土钉墙锚固支护技术

土钉墙锚固支护技术（精选十篇）

土钉墙锚固支护技术 篇1

关键词：土钉墙,锚固,支护技术,桥梁工程

0 引言

一般来说, 土钉墙锚固支护技术隶属于原位土加筋技术, 在将一根钢筋安装在土体成孔位置处的基础上, 在一定的压力条件下将水泥浆材料注入其中, 进行喷射混凝土面与钢筋网片的合理编制, 通过钢筋跟土体相互之间的共同作用, 实现对土体所存在的抗拉以及抗剪强度较低的弱点的有效弥补, 强化土体稳定性, 旨在开挖土体时保障边坡具有较强的安全稳定性。

1 土钉墙支护所具备的相关特点

该种支护技术能够最大限度、尽可能保持、显著提高地将基坑边壁土体结构所固有的力学强度充分利用起来, 使得土体荷载能够演变成为支护结构体系的一个部分。在高压气流的不断作用下, 喷射混凝土能够以高速状态喷向土层表面位置, 使土层跟喷层之间可形成嵌固效应, 伴随着土层的不断开挖构成全封闭支护系统, 且嵌固层跟喷层针对表层土而言均能够起到良好的保护加固作用, 预防其遭遇雨水冲刷以及过度风化, 规避局部脱落与浅层坍塌情况的出现, 确保隔水防渗。土钉的特殊控压注浆能够充分改善被加固介质的物理力学性能, 促使其构成新地质体, 所形成的新地质体内固段能够实现在滑移面以外的土体内部深入固定, 其的外部固定端则能够与喷网面层有效地联结成一体, 将存在于边壁的不稳定倾向转移给内固段, 或者是内固段附近位置, 使之得以消除。除此之外, 钢筋网具备有更为良好的柔韧性与整体性, 其能够针对喷层跟土钉内部的应力分布实施合理调整。

2 结合实例分析土钉墙锚固支护技术在桥下护坡滑塌处施工中的应用

实例桥梁原有设计中所选用的主桥台背回填材料是低限粉质砂性土, 该种材料容易发生滑塌问题, 具备有较差的粘结性。针对该种情况, 在充分考虑现代高速公路通行能力的基础上, 拆除旧护坡结构, 并且采取有效的分层削坡手段, 利用花管土钉对其进行适当的锚固施工作业;在此过程中, 还要挂上双层的钢筋网片, 然后再进行混凝土喷射作业, , 其目的在于是原有的结构更加的牢固、稳定, 能够充分发挥其防御保护作用, 获取便捷安全的施工效果, 保障边坡稳定可靠性能, 使得施工质量得以优化提升。

2.1 方案设计

1) 采用花管形土钉, 以10度角为准, 将其挤压入土层之中, 并在花管中适量的注入一定浆液, 使其与周围的土体能够有机的结合成一个整体, 并保证扩散半径在120cm范围之内;

2) 对于英语的花管土钉而言, 其纵横间距以1.2m为宜, 呈梅花形布设;

3) 对于坡面而言, 其应当挂上双层的钢筋网片, 而且在其表面的混凝土喷射厚度应当保持在100mm左右;

4) 在第二和第四道上, 应适当的安装一些槽钢, , 并用型号为M 14的螺母对其进行有效的固定;

5) 加固范围为K0+242~K0+290。

2.2 选择材料与材料配合比设计

2.2.1 选择材料

水泥——该工程中用到的是鹿泉市曲寨牌通硅酸盐水泥, 该品牌该种型号性能充分符合我国现行的规范要求。

砂——该实例工程选用的是正定中砂材料, 其细度模数是2.5, 其含水率通常被控制在百分之五到百分之七的范围内。

骨料——该实例工程施工所选用的骨料为黄岩碎石, 级配如下图所示。

外加剂——该实例工程选用的外加剂为石家庄万隆新科建材厂生产的WFC-9速凝剂, 通过检验以后可知该材料能够充分满足我国现行的规范设计要求。

水——选用饮用水, 经过检验之后可知其能够充分符合具体的硫酸盐含量与PH值要求。

2.2.2 配合比

水泥跟砂石之间的重量比值是1:2:2;实际的砂率为50%;水灰比值是0.45;具体的速凝剂掺入量为3%。

2.3 施工技术措施

土钉墙锚固支护施工工艺为脚手架搭设、边坡整修、排水孔安装布设、第一喷射混凝土、锚杆钻孔和注浆、制作钢筋网和挂网 (操作。搭设脚手架时, 在开始实施之前需针对现有边坡的实际稳定状况展开观察, 保障安全之后方可开始施工活动, 需在稳定坚硬的基地位置处放置钢管支架立柱, 立柱间距保持1.5m, 横杆高度控制在1.8m, 架子宽度设定为1.2m~1.5m的范围, 旨在充分满足实际的施工需求, 此外需确保脚手架的牢固与稳定;因为现有边坡尚不平整且较为松散, 这就需要将其上的砂石浮土及时清理干净, 在保证坡面光滑的基础上运用高压水实施受坡面冲洗, 并清刷或者是支补加固边坡局部的不稳定处, 针对所出现的较大裂缝实施勾缝与灌浆处理, 将一定数量的泄水孔安置于边坡的坡脚以及松散空洞位置处;进行混凝土喷射作业之前需将破面清理干净, 并润湿土层表面, 使用气腿式凿岩机钻孔, 锚杆选取花钢管, 实施梅花形布置, 在锚孔中注入水泥砂浆的时候需使用1:1的压力泵设备, 在此需要注意的是注浆过程中需确保砂浆饱满, 规避里空外满情况的出现;挂网时需根据实际规格进行钢筋网编织, 需保障分布均匀跟绑扎牢固, 完成后, 在锚杆交接位置, 应当进行有效的焊接操作, 这样可以确保混凝土喷射过程中的钢筋稳定性。实践中, 为保证钢筋网保护层的厚度, 应当使钢筋网紧贴在混凝土的表面上;在最后一次喷射过程中, 混凝土终凝大约两个小时以后, 应当实施喷水养护操作, 每天四次喷水, 养护时间不少于一周, 若养生过程中出现裂缝、剥落以及色泽不均等等情况, 则需实施原因分析, 有针对性地采取相应措施展开修补。

4 结论

综上可以知道, 在桥下护坡滑塌处施工中有效地运用土钉墙锚固支护技术能够实现边坡稳定性的优化提升, 强化桥下边坡的抗变形刚度与实际的结构强度, 这就需要严格遵循相关规范准则, 合理选择原材料及其配比, 展开优化设计, 按流程进行施工, 严把质量关。

参考文献

[1]刘凤英, 张永亮.复合土钉墙支护体系在基坑工程中的应用[J].内蒙古科技与经济, 2011 (1) .

