2由鋼管制成的土釘

1.2土釘牆是一種原位土體加筋技術。将基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進行加固，邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層混凝土面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法，如圖1-3所示。

圖1-3土釘牆示意圖

1.3土釘牆，可以顯著提高、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，在噴層與土層間産生“嵌固效應”，并随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，其内固段深固于滑移面之外的土體内部，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内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内應力分布。

1.4土釘牆适用于有一定粘結性的雜填土、粘性土、粉土、黃土與弱膠結的砂土邊坡，地下水位低于開挖層或經過降水使地下水位低于開挖标高的情況。

2、主要規範标準文件

2.1《複合土釘牆基坑支護技術規範》GB50739

《基坑土釘支護技術規程》CECS96：97

《建築邊坡工程技術規範》GB50330

《建築邊坡工程鑒定與加固技術規範》GB50843

《建築基坑工程安全管理規範》DB45/T960

《建築基坑支護技術規程》JGJ120

《濕陷性黃土地區建築基坑工程安全技術規程》JGJ167

《噴射混凝土應用技術規程》JGJ/T372

《噴射混凝土加固技術規程（附條文說明）》CECS161

《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46

《建設工程質量管理條例》

《建設工程安全生産管理條例》

其他現行相關規範标準、文件等。

3、設備及參數

3.1錨杆鑽機主要應用于水電站、鐵路、公路邊坡各類地質災害防治中的滑坡及危岩體錨固工程，特别适合高邊坡岩體錨固工程，還适用于施工城市深基坑支護、抗浮錨杆及地基灌漿加固工程孔、爆破工程的爆破孔、高壓旋噴樁、隧道管棚支護孔等，将其動力頭略微變動，即可方便地全方位施工。主要鑽進方法：潛孔錘常規鑽進、跟管鑽進、螺旋鑽進。該機主要由主機、操作台、底盤、行走機構、回轉機構、液壓系統及電氣系統組成如圖3-1所示。

圖3-1錨杆鑽機

3.2常見設備型号及參數見表3-1

常見型号及主要技術參數表 表3-1

4、材料及參數

4.1土釘宜采用采用HRB400、HRB500鋼筋，直徑為16mm至32mm。

4.2水泥強度等級不應低于32.5，并具有出廠合格證明文件和檢測報告，強度等級符合《通用矽酸鹽水泥》GB175第六章的規定如下：

4.2.1矽酸鹽水泥的強度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個等級；

4.2.2普通矽酸鹽水泥的強度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個等級。

4.3應選用潔淨中砂質量符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法标準》（JGJ52-2006）第3.1.3的規定如下：

天然砂中含泥量 表4-1

4.4宜選用質地堅硬的粒徑10mm～20mm的碎石或礫石，含泥量不大于2%，質量符合《普通混凝土用碎石或卵石質量标準及檢驗方法》JGJ53的規定。

4.5宜選用Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰，摻入量分别不大于12%和20%，質量檢驗合格，摻量通過配比試驗确定。

4.6宜選用噴射混凝土用速凝劑，質量符合《噴射混凝土用速凝劑》GB/T35159要求，并應有性能檢驗報告，摻量和種類根據施工季節通過配比試驗确定。

4.7攪拌用水應符合《混凝土用水标準》JGJ63的規定。

5、施工前技術準備

5.1岩土工程勘察報告、地下管網、附近建築物或構築物情況、設計文件、圖紙會審紀要、施工組織設計等已備齊。對施工作業人員進行安全技術交底、三級安全教育；

5.2地上、地下障礙物處理完畢，達到“三通一平”，有滿足機具設備作業要求的作業面，施工設施準備就緒。現場已設置測量控制點，并加以保護，施工前已複核土釘軸線；

5.3施工前應檢查整套施工設備，按要求對機具設備進行保養，更換磨損超标的零件，保證設備狀态良好，嚴禁帶故障的設備進場；

5.4根據實際施工段的劃分作好相關的水、電管線布置工作，保證進場後可立即投入施工，避免作業時出現相互幹擾影響施工的情況。施工現場内道路、基坑坡道應符合設備運輸車輛和工程機械的行駛要求，保證運輸安全；

