基坑土钉墙支护施工工艺探究

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2011-06-26 10:00 热度:

  摘要:土钉墙是一种利用经加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法,由于其施工灵活、成本较低、效率较高等优点,在深基坑支护工程中广泛使用。文章主要对土钉墙支护的施工工艺进行阐述,并联系具体工程实例综合性的分析相关施工内容。
  关键词:深基坑;土钉墙;支护
  土钉墙是土钉加固技术的总称,常被应用于基坑工程。为了保证基坑土钉墙支护工程的施工质量及顺利进行,首先要了解钉墙支护的应用现状和土钉墙工程的构造要求及设计步聚,以便设计出正确的土钉墙。
  1土钉墙支护应用现状
  土钉墙支护作为一种基坑支护方法,由于其具有施工速度快、施工设备轻便、材料用量少、工程造价低的优点,应用发展很快,目前在基坑侧壁安全等级为二级,三级的基坑工程中应用甚广。由于土钉墙支护为一种依靠土体强度、钉体、面层共同作用而保持边坡稳定的基坑支护方法,对天然土层强度有一定的要求,较适宜于黄土、地下水位以上粉土、粘性土等自立性较强的土层,对无天然粘聚力的松散状杂填土或地下水较高的场地不宜单独使用。对杂填土基坑开挖深度较小时采用打入林土钉,深度较大时一般采取预注浆处理,注浆处理后其粘聚力可从无提高到10kPa以上,能大大提高其自立能力;对地下水位埋深较浅,主要受大气降水或地下管道中渗漏出的生活用水补给的场地,一般采用注浆法组成防渗帷幕减少浅层地下水漏入基坑中,在基坑底布置排水沟,将坑水导入集水井,用水泵排至坑外。在坑壁设泄水孔,使土体中含水及早泄出,减少坑壁水压力等措施来保证土钉的顺利施工和基坑的安全。
  2土钉墙的构造要求
  土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和微黏结砂土的深基坑开挖支护;一般用于开挖深度不超过13m的基坑,在土质特别坚硬的黏土层中不宜超过15m。
  土钉墙土钉墙是由土钉、钢丝网喷射混凝土和加固后的原位土体三部分组成的,天然土体通过土钉的就地加固并与喷射混凝土面板相结合,形成一个类似的土质挡土墙,以此来抵抗墙后传来的水平压力,以保持基坑开挖面的稳定性,为了保证土钉墙支护的工程质量,在其构造上必须严格遵循相关设计规范要求,经过笔者总结,现将要求归纳如下几点。
  (1)土钉墙的坡度宜为1﹕0.3~1﹕0.7之间,钻孔直径宜为70~120mm。
  (2)土钉必须和面层有效连接在一起,常设以承压板和加强筋。
  (3)土钉钢筋宜用Ⅱ级以上的螺纹钢筋,直径宜为16~32mm,常用25mm,土钉的长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍,土钉间距为1~2m,土钉与水平面夹角为10°~20°。
  (4)喷射混凝土没计强度等级不宜低低于C20,喷射混凝土面厚度宜为80~200mm,常用100mm;并在混凝土表面喷上水泥砂浆,以防止雨水渗入坡内。
  (5)喷射混凝土面层中应配以钢筋网,钢筋网宜采用Ⅰ级钢筋,钢筋直径宜为6~10mm,钢筋间距宜为100~300mm,双向布置。
  (6)坡底挡土墙采用370m厚砖墙,墙高为1.5m,并埋入底部的土内500内mm。
  (7)在坡顶的混凝土硬化层内也满扎直径为6.5mm的钢筋,间距为150mm,同样为双向布置,混凝土厚度为100为mm,其目的是防止雨水从坡顶渗入坡内。
  3土钉墙设计步骤
  在了解土钉墙构造要求之后,接下来要对土钉墙进行设计,设计之前,有一个步骤很关键,那就是对基坑的现场勘察,主要对基坑四周地质状况、邻近建筑物基本信息,以及地下水详情进行了解,以作为设计土钉墙的重要参考资料。
  一般土钉墙设计包括以下几个步骤:第一,确定土钉墙的结构尺寸及分段拖工长度与高度;第二,设计土钉的长度、间距及布置、孔径、钢筋直径等;第三,设计面层和洼浆参数;第四,进行内部和外部稳定性分析计算;第五,进行构造设计及质量控制要求。
  在具体设计中特别是相关设计参数的计算,应该保证其参数的准确性,并严格实施各个步骤,以保证工程的质量。
  3土钉墙的施工
  土钉墙施工一般按如下流程进行操作。施工准备→测量放线→土方开挖→修理边坡→初喷→成孔→注浆→挂网→复喷。下面就主要施工步骤进行详细分析。
  3.1施工准备
  施工前的准备工作是施工顺利进行和工程质量的重要保证。要掌握可靠的地质资料,了解土的性质、地下水位情况、地下有无管线及基坑深度、坡度等因素;以确定土钉的直径、长度、间距等技术参数,进而制定切实可行的支护方案,并对基坑四周的地表进行修正,并设置挡水墙和进行硬化,并使其具有向外的坡度,防止地表水流人基坑。在水平方向合理的划分施工段,在竖向合理的划分施工层。
  3.2测量放线
  根据基础施工的要求,确定基坑边坡的下边线位置,并根据坡度大小、放出边坡的上边线。每层土方开挖完毕,并修整完边坡后,根据施工准备阶段制订的施工方案放出土钉的位置线,然后进行其它工作。
  3.3土方开挖
  基坑开挖应按设计要求分段开挖,分层开挖高度由设计要求土钉的竖向距离确定,超挖不低于土钉向下0.5m;分层开挖长度也宜分段进行,分段长度按土体可能维持不塌的自稳时间和施工流程相互衔接情况而定,一般可取10~20m。
  3.4修理边坡
  在挖土过程中及时进行侧壁的修补,保证坡度满足施工要求,同时此项工艺直接关系到面层喷射混凝土的质量和材料耗用量,因此要严格按要求施工。
  3.5初喷