[2]姜峰.土钉墙支护技术在已挖完基坑工程中应用[J].黑龙江科技信息, 2009 (4) .

土钉墙支护稳定分析与施工技术探讨 篇2

【关键词】土钉墙；施工要点；位移观测；稳定分析

【Abstract】The principle of soil nail wall shoring systems are introduced， and key points in main working procedure of construction are discussed according to engineering project. The reasons for base hole stability are analyzed on the basis of the observation for displacement of base hole and the experiment for the up-lift resistance of soil nail. What's more， some suggestions for the construction of soil nail wall are put forward， which may benefit from design and construction of soil nail wall.

【Key words】Soil nail wall；Key points for construction；Observation of displacement；Stability analysis

1. 引言

土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡土墙以来抵抗墙后土压力的一种支护结构。在工作机理上它是由高强土钉，网喷混凝土面及原状土三者共同受力，来维护基坑边坡的土体稳定。土钉墙支护技术，很好地增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方的性质，有利于安全施工。在工艺上，采用了边开挖边支护的方法，工作面不受限制，与其它支护相比，施工速度快，工期可缩短50%以上，用料省、节约造价可达60%左右。因此它在公路交通，水利建设，建筑工程等行业中应用越来越广泛。

层，其地下室基坑采用土钉墙支护方案，基坑开挖深度为6.15m。

2.1工程地质情况。开挖深度范围内地质特征分层描述如下：

①杂填土：灰黄色，以碎石块、粘性土等组成；松散稍密；层厚0.2～1.5m，全场分布。

②粘土：灰褐色，含铁锰质斑点，少量腐植物碎屑，可～软塑，层厚0.4～1.8m，局部缺失。

③淤泥：青灰色，含少量粉细砂，腐植物碎屑，零星贝壳残片，土性呈流塑，层厚13.0～15.4m，全场分布。

以上各土层物理力学指标如表1：

2.2设计情况。计算软件采用北京理正软件研究所“理正深基坑支护结构设计软件”F-SPWV4.33，基坑重要系数 ，基坑周边施工荷载 q0=15KPa，其土钉墙设计主断面如图1。

2.3.1土方开挖。

（1）本工程土钉主断面处土方开挖分四个层次，第一层挖深1.3m，水平分段长度不大于12m进行跳挖，边挖边进行支护施工。第一层支护完成后再进行第二层土开挖，第二层每段开挖长度不得超过10m，挖深2m。第三层土挖深2m，第四层土挖深0.85m，每段开挖长度不超过6m。

（2）当土方开挖至标高-6.45m处，开挖时采用“五边”法，即边挖土，边凿去工程桩上部多余桩长，边铺片石基层，边浇混凝土垫层，边砌地梁和承台砖胎模。这样既能加快工期，又保护基坑土体不长期暴露，有利于基坑稳定。

2.3.2锚杆制作。本工程锚杆施工部位为淤泥土，机械成孔较为困难，故锚杆制作因地制宜。其制作方法：杆头采用150铁质锥形扩孔头，杆身采用48×2.5焊接钢管，在钢管外壁上钻3排梅花形直径8mm的出浆孔，沿杆长方向每300mm设一个。杆端1m处为自由段不开孔，用止浆编丝袋隔开，每孔前焊20mm长10钢筋头，在锚杆压入土体时减少淤泥土进入杆内，同时可增加握 窠力，锚杆长度按设计进行断料，管与管对接时外围均布314，L=140mm单面焊接。（详见图2）

2.3.3锚杆注浆和砼墙施工。本工程注浆砂浆配合比为水泥：砂：水=1：0.3：0.5，每米锚杆注浆必须大于30Kg水泥，采用低压（0.4～0.6MPa）方法注浆裹管。注浆分三段，第一段压力注浆时应用32高压管直通入管底注浆；拔出注浆管3m，进行第二段注浆，再拔出3m，进行第三段注浆，直至达到注浆量与注浆压力要求。土钉墙厚100mm，分二层施工，第一层厚70mm，在人工修整边坡后，直接喷射在泥土侧壁，之后铺设6.5@250×250双向钢筋网及14骨架钢筋，然后喷射厚30mm的第二层混凝土。

3. 土钉墙基坑稳定分析

3.1支护观测及失稳处理。支护观测主要内容为支护结构位移的量测和肉眼观察地表开裂情况，本工程基坑周围共设23个观测点，在基坑施工中，每天观测一次，其第46次观测位移累计数据如表2：

观测数据可知，最大位移发生在7#～9#点，最大水平位移达202mm，垂直位移364mm，已超出变形许可范围，同时用眼观测此段基坑周边已出现裂缝，因此作如下处理：

（1）卸掉此段基坑周边土，以减轻土体主动土压力。

（2）基坑内壁堆积砂包，以减少侧壁进步位移。其它部位，部分位移虽然较大，但观测时，变形已基本稳定，地表无明显裂缝，坑壁无坍塌，总体稳定性良好，基坑围护是安全的，可不作处理。

3.2锚杆抗拔试验。

（1）为检测锚杆抗拔力，确保土钉墙质量，选取一组三根（编号为S1#、S2#、S3#、）锚杆进行抗拔试验。

（2）参照基坑土钉支护技术规程，CEC96：97的规定，采用以下方案进行试验。

选用设备：加载设备利用上海千斤顶厂生产的QFZ450-25型的油压张拉千斤顶，一只行程为50mm的位移计观测锚头的变位情况。加载压力及位移观测由武汉岩海技术开发有限公司研制的RS-JYB静载荷测试仪显示与记录。

（4）试验方法：分五级加载，每级荷载17/16KN，要求最大加载力为84KN，试验过程中每级加载后，第0，1，6，10min测读一次变位数据，若同级荷载作用下1min与10min的位移增量小于1mm，即可施加下一级荷载；否则应保持荷载不变继续测15，30，60min的位变，若6min与60min的位移增量小于2mm，可进行下一级加载，否则即为达到极限荷载。