5.5組裝設備時應設立隔離區，專人指揮，非安裝人員不得在組裝區域内，嚴格按程序組裝；

5.6提前計算施工用材料量，做好材料需求計劃，安排材料進場，嚴把鋼材、水泥、砂、石等材料的質量關，原材料應具有合格證。應按要求及時進行原材料進場檢驗，根據相關規範标準對需要送檢的原材料進行見證取樣送檢；

5.7根據水泥漿和混凝土的強度及工藝要求，提前做好配合比的試配和優選；

5.8設專人對坡頂水平位移、坡頂沉降觀測點進行測量，每天将測量結果反饋給責任工程師以指導施工；

6、工藝流程、方法及質量技術控制要點

6.1常規工藝流程見圖6-1

圖6-1常規工藝流程圖

6.2施工工序要點

6.2.1土釘支護按設計規定的分層開挖深度按作業順序施工，在完成上層作業面的土釘與噴混凝土以前，不進行下一層深度的開挖。

6.2.2當用機械進行土方作業時，嚴禁邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動。基坑邊壁采用小型機具或鏟鍬進行削坡，保證邊坡平整并符合設計規定的坡度。

6.2.3為防止基坑邊坡的裸露土體發生坍陷，對于易塌的土體可采取以下措施：

（1）對修整後的邊壁立即噴上一層薄的砂漿或混凝土，待凝結後再進行鑽孔；

（2）在作業面上先構築鋼筋網噴射混凝土面層，而後進行鑽孔并設置土釘；

（3）在水平方向上分小段間隔開挖：

（4）先将作業深度上的邊壁做成斜坡，待鑽孔并設置土釘後再清坡；

（5）在開挖前，沿開挖面垂直擊入鋼筋或鋼管，或注漿加固土體。

6.2.4土釘支護是在排除地下水的條件下進行施工，采取恰當的排水措施包括地表排水，支護内部排水，以及基坑排水，避免土體處于飽和狀态并減輕作用于面層上的靜水壓力。

6.2.5基坑四周支護範圍内的地表進行修整，構築排水溝和水泥砂漿或混凝土面層，防止地表降水向地下滲透。

6.2.6土釘成孔前，按設計要求定出孔位并作出标記和編号。孔位的允許偏差不大于l50mm，鑽孔的傾角誤差不大于3°，孔徑允許偏差5～20mm，孔深允許偏差為－50～200mm。

6.2.7成孔過程中做好成孔記錄，按土釘編号逐一記錄取出的土體特征、成孔質量、事故處理等，以便及時修改土釘的設計參數。

6.2.8鑽孔後進行清孔檢查，對孔中出現的局部滲水塌孔或掉落松土立即處理，成孔後及時安設土釘鋼筋并注漿。

6.2.9土釘鋼筋置入前，設置定位支架，保證鋼筋處于鑽孔的中心部位，支架沿釘長的間距為2m。

6.2.10土釘鋼筋置入後，采用重力方法注漿填孔。重力注漿以滿孔為止，在初凝前補漿1～2次。

6.2.11向孔内注入漿體的充盈系數大于1.0。

6.2.12注漿用水泥砂漿的水灰比不超過0.4～0.45，漿體攪拌均勻并立即使用。

6.2.13砂漿強度用70mm×70mm×70mm 立方試件經标準養護後測定，每批至少留3 組（每組3 塊）試件：給出3天和28天強度。

6.2.14土釘端部通過其他形式的焊接件與面層相連，事先對焊接強度作出檢驗。土釘與面闆連接。土釘與強筋“L”型或“┳”型焊接。當采用“L”型焊接時，“L”型鈎的方向宜交替排列。對于使用螺紋鋼筋制作的土釘杆，其端部應設置“J”型彎鈎，與加強筋滿焊焊接在一起，不得直接鈎挂加強筋或者點焊如圖6-2、圖6-3所示。