  一般情况下,为了防止土体松弛和崩解,必须尽快做第一层喷射混凝土。根据地层的性质,可以在安设土钉之前做,也可以在放置土钉之后做;对于临对性支护来说,面层可以做一层,厚度50~150mm;面对永久性支护则多用两层或三层,厚度为100~300mm。喷射混凝土强度等级不应低于C15,混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。喷射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm,通常为10mm。
  3.6成孔
  钻孔方法与土层锚杆基本相同,可用螺栓钻、冲击钻、地质钻机和工程钻机,当土质较好,孔深度不大亦可用洛阳铲成孔。采用人工机械一起作用的方法,钻孔下倾角度为15°~25°,采用风钻的方法进行,成孔的尺寸允许偏差为孔深±50mm;孔径±5mm;孔距±100mm。
  3.7注浆
  土钉注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆。水泥砂浆的水灰比宜为0.5,水泥砂浆配合比宜为1:1~1:2(重量比),水灰比宜为0.38~0.45。水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀,随拌随用,一次拌合的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。注浆作业前应将孔内残留或松动的杂土清除干净;注浆开始或中途停止超过30min时,应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路;注浆时,注浆管应插至距孔底250~500mm处,孔口部位宜设置止浆塞及排气管。土钉钢筋插入孔内应设定位支架,间距2.5m,以保证土钉位于孔的中央。
  3.8挂网
  上道工序完工后,按设计要求,将一定直径的钢筋。按一定网距焊接,固定于坡面之上;同时,在危险坡上的土钉之间用金属件(如槽钢等)连接在一起,以进一步加强支护强度。
  3.9复喷
  挂网后,整个坡面复喷混凝土,其喷射厚度要求达到设计要求。
  以上分析是一个比较完善的土钉墙施工流程,但在具体工程施工时可以根据工程实际,调整相关施工步骤的顺序,以优化土钉墙施工质量。 
  4实例分析
  4.1工程概况
  该建筑工程,地下2层,地上16层,高45m,为框架一剪力墙结构,筏板基础,建筑面积33000m2,其基坑东西长45.8m,南北宽17.5m,基础埋深约l0m。本工程西侧、北侧场地较为宽敞,拟建工程分别距城市道路及既有建筑约为36m和42m,而东侧、南侧场地极为狭窄,仅距围墙3~5m,但围墙外既有建筑均较远,不必考虑基坑开挖对相邻建筑的影响。
  该区地貌地势较平坦,西部略低,据地质报告,边坡范围场地土层自上而下依次为:①杂填土,褐色或黄褐色,松散,平均厚约4.2m,主要由建筑垃圾及生活垃圾组成;②粉土,可塑,厚6.3m;③粉砂,浅黄,可塑~软塑状,湿度饱和,厚4.5m。地下水属潜水类型,水位较深,位于基底以下3m左右,因此基坑开挖不考虑地下水的影响。
  4.2土钉支护设计
  土钉采用梅花形布置自上而下共设7道,孔径1l0mm,第一道钉自坡项标高以下1.6m开始布置,水平间距为1.6m;第二道土钉峰向间距和水平间距为1.4m及1.3m;其余土钉坚向间距和水平间距均为1.3m。土钉与水平面倾角设为8°,第1、2、3、4道土钉钢筋采用Φ18,第5、6、7道土钉钢筋采用Φ22,土钉墙剖面具体尺寸详见图1。
  QQ截图20110626100324.jpg
  图1土钉墙剖面图
  4.3土钉墙支护施工
  本工程采用挖掘机开挖,开挖时,挖掘机应离预定边坡线0.4m以上开挖,以保证土方开挖少扰动边坡壁的原状土,按4.2m、3.3m、2.5m三个阶段进行开挖,开挖后,用人工及时修整。
  边坡修整后,立即喷射第一层砼,厚度为40mm;放坡面要及时做水泥砂浆护坡。
  土钉成孔后要及时将土钉(连同注浆管)送入孔中,沿土钉长度每隔2.0m设置一对中支架。
  注浆时先高速低压从孔底注浆,当水泥浆从孔口溢出后,再低速高压从孔口注浆。
  为保证面层能与土钉连接可靠,按土钉布置间距增设Φ16的加强筋,并将加强筋与土钉焊接l0d以上。
  4.4基坑排水
  基坑四周支护范围内的地表须加整修,构筑排水沟和硬化地表,防止地表降水向地下渗透。禁止地表水灌入基坑。在坑底设置排水沟和集水坑。排水沟距离边壁1m。坑中积水及
  时抽出。
  4.5施工监测
  本工程对边坡支护的施工全过程进行了位移日观测,目的是及时掌握十钉墙位移速率的变化和位移累积总量,以便采取措施对其稳定性进行控制。由于严格按设计要求分层进行开挖支护,未出现异常现象,整个土钉施工开始至边坡开挖到底,坡顶位移在l0mm以内。
  5结语
  通过对基坑土钉墙支护施工基本步骤的介绍及实例分析,可以说对基坑土钉墙支护施工有了个整体性的了解,但在具体工程施工中还应根据实际情况采取不同的措施,比如施工的步骤、施工材料的选择等内容,根据施工规模、地质条件、周边环境的不同会有所不同,所以要详细的分析工程的各个参数,以保证施工的质量。
  参考文献:
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  [2]J6J120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
  [3]685007—2001,建筑地基与基础设计规范[S].
  [4]通振远.土钉墙支护技术在深基坑中成功运用[J].致富天地,2009,(6).
  

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