（5）试验成果：综合试验锚杆的荷载一位变一时间关系，汇总有关数据如表3～表5：

（6）从试验的结果分析，本次的S1#、S2#、S3#锚杆的抗拔极限力为68KN，均未达到最大极限植84KN。

3.3位变原因分析。根据基坑位移观测点位变偏大及抗拔试验极限承载力偏低的情况，分析其原因如下：

3.3.1设计原因。

3.3.1.1土钉抗拔承载力基本要求： Tuj1.25γ0Tjk

3.3.1.2本工程基坑侧壁安全等级为二级，按相关规范取 γ0=1.00

3.3.1.3土钉抗拉荷载设计值： Tuj=1rsπdnj∑qsikli

3.3.1.4受拉荷载标准值： Tjk=ζeajksxjszj/cosαj

3.3.1.5第j根土钉位置的基坑水平荷载标准值：

eajk=[q0+∑rihi+∑r'ih'i]×tg2（45°-φk2）

ζ=tgβ-φk2[1 tgβ-φk2 -1 tgβ ]/tg2（45°-φ2）

式中：

rs ——土钉抗拉抗力分项系数，取为1.3；

dnj——第j根土钉锚固体直径；

qsik ——土钉穿越第j层土体与锚固体极限摩阻力标准值；

li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。

破裂面与水平面的夹为 β+φk2。

ζ——荷载折减系数； sxj、szj——第i根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；

aj——第j根土钉与水平面的夹角；

β——土钉墙的坡面与水平面的夹角；

φk——第i层土体的内磨擦角。

q0——基坑周边超载值；

ri——地下水以上第i层土的重度

hi ——地下水以上第i层土的厚度

r'i ——地下水以下第i层土的浮重度

h'i ——地下水以下第i层土的厚度

3.3.1.6根据土体力学指标及相关数据，代以上公式，支护主断面的从上到下六根土钉的受力情况如表6（土钉抗拉承载力计算简图见图3）。

本工程锚杆制作时，锥形扩大头直径采用89，采用0.4～0.6 MPa 压力注浆，据监理施工记录，第一排锚杆注浆量可达到每米锚杆30Kg水泥用量，其余锚杆均未达到注浆量要求，由此可知，土钉锚固体直径亦未能达到设计要求，造成土钉实际拉拔力降低，形成基坑位移偏大。

4. 结语

（1）土方分层分段跳挖是土钉墙施工的一大特点，是确保支护安全的关键，施工时严禁乱挖或一挖到底。

（2）土钉锚杆每米水泥灌注量是施工中重要指标，本工程由于施工时土钉孔径太小，造成水泥灌注量不足。因此注浆时要确保水泥用量，使得土钉锚固体直径达到设计要求，以保证土钉的抗拔承载力。

（3）根据地质实际情况，应验算土钉抗拔力，以确定合理的锚杆长度和孔径，避免因土钉抗拔力不足引起基坑位移过大。

参考文献

[1]曾宪明、黄久松、王作明等编 土钉支护设计与施工手册 北京：中国建筑工业出版社.

[2]江正荣主编 基坑工程便携手册 北京：机械工业出版社.

[3]建筑基坑支护技术规程，JGJ120-99 北京：中国建筑工业出版社.

[4]建筑基坑工程技术规范，YB9528-97 北京：冶金工业出版社.

[5]浙江省建筑设计院主编 建筑基坑工程技术规程DB33/T1008-2000 J10036-2000 浙江：浙江标准设计站出版.

浅析复合土钉墙支护技术 篇3

土钉支护在国内基坑支护工程中的应用是在20世纪90年代中期开始的, 至今已经发生过很多起土钉支护边坡的坍塌事故, 土钉支护边坡的变形、开裂和下陷等现象更是时有发生, 由此对周边道路、建筑物、地下管线的影响所引起的投诉和纠纷, 已经影响到该技术的进一步推广和应用。

因此, 在土钉支护技术的基础上, 一些学者和工程技术人员提出了复合土钉墙支护技术。复合土钉墙支护技术是以土钉墙支护为主, 辅以其他补强措施以保持和提高土坡稳定性的复合支护方法。目前复合土钉墙支护技术的加固部分主要有土体超前加固法和结构加固法。它针对不同点饿场地条件和地质条件, 采取因地制宜、灵活多变的组合支护结构, 保持了传统土钉支护的优点, 克服了传统土钉支护的固有缺陷。

2 复合土钉墙的形式

复合土钉墙支护是把土钉与其他支护形式或施工措施联合应用, 在保证支护体系安全稳定的同时满足某种特殊的工程需要, 如限制基坑上部的变形、组织边坡土体内水的渗出、解决开挖面的自立性或阻止基坑地面隆起等。主要有以下几种形式:

2.1 土钉与止水帷幕 (止水土桩) 配合使用。

进行土钉、防渗墙联合支护, 可有效解决传统土钉支护工艺无法在地下水位以下是该的难题, 且利用搅拌桩与土钉共同作用, 产生良好的抗渗性和一定强度, 解决基坑开挖后存在临时无支撑条件下的自立稳定问题, 避免了土钉支护无插入深度的问题。利用其挡土墙的作用, 可适当减少土钉布置的数量和密度, 以降低工程成本。根据工程具体情况, 止水帷幕可采用深层搅拌桩、高压旋喷桩等水泥土桩形式, 并应在基坑开挖前进行施工, 然后分层开挖进行土钉墙支护。支护时应先用水钻或麻花钻成孔, 穿透帷幕桩, 通常采用机械打入钢管作为土钉。

2.2 土钉与预应力锚杆 (锚索) 配合使用。

该形式可有效解决土钉支护变形大的问题。通过预应力锚杆将被加固区锚固于潜在滑移面以外的稳定岩土体中, 锚杆的预应力通过锚下承载结构和支护面层传递给加固岩土体, 其预应力在被加固岩土体中产生压应力区, 大大减小了塑性区的范围, 延缓了滑移面的形成和岩土体的破坏, 有效控制了基坑的变形。增加了基坑的稳定性。

2.3 土钉与超前锚杆 (预支护微型桩) 配合使用。

一般有超前垂直打入的注浆钢管做成, 钢管直径较小, 施工时易打入土中, 施工方便, 速度快, 起作用是解决基坑分层开挖后无支护条件下的自立问题。通常在基坑开挖前, 在开挖线外垂直打入, 在钢管内高压注入水泥浆, 形成沿基坑开挖线以一定间距分布的一组微型桩。基坑分层开挖进行土钉支护, 并与超前锚杆联成一个整体。当支护工程土质较好、安全性较高时也可采用木橼、槽钢或未注浆的钢管作为超前锚杆。