圖6-2“J”型彎鈎不得直接鈎挂加強筋

圖6-3土釘端部不得與加強筋點焊

6.2.15在噴射混凝土前，面層内的鋼筋網片牢固固定在邊壁上并符合規定的保護層厚度要求。

6.2.16鋼筋網片綁紮而成，網格允許偏差±10mm，鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度應不小于一個網格邊長。

6.2.17噴射混凝土配合比通過試驗确定，粗骨料最大粒徑不大于12mm，水灰比不宜大于0.45。

6.2.18噴射混凝土的噴射順序為自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.80～1.50m 範圍内，射流方向垂直指向噴射面，防止在鋼筋背面出現空隙。

6.2.19為保證施工時的噴射混凝土厚度達至規定值，可在邊壁面上垂直打入短的鋼筋段作為标志。在繼續進行下步噴射混凝土作業時，仔細清除預留施工縫接合面上的浮漿層和松敞碎屑，并噴水使之潮濕。

6.2.20噴射混凝土強度采用邊長100mm立方試塊進行測定，每批至少留取3 組（每組3 塊）試件。

6.3質量控制要點

6.3.1施工機具

（1）成孔機具的選擇和工藝要适應現場土質特點和環境條件，保證進鑽和抽出過程中不引起塌孔，一般可選用沖擊鑽機、錨杆鑽機、回轉鑽機、洛陽鏟等，在易塌孔的土體中鑽孔時應采用套管成孔或擠壓成孔。

（2）注漿泵的規格、壓力和輸漿量滿足施工要求。

（3）混凝土噴射機的輸送距離滿足施工要求，供水設施能保證噴頭處有足夠的水量和水壓（不小于0.2MPa）。

（4）空壓機應滿足噴射機工作風壓和風量要求，一般可選用風量9m3/min以上，壓力大于0.5Mpa的空壓機。

6.3.2測放土釘軸線

（1）根據測量控制點，由專職測量人員按設計圖準确無誤地将土釘軸網放樣到現場。現場樁位放樣采用插木制短混加白灰點作為樁位标識；

（2）土釘位允許誤差：20mm；

（3）土釘位放樣後經自檢無誤，填寫相關測量資料。

6.3.3施工準備

（1）土釘支護施工前監理人員必須了解工程的質量要求以及施工中的測試監控内容與要求，如基坑支護尺寸的允許誤差，支護坡頂的允許最大變形，對鄰近建築物、管線、道路等環境安全影響的允許程度。

（2）土釘支護施工前監理、施工、測量、設計單位有關人員共同到場确定基坑開挖線、軸線定位點、水準基點、變形觀測點等，并要求施工單位負責加以妥善保護。

6.3.4工作面開挖

（1）施工單位根據設計規定的分層開挖深度按作業順序施工，在完成上層作業面的土釘與噴混凝土以前，不得進行下一層深度的開挖。當基坑面積較大時，允許在距離四周邊坡8m-10m的基坑中部自由開挖，但應注意與分層作業區的開挖相協調，不得超挖。

（2）當用機械進行土方作業時，嚴禁施工人員在邊壁出現超挖或造成邊壁土體松動。基坑的邊壁應采用小型機具或鏟鍬進行切削清坡，以保證邊坡平整并符合設計規定的坡度。

（3）支護分層開挖深度和施工的作業順序應保證修整後的裸露邊坡能在規定的時間内保持自立并在限定的時間内完成支護，即及時設置土釘或噴射混凝土。基坑在水平方向的開挖也應分段進行，一般可取10m-20m。同時要求盡量縮短邊壁土體的裸露時間。

6.3.5排水

（1）土釘支護宜在排除地下水的條件下進行施工，施工單位應采取恰當的排水措施包括地表排水、支護内部排水以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀态并減輕作用于面層上的靜水壓力。

（2）要求對基坑四周支護範圍内的地表加以修整，構築排水溝和水泥砂漿或混凝土地面，防止地表降水向地下滲透。靠近基坑坡頂處寬2m-4m的地面應适當墊高，并且裡高外低，便于徑流遠離邊坡。

（3）在支護面層背部插入長度為400mm-600mm、直徑不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支護面層，間距可為1.5m-2m，以便将噴混凝土面層後的積水排出。

（4）為了排除積聚在基坑内的滲水和雨水，應在坑底設置排水溝及集水坑。排水溝應離開邊壁0.5m-1m，排水溝及集水坑宜用磚砌并用砂漿抹面以防止滲漏，坑中積水應及時抽出。

6.3.6注漿

（1）在土釘鋼筋置入孔中前，應先設置定位支架，保證鋼筋處于鑽孔的中心部位，支架沿釘長的間距約為2m-3m左右，支架的構造應不妨礙注漿時的漿液自動流動。支架可為金屬或塑料件。監理員在土釘施工過程中需要随機抽檢。

（2）土釘鋼筋置入孔中後，采用重力、低壓（0.4-0.6MPa）或高壓（1-2MPa）方法注漿填孔。水平孔必須采用低壓或高壓方法注漿。壓力注漿時間在鑽孔口部設置止漿塞（如分段注漿，止漿塞置于鑽孔内規定的中間位置），注滿後保持壓力3-5min。重力注漿以滿孔為止，但在初凝前需補漿1-2次。

（3）注漿用水泥砂漿的水灰比不宜超過0.45-0.50，允許加入适量的速凝劑等外加劑用以促進早凝和控制泌水。施工時當漿體塌澆度不能滿足要求時可外加高效減水劑，但嚴禁任意加大用水量。漿體應攪拌均勻并立即使用，開始注漿前、中途停頓或作業完畢後均須用水沖洗管路。

6.3.7邊坡表面處理

（1）表層鋼筋網的鋪設要求

a) 鋼筋網應在噴射一層混凝土後鋪設，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm。

b) 采用雙層鋼筋網時，第二層鋼筋網應在第一層鋼筋網被混凝土覆蓋後鋪設。

c) 鋼筋網與土釘應連接牢固，監理員随機抽查。

（2）混凝土噴射要求

a) 混凝土的噴射順序應自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.8m-1.5m範圍内，射流方向垂直指向噴射面，但在鋼筋部位，應先噴填鋼筋後方，然後再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現空隙。

b) 在邊壁面上垂直打入短的鋼筋段作為标志，以保證施工時的噴射混凝土厚度達到規定值。當面層厚度超過100mm時，應分二次噴射，每次噴射厚度為50mm-70mm。在繼續進行下步噴射混凝土作業時，要仔細檢查預留施工縫接合面上的浮漿層和松散碎屑是否清除，如已清除，噴水使之潮濕。

c) 在噴射混凝土終凝2h後，現場施工人員應根據當地條件，采取連續噴水養護5-7d，或噴塗養護劑。

6.4噴射混凝土技術要求

6.4.1利用篩子、鬥檢查粗細骨料配比是否符合要求。

6.4.2檢查骨料含水率是否合格。

6.4.3按設計配比把水泥和骨料送入拌料機，上料要均勻。水泥：砂：石子，砼重量配合比水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，人工拌料時采用潮拌料，水泥、砂和石子應清底并翻拌三遍使其混合均勻。