2.4 土钉与混凝土灌注桩、加筋水泥土、内支撑等其他支护形式配合使用。

在外部荷载大、基坑安全性低的某些基坑工程中, 可采用此方法。比如在止水帷幕的水泥土桩上进行插筋, 应用目前比较成熟的基坑支护SMW工法, 可以有效提高水泥土的抗剪、抗弯强度, 在止水的同时起到挡土作用, 并结合土钉墙支护, 大大提高了基坑的安全性。

3 复合土钉墙支护结构及施工工艺

3.1 土钉支护部分构造及施工

3.1.1 土钉。

土钉在整个符合结构中发挥着重要的作用, 它有效地增大了土体的抗剪强度, 使本来松散的土体变成整体性比较强的类似加筋土的复合体。当土钉置入土体后, 由于钉土之间产生相对位移, 从而在钉土之间产生摩擦力, 土钉依靠钉土之间的摩擦力分担了超出原状土所能承受的过大的应力, 这种应力转移和分布可以大大推迟和延缓土体的塑性流动和滑塌。

3.1.2 喷射混凝土面层。

喷射混凝土面层可以使分布在土体中的土钉协调工作, 一旦局部一个或几个土钉达到极限状态, 通过面层可以转移到其他土钉上去, 限制了坡面的鼓胀和局部塌落, 保持坡面的完整性, 并有效防止了雨水的冲刷。

3.1.3 排水系统。

地下水对土钉墙施工及其耐久性是非常主要的。开挖面上的渗水量太大可诱发施工期间开挖面的稳定问题, 增大对喷射混凝土面层的压力, 同时还不能形成令人满意的喷射混凝土施工面层。土钉墙的排水措施包括土工织物面层排水、浅层聚氯乙烯 (PVC) 排水管和排水孔、表面集水和截水明沟, 以及表面防水等。施工前在地面设置排水沟引走地表水, 坡顶部位应进行硬化处理, 以防止地表水向下渗透。随着向下开挖和支护的进行, 在面层上可根据开挖土层含水情况设置必要的泄水孔, 以便将喷射混凝土面层背后的水排走。

3.2 辅助加固部分的构造及施工。

3.2.1 止水帷幕。

当对基坑有防渗要求时, 为防止因基坑周围地下水位下降而引起地面沉降, 工程中通常采用深层搅拌桩或高压旋喷桩做止水帷幕。止水帷幕作为临时挡墙和隔水帷幕, 避免了土体开挖后由于土体深水引起土体强度降低, 以至不能临时直立而失稳以及基底隆起、管涌等问题。

深层搅拌桩只是帷幕适用于黏土、淤泥质土和粉土地基。对于含有高岭石、蒙脱石等黏土矿物的土层, 加固效果较好;而对含有伊利石、氯化物和水铝英石或有机质含量高、p H值较低的土层, 加固效果较差。

3.2.2 超前微型桩。

土钉与微型桩结合的方式适用于土质松散、自立性较差、对基坑没有防渗止水要求或地下水位较低, 不需要进行防渗处理的地层情况, 对增强土体自立性、增加边坡稳定性以及防止坑底涌土十分有利。

3.2.3 预注浆处理。

在基坑开挖前, 沿开挖面超前竖向钻孔或打入注浆管把浆液均匀地注入基坑开挖边线外侧上部的松散土体中, 浆液以填充、渗透、挤密等方式将原来松散的土里或裂隙胶结成一个整体, 从而改善土体的物理和力学性能, 提高基坑开挖时该部分土体的自稳能力。

3.2.4 超前土钉支护。

对于较松散的土层或含水量较大的土层, 当开挖后土层不能形成自稳的工作面时, 需对开挖的工作面做超前支护。工程中通常采用超前土钉支护, 即在开挖下一层工作面前通过人工的方法向下一支护层打入超前土钉, 超前支护下一层, 提高该层在土方开挖和土钉支护施工期间的自稳能力。

3.2.5 预应力锚索 (杆) 。

对于基坑周边变形要求比较严重的情况, 单独使用土钉支护往往造成基坑边坡侧向位移过大, 影响周围建筑物的正常使用。采用土钉与预应力锚索 (杆) 组合支护技术, 是符合土钉支护常用而有效的支护形式, 可以较好地解决此类基坑的支护问题, 有效地控制基坑变形, 大大提高边坡的整体稳定性。

结束语

土钉墙锚固支护技术 篇4

关键词：深基坑 土钉墙支护技术 施工

随着经济发展，人们生活水平的提高，建筑行业的高层、超高层逐渐增多，基坑深度也在增加，促成了深基坑工程施工技术的不断进步，土钉墙支护技术由于具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，经济等优点在深基坑围护中得到广泛应用。

一、土钉墙支护技术概述

在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙及其复合支护以及经济实用、安全可靠的特点优势正逐渐得到越来越广泛的运用。利用土钉墙作为深基坑支护的施工技术，以其独特的受力性能，良好的技术经济效果，被越来越多地使用于工程项目中，并取得了明显的技术经济效益。

土钉墙是一种原位加固土技术，就其作用机理而言，既不同于桩、墙围护结构体系，又有别于水泥土重力式挡墙，它对土坡稳定的主要作用是注浆土钉通过置换和护渗，改变土体性质，土钉与土体间相互作用，土钉自身承受拉、压、弯、剪及面层土压力，有效地提高土体的抗剪强度和整体“刚度”，土钉在“土钉墙”复合体内犹如钢筋网架一样，具有骨架作用，并与土体形成一个完整的整体，如同挡土墙那样共同承担土压力和外荷作用，制约边坡变形，从而使开挖边坡稳定。在复合体内，外来荷载主要由土钉承担，并在复合体内起着应力传递和均匀扩散的作用，使所受外来荷载能均匀地传递扩散。土钉与喷射坡面的固化水泥浆相结合，能有效地限制坡面土体侧向变形，加强边坡约束。因此，在这种支护形式中，计算分析必须注意满足复合体特定的内部和外部稳定性验算。对变形有严格要求的护坡工程，土钉墙应做变形预测分析，符合要求后方可采用，土钉墙技术适用于在地下水位较低或坑外有降水基坑土体加固，不宜兼作截水结构，也不宜用于没有临时自稳能力的软弱土层。