6.4.4檢查拌好的潮料含水率，要求能用手握成團，松開手似散非散，吹無煙。

6.4.5速凝劑按水泥含量的2.5-4%在噴漿機上料口均勻加入。

6.4.6坍落度為80~120cm，混凝士到達施工現場後，應進行坍落度的檢查，實測混凝土坍落度與要求混凝土坍落度之間的允許偏差為±20mm；

圖6-5現場實測坍落度

6.4.7噴射混凝土施工前56天，每種拟用的外加劑至少作三次試塊試驗闆，試驗闆測定的噴射混凝土工藝質量和抗壓強度達到要求後，才能進行噴射混凝土施工。

6.4.8噴射混凝土作業應分段分片依次進行，噴射順序自下而上。

6.4.9噴射機應嚴格執行噴射機的操作規程，應連續向噴射機供料；保持噴射機工作風壓穩定；完成或因故中斷噴射機作業時，應将噴射機和輸料管内的積料清除幹淨。

6.4.10噴射混凝土的回彈率：洞室拱部不應大于25%，邊牆不應大于15%。

6.4.11噴射混凝土養護：噴射混凝土終凝2h後，應噴水養護；養護時間一般工程不得小于7晝夜，重要工程不得少于14晝夜；氣溫低于5℃時，不得噴水養護。

6.5标準試件制作及養護

6.5.1混凝士強度試件應在混凝士的澆築地點随機抽取。取樣與試件留置應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB50204中7.4.1條規定如下：

（1）每拌制100盤且不超過100m3的同配合比的混凝土，取樣不得少于次；

（2）每工作班拌制的同一配合比的混凝士不足100盤時，取樣不得少于一次；

（3）當一次連續澆築超過1000m3時，同一配合比的混凝士每200m3取樣不得少于一次；

（4）每一樓層、同一配合比的混凝土，取樣不得少于一次；

（5）每次取樣應至少留置一組标準養護試件，同條件養護試件的留置組數應根據實際需要确定。

圖6-6現場制作試塊

6.5.2标準試件養護

（1）同條件養護試件拆模後，應放置在靠近相應結構構件或結構部位的适當位置，并應采取相同的養護方法。

（2）同條件自然養護試件的等效養護齡期及相應的試件強度代表值，宜根據當地的氣溫和養護條件，按下列規定确定：

a) 等效養護齡期可取按日平均溫度逐日累計達到600℃時所對應的齡期，0℃及以下的齡期不計入；等效養護齡期不應小于14d，也不宜大于60d；

b) 同條件養護試件的強度代表值應根據強度試驗結果按現行國家标準《混凝土強度檢驗評定标準》GBJ107的規定确定後，乘折算系數取用；折算系數宜取為1.10，也可以根據當地的試驗統計結果作适當調整。

7、質量控制标準

7.1一般規定

7.1.1土釘牆應進行土釘位置、土釘長度、土釘直徑、鑽孔傾斜度、土釘牆混凝土面厚度及土釘抗拔力檢驗；

7.1.2砂、石子、水泥、鋼材等原材料質量的檢驗項目和檢驗方法應符合現行有關規範、标準；

7.2檢驗與檢測

7.2.1施工前應檢驗樁位，樁位偏差應符合《地基與基礎驗收規範》GB50202的規定；

7.2.2施工前應進行檢驗：使用預拌混凝土的，應有産品合格證和攪拌站提供的質量檢查資料；

7.2.3施工過程中應進行檢驗：灌注混凝土前，對已成孔的中心位置、孔深、孔徑及垂直度進行檢驗。

7.3土釘牆質量檢驗宜符合表7-1的要求

土釘牆質量檢驗标準 表7-1

8、檢驗與驗收

8.1施工層段的劃分是否符合施工方案的要求；

8.2檢查邊坡清理情況；

8.3檢查土釘牆的成孔情況：孔位、孔深、角度等；

8.4檢查土釘杆是否驗收合格；

8.5檢查土釘注漿情況；

8.6檢查鋼筋網連接情況；

8.7監督混凝土的噴射施工過程；

8.8檢查混凝土的試塊留置及養護，是否符合相關規定；

8.9進行邊坡的穩定性觀測；

8.10混凝土冬期施工時，檢查采取的混凝土防凍、養護措施是否到位；

9、常見質量技術問題防治

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