二、土钉墙施工工艺

（一）土钉墙支护施工工艺流程

挖土→整理坡面→初喷→打孔眼→插杆→灌注→挂网→复喷。

（二）施工准备

（1）技术准备：组织技术人员熟识工程勘察报告、设计图纸、图纸会审纪要；技术人员要向工长和各工序负责人进一步进行技术交底，明确施工要求和质量控制的重点和难点。

（2）人力和物力准备：调配精良的管理、技术人员组建施工项目部；调查、比选钢材、水泥、地材等供应商，择优选定；做好施工设备的检修、零配件的采购工作，确保设备的完好率；做好机具、杆具的加工和修配工作；做好工程材料的订货、采购、运输、进场工作。

（3）施工现场准备：合理地规划和布置施工现场；检查临时性的生产生活设施是否满足施工需要：施工设备辅助设备的进场、组装和试运转。

（三）施工方法

（1）测量放线：根据基坑开挖图放出基坑开挖上口线，并在场区四周围作标记，以备开挖后测放边线。

（2）土方开挖：开挖作业要分层开挖，分层支护，边开挖边支护，即前一层土钉完成注浆1天以上方可进行下一层边坡面的开挖，把土方开挖和支护施工密切配合，使开挖进程和土钉墙施工形成循环作业；土方的开挖应严格地遵循分段的原则，一般作业段长度应控制在10m以内，也应严格地遵循分层方法，严禁超挖，达到控制土体的初始位移。

（2）修坡：开挖之后，为尽量缩短边坡土体的裸露时间，在边坡修整完后应立即喷射基层混凝土。一般在7天后土钉墙固结可以达到足够强度，然后进行下一层土体的开挖，而且边坡修整应采用人工，这样，一方面增加混凝土面层与土体的粘聚力，确保挂网及喷砼的质量，另一方面也保持了坡面平整。

（3）安设土钉：安设土钉前，可以采用冲击钻等成孔，如击入的是钻孔注浆土钉，对于注浆钢管要设置注浆口，并在注浆口的附近焊接角钢支架，以减少地基土进入注浆管内及注浆土钉有足够的直径，同时要保持一定的倾斜度；同时，钢管击入过程中不可避免地将地基土挤入注浆钢管内，为确保土钉的注浆质量，在土钉注浆前应对钢管实施清孔。

（4）铺设钢筋网：将钢筋拉直，钢筋网片按照设计要求绑扎连接，其长度及相临搭接接头错开长度符合规范要求，如果有不能满足规范要求的，必须用焊接，焊缝长度也要符合规范要求。绑扎钢筋网时要留好搭接钢筋，钢筋网与下层钢筋网要搭接，长度为25倍钢筋直径，钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设，钢筋与坡面的间距宜大于20mm，钢筋网与土钉锚固装置要连接牢固，喷射混凝土时钢筋才能不晃动。钢筋网检查合格后要及时进行隐蔽验收。

（5）基坑施工监测：在施工建设中，基坑的安全是施工的关键。为此，要随时掌握开挖及支护施工整个过程中边坡的动态变化，对支护施工过程要严格实施基坑监测，并把获得的变化信息通过修改设计反馈到施工工作中去，以指导施工正常进行。在土钉墙施工前，应预先在坡面上设置恰当的观测点，监测主要针对坡顶水平位移和坡顶沉降。沿基坑边约每5～10m设一个测点，基坑开挖期间，每天测一次，正常情况下3一10天测一次。当观测土体位移的当日最大水平位移量超过60mm时，应采取有效的施工措施，如可以加长土钉长度等以确保土钉墙的安全；基坑沉降观测也应在控制范围内，保证基坑附近的建筑物处于安全、稳定的状态。

（四）施工质量管理技术措施

（1）严格按土钉墙工艺流程进行施工，严把工序质量关，工序岗位人员先自检合格后，施工人员、质检员进行抽检，层层负责，严把质量关。

（2）土钉主体用材和挂网用材，要有厂家质保书。

（3）注浆和喷射用水泥，要有厂家质保书，并提供成分化验单；喷射砼采用R425级早强型硅酸盐水泥。采用坚硬耐久的中、粗砂和坚硬耐久的卵石或碎石，子最大粒径不宜超过8mm；喷射砼、注浆用水，不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不使用污水及酸性水。

（4）喷射砼面层外观要平整，应无侵入净空、空鼓、开裂、露筋。

（5）铺设钢筋网前，应先调直钢筋，网格尺寸应符合设计要求，网格为正方形布置，钢筋网搭接可采用焊接或绑扎。

（6）施工中要及时收集资料，认真填写各项原始记录，按设计要求进行认真检查、核对。

（7）根据土钉墙工艺的要求，严格控制注浆、喷射砼配合比。

（8）严格按土钉墙施工操作程序施工，前一道工序施工完毕后，必须经现场技术人员检查合格后，才能施工下一道工序，特别是隐蔽工程要待验收签字之后才能施工。

（五）施工安全管理措施

（1）制定安全生产责任制，明确项目经理为项目安全生产第一责任人，对有关的管理、执行和检查人员都明确具体职责，做到分工明确，各负其责；

（2）制定基坑专项施工方案，分析确定危险部位和过程，并制定相应的应急措施，使这些危险部位和过程能得到有效控制；

（3）坚持“安全第一、预防为主”的方针，加强对职工的安全教育，并体现全面、全员、全过程的原则，确保只有经过安全教育的人员才能上岗。

结束语

土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构，它是由放置于原位土体中的土钉群、被加固的原位土体、混凝土面层共同组成的，土钉墙可充分利用土的自稳能力，借助土体的主动加固作用，从而显著提高基坑边坡的稳定性用，同时其具有施工速度快、造价低、对场地的要求低、安全可靠等特点，逐渐得到工程技术界的认同，具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]商越飞.结合实际案例谈土钉支护技术的应用[J].建材与装饰：上旬.市场营销，2009（12）.

[2]闫松，李建委，白云峰.土钉支护在某深基坑施工中的应用[J].工程建设与设计，2009（12）.

深基坑土钉墙支护施工技术 篇5

关键词：深基坑,土钉墙支护,施工工艺,注意事项

由中国移动阳泉分公司新建的生产楼工程,基坑开挖深度约-9.2 m,基坑北邻桃南东路,西邻泉中路,东侧紧邻桃南巷,南侧为富百家商城(5层),其地下室深度约6 m,距基坑边约8.0 m;且该建筑物北侧(本工程基坑方向)约2 m的地方与本工程自然地坪形成错台,其地面比本工程自然地坪低约2.0 m,并做过土钉支护。经过邀请省内专家对现场进行分析,本工程采用土钉墙进行支护。

1 水文地质条件

1)根据本工程勘察报告,本支护工程可不考虑地下水影响。

2)土质条件。

根据建设单位提供的该场地岩土情况,结合本次支护设计,可重点利用以下4层:①杂填土:杂色,由建筑和民用垃圾组成,成分有混凝土块、砖块、砂浆块、灰渣、炉渣、卵石、砂类土及少量粉土、粉黏土等,含布片、塑料片、木块等有机杂物,稍湿,松散。①杂填土层整个场地均有分布,层底埋深7.1 m～8.8 m,层底标高657.86～659.52,层厚7.1 m～8.6 m,平均厚度7.93 m。②上层卵石土:褐黄、黄褐色,级配较好,一般粒径5 cm～15 cm,含10%的漂石,漂石粒径25 cm,骨架颗粒含量50%～60%,颗粒形状大部分呈亚圆状,颗粒排列大部分不连续,母岩成分为砂岩,微风化,充填物大部分为砂类土和砾石,含少量黏性土,局部为砂类土、砾石、黏性土混合充填,充填程度一般,稍密～中密。②上层卵石土整个场地分布,层底标高656.43～667.26,层底埋深9.4 m～10.6 m,层厚0.6 m～4.3 m。9号孔控制地段最薄,2号孔控制地段最厚。4号孔控制地段②上层卵石,④下层卵石之间无分层地层。③1粗砂:黄褐色,以长石、石英颗粒为主,级配良好,含少量卵石,颗粒形状大部分呈次亚圆状,部分呈棱角状,粘粒含量约15%,稍湿～湿,稍密～中密。③1粗砂分布在1,2,3,15,5,6,8号孔控制地段,层底埋深10.2 m～13.4 m,层底标高653.04 m～656.29 m,层厚0.5 m～2.0 m,1号孔控制地段最薄,8号孔控制地段最厚。③2粉质黏土:褐红色,土质较均匀,含少量砂粒、卵石,局部夹薄层粗砾砂,可塑,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。③2粉质黏土分布在7,9,11,12,13号孔控制地段,层底埋深11.5 m～12.7 m,层底标高665.70～654.06,层厚1.1 m～2.6 m。

2 支护设计

本工程采用土钉墙支护,根据该场地实际情况,支护施工分Ⅰ区(基坑北侧、东侧、西侧)、Ⅱ区(基坑南侧)分别支护。支护利用机械进行成孔,采用钢管作为土钉;水泥浆注浆等级为M15,用Φ6.5钢筋编网,采用Φ14～Φ16钢筋作为斜拉加强筋;面层采用C20细石混凝土喷射而成,土钉倾角5°～15°;基坑边沿做宽1.0 m压顶。

现场对已施工的土钉做锚杆抗拔试验,检验其抗拔力是否达到设计要求。由于本工程场地地质条件较复杂,应在第一排锚杆施工后就进行抗拔试验(达到龄期要求后),并及时对设计提供反馈信息,且试验数量不应少于3根。当抗拔力满足设计要求时再进行大面积施工。

3 施工工艺

1)施工顺序:开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设土钉钢筋(或钢管)→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→开挖下一步。2)成孔:根据现场条件,选择采用机械打入式钢管进行成孔,倾角5°～15°,孔深允许偏差+200 mm/-50 mm。3)设钉:采用ϕ48钢管作为土钉,支架沿钉长的间距为2 m～3 m,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动。4)注浆:成孔后应及时将土钉置入孔中,可采用压力方法按配比将水泥浆注入孔内。注浆导管应先插入孔底,以低压注浆,同时将导管以匀速缓慢撤出,导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下,保证孔中气体能全部逸出。导管离孔口0.5 m～1 m时高压注满,并保持高压3 min～5 min,注满后及时封堵,让压力缓慢扩散。5)编网:采用直径6.5 mm的圆钢编制,网眼规格为200 mm×200 mm,允许偏差为±10 mm,并用Φ18～Φ20、长度不小于250 mm的短钢筋在钢筋网外与土钉头焊接锚固,编网钢筋搭接长度200 mm;在喷射混凝土之前,面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射下应不出现振动。6)喷射混凝土面层:喷射混凝土强度等级为C20,喷射厚度80 mm～100 mm。为保证喷射混凝土的厚度,可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。7)预应力施工:以16a槽钢作为锚具,锚具与混凝土面层的间隙用细石混凝土填充,待注浆体强度和混凝土面层强度达到设计强度标准值的75%以上时施加预应力50 kN。

4 施工监测

1)监测内容:支护结构顶部的水平位移与沉降及支护结构的变形,附近地表、路面的变形、开裂及建筑物状态观察。在该基坑支护部位设置位移及沉降观测点进行位移及沉降观测。支护期间每日观测不少于2次,当变形趋于稳定,可适当减少观测次数。基坑支护期间监测工作由支护施工单位负责,总包单位和监理参与;支护工程竣工后继续观测工作由总包单位负责。

2)在施工开挖过程中,基坑各壁最大水平位移与当时基坑开挖深度之控制比值不大于0.30%,基坑开挖边顶线2 m范围外的总沉降值不大于30 mm。目前该工程已施工9层混凝土结构,在施工过程中,经监测未发现异常。

5注意事项

1)支护应按分层开挖深度按作业顺序施工,上层作业面注浆结束48 h及混凝土面层喷射24 h后方可进行下一层深度的开挖。2)当用机械进行土方作业时,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动,若基坑边线较长,可分段开挖,开挖长度20 m～30 m。3)支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立,并在限定的时间内完成支护且应尽量缩短边壁土体的裸露时间。4)基坑开挖过程中,应随时预备砂袋,如发现基坑侧壁出现变形位移大于0.30%则应立即停止开挖,堆填砂袋,防止基坑继续变形,并立刻进行支护。

6质量检查与验收标准

支护施工使用的水泥、钢筋、砂和碎石等原材料和成品,应按现行有关施工验收规范和标准进行检验。

1)材料检验:支护施工所用原材料(水泥,砂石,钢筋等)的质量要求及材料性能的测定,均应以现行的国家标准为依据。2)注浆强度及喷射混凝土强度检验:用于注浆时的水泥浆强度用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体试件经标准养护后测定,每工作批至少留取1组(每组6块)试件,给出28 d强度,注浆强度等级不低于15 MPa;喷射混凝土强度可用边长100 mm立方体试块进行测定,每工作批至少取1组(每组3块)试件,给出28 d强度,强度等级不低于C20。3)喷射混凝土厚度检验:喷射混凝土厚度以凿孔法为准。检查数量为每300 m2取一组,每组不少于3个点,其合格条件可定为:全部检查处厚度平均值应大于设计厚度,最小厚度不应小于设计厚度的80%。

参考文献

[1]聂淼,郑玉元.贵阳某深基坑土钉支护设计研究[J].山西建筑,2009,35(3):124-125.

土钉墙支护技术的施工质量管理控制 篇6

关键词：基坑工程,土钉墙,支护技术,质量管理控制

0 引言

土钉墙支护法, 是最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度, 变土体荷载为支护结构体系的部分, 在边坡的一定范围内形成一个加固区。土钉的注浆使其内固段固于滑移面之外的土体内部, 其外固端同喷网面层联为一体, 可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性, 能有效地调整喷层与土钉内应力分布。所以, 要避免质量问题, 应对施工全过程跟踪控制。本文主要通过对论述的土钉墙施工工艺、土钉施工质量要求、喷射混凝土质量要求等方面进行控制, 已达到保证工程质量的目标。

1 基坑工程中土钉墙支护技术和施工工艺

土钉施工工艺流程是:测放基坑开挖边线、开挖基坑、初喷第一层面层混凝土、土钉施工、排水设施装置。

1) 测放基坑开挖边线。由建设单位、监理、施工单位按施工图设计及现场情况确定基础开挖范围, 测定基础轴线, 并签字认可后移交施工方;

2) 开挖基坑。基坑开挖要配合基坑支护工作进行, 分层开挖, 严格按设计图纸要求的坡角进行。坡面要平整光滑, 坡角达不到设计要求的则专门进行修整;

3) 初喷第一层面层混凝土。每层开挖后, 为使挖好的坡面不产生垮塌, 需立即喷射混凝土护坡, 以使表层固结。一次喷射厚度不宜小于40mm, 喷射混凝土前先向边壁土层喷水润湿, 喷射时应加入速凝剂以提高混凝土的凝结速度, 防止混凝土坍塌。喷射混凝土终凝2h后, 派人喷水养护, 养护时间根据气温确定。

4) 土钉施工

(1) 测放土钉位置并成孔。待第一层面层混凝土终凝后, 按照设计要求测放土钉位置, 土钉一般采用人工洛阳铲或锚杆钻机成孔, 深度以达到设计深度为准, 钻孔的孔深、孔径均应符合设计要求。钻孔与锚杆预定方位的允许偏差为1°~3°, 钻孔孔口必须设有平整、牢固的承压垫座, 承压垫座的几何尺寸、结构强度必须满足设计要求, 承压面与锚孔轴线垂直;

(2) 加工及安放土钉。根据设计及规范要求进行土钉制作, 所用钢筋有出厂合格证, 原材料报告同时必须进行复试, 合格后方可使用, 锚孔完成后, 安装土钉, 插入土钉钢筋前要进行清孔检查, 若出现局部渗水、塌方或掉落松土应立即处理。土钉安放时应保证杆体居中, 合格后准备灌注砂浆;

(3) 灌注土钉砂浆。送料前必须进行每根土钉用料量的计算, 确定单根土钉使用混凝土砂浆的用量, 开始灌注时应有足够的砂浆储备量;

(4) 锚杆机移位。灌注完成后, 将锚杆机移至下一点位, 开始下一土钉的施工;

(5) 坡面挂网终喷细石混凝土。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定, 在混凝土喷射下应不出现振动, 同时应把网片钢筋与土钉钢筋牢固的焊接或采用土钉弯钩固定在一起;

(6) 土钉养护。每层土钉施工完成后应进行必要保温养护, 待砂浆终凝及喷射混凝土面层强度达到70%以后, 方可进行下层土方开挖;

(7) 排水设施的安装。水是土钉支护结构最为敏感的问题, 要充分考虑土钉支护结构工作期间地表水及地下水的处理, 基坑四周地表应设置明沟排水。

2 质量要求

2.1 土钉施工质量要求

土钉施工质量要求有以下几点:1) 施工前, 建立质量保证体系, 向所有施工人员进行技术交底, 层层负责, 严把质量关;2) 施工前必须先进行材质检验, 配比试验, 获得材质合格证、控制报告及配比实验结果后按要求严格施工, 以保证土钉达到砂浆设计强度;3) 为保证土钉质量, 必须严格控制土钉位置偏差、锚孔深度、沉渣厚度;4) 随时检查土钉入射角度, 土钉位置准确度;5) 定时清点土钉平面图, 防止土钉漏打;6) 注浆管宜与土钉杆体绑扎在一起, 一次注浆管距孔底为250mm~500mm, 二次注浆管的出浆孔进行可灌密封处理, 浆体按设计配置。

2.2 喷射混凝土质量要求

喷射混凝土质量要求有以下几点:1) 混凝土水泥选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 水泥强度等级不低于32.5MPa。混凝土细料采用坚硬耐久的中砂或粗砂, 细料模数大于2.5;2) 混凝土应采用符合质量要求的外加剂, 掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求;3) 混合水中不应含有影响水泥正常凝固与硬化的有害杂质, 不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO4计算超过混合用水重量1%的水;4) 选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量要求;5) 喷射混凝土中钢筋网使用前应清除污锈, 调直钢筋。钢筋网网格尺寸应符合设计要求, 网格为正方形布置;6) 喷射混凝土面层外观要平整, 应无侵入空气、空鼓、开裂、露筋;7) 根据土钉墙施工工艺要求, 严格控制注浆、喷射混凝土配合比。

3 结论

土钉墙施工其本质是止水挡土以供坑内施工安全。解决了基坑边坡的强度及稳定性问题, 保证施工安全。其施工周期短, 与挖土同时进行, 很少占用独立工期。挖土与土钉支护分层分块施工, 充分发挥土体的支护作用, 并在开挖后几小时内封闭, 边坡位移和变形及时得到限制, 提高了效率节约了工期。

参考文献

深基坑土钉墙边坡支护施工技术 篇7

1土钉支护技术的概念

典型的土钉支护体系包括:原位土体中的土钉群、护面的钢筋网喷射混凝土面层、被加固的原位土体、防排水系统(见图1)。

表1为部分现行相关规范规程的概念对比。

表1中概念虽有文字区别,但在于土钉支护组成、特征及原理等方面的定义是一致的。根据构造方法不同,土钉体可分为成孔注浆型、击入型、气动射入型、注浆击入型、高压喷射注浆击入型等,以成孔注浆型应用最广泛。

2土钉支护技术原理

土钉的原理在于利用土钉相对较强的抗拉、抗剪和抗弯强度(主要通过抗拉作用)弥补天然土体自身抗剪强度的不足。土钉对土体的补强作用通过土与土钉界面之间的粘结力和摩阻力(在土与土钉产生相对变形的情况下)而得以发挥。另一方面,密布于土体中的土钉起到了空间骨架的作用,配合以喷混凝土面板,土—土钉—面板相互作用、共同工作而成为一个整体,使加固后的土体整体刚度大大提高,变形性能也得以改善,成为一种性能良好的主动支护体系。

2.1 土钉在复合土体内的作用

土钉对复合土体的骨架约束作用。土钉体与土相互作用形成复合土体,复合土体则可视为具有一定结构刚度的整体,土钉体作为复合土体内的箍束骨架。土钉体与土比较有很高的抗拉、抗剪强度及土体无法比拟的抗弯刚度,弥补土体的不足,当两者组合后,土钉体以其直径,长度,分布密度和群钉空间结构形式散布在土体内部,形成具有一定刚度的空间骨架,增强边坡土体的整体性,改变了土的整体性状,在渐进性开裂阶段该作用尤为突出。约束开挖后失去平衡状态土体的变形,减小侧向应变,相应增大侧向约束,达到提高土体抗剪强度的作用。适宜的土钉设置间距,在坡面处形成土拱效应,约束土钉之间土体的侧移,发挥程度还依赖于土钉体与土的摩阻力。

土钉对复合土体的应力分担作用。边坡承受的载荷包括自重应力,开挖引起的不平衡力和超载产生的附加应力等,在复合土体内由土钉体与土共同分担,且随两者刚度比的增加,土钉体分担比例明显增加,从而减少作用于土体上的应力,改善土中应力分布,削弱和延迟应力在土体中的集中,这种分担作用由线性阶段向后愈加显著。单个土钉分担的应力是不均匀的,而且通常为弯拉和拉剪组合受力。根据实测,对土钉支护边坡,在线性变形阶段,土钉分担作用不明显,主要反映在改善土体性状,随着土体逐渐进入塑性状态,由于土钉体刚度远大于土,应力将逐渐由土向土钉体转移,在开裂变形阶段土钉变得更为重要,从而有效地制约了坡顶沉降及坡面位移。除此之外,由于土钉体具有土无法比拟的抗弯刚度和抗剪强度,土钉体还承受由于土不均匀变形产生的弯矩和剪力。具有适宜刚度的土钉体对提高复合土体的整体刚度和改善其受力状态是有益的,但并不能因此盲目增大土钉刚度,因为当土钉的刚度过大时,易造成土与土钉之间变形不协调,使土与土钉过早的出现相对位移,无法协同工作,这对边坡的整体性不利。

土钉对复合土体的应力传递与扩散作用。应力传递作用主要表现在通过土钉将阻抗力传递给坡面板以承受部分引起侧移的土压力;在滑裂带逐渐形成过程中,滑裂带处土钉与土作用的阻抗力逐步发挥作用,成为主要传递外力和制约变形及强度破坏的作用;将应力集中域通过土与土钉作用扩大至扩散从而减少应力集中,通过土钉与土界面力的作用传递到稳定土体内;土钉体自身分担力通过土钉体向复合土体深部传递。

土钉对复合土体的抗滑裂作用。当边坡逐渐开裂并扩大形成滑裂面时,该处土体强度丧失,尽管滑裂区内土体由于箍束作用和分担作用仍可维持整体稳定性,随着滑裂区域的发展无土钉补强土体此时将发生整体塌滑,但土钉支护土体仍可通过自身的抗弯,抗剪强度和在滑裂区外的锚固作用稳定土体,有效阻止下滑,从而导致开裂变形阶段的延长,避免突发性塌滑。

土钉对复合土体的坡面变形有制约作用。在实际工程中,混凝土面板在一定程度上对制约坡面变形有重要作用,尤其对侧向鼓胀发展较为严重的开裂变形阶段,但其分担作用受锚定板尺寸、强度、锚距和构造的影响,通常是有限的,不能期望其承受全部土压力,面板不仅有效地防止坡面局部破坏,更重要的是与补强材共同形成一个有机的整体,增强上述四种作用的有效发挥。

2.2 复合土体内土钉体与土之间的相互作用

这种作用主要是通过土钉体界面的粘结力及土钉群密度、刚度比、强度比等构造实现,从宏观上集中体现为土钉对土体加固作用;另一方面还在于提高复合土体的整体稳定性,主要通过土钉体在滑裂面外的长度,从宏观上集中体现为土钉的锚固作用。

土钉对复合土体的约束作用以侧向为主,对竖向位移约束作用低于侧向约束。这不仅与土钉密度,刚度有关,而且与土钉的倾角直接相关,若需要增加竖向变形的约束,宜考虑采用竖向与侧向的组合土钉群支护技术。

喷射混凝土护面层(包括锚板及加强带)是复合土体重要组成部分,一般情况下作为坡面防护的主体,当土体进入塑性和开裂变形阶段,其与土钉共同发挥制约作用,减缓坡面鼓胀和张拉破坏以及剪切破坏在坡脚处的发展速度。

2.3 土钉支护技术的适用性

土钉适用于地下水位在最终开挖面以下或经过降水能够达到这一要求的具有一定临时自稳能力的土体。包括有一定粘结性的人工填土、可塑坚硬的粘性土和胶结或弱胶结(包括毛细水粘结)的粉土、砂土和砂砾层。松散砂土、夹杂流塑软塑粘土层及其他抗剪强度较差的土体,在采用表面喷混凝土层、浅层注浆或水泥土搅拌桩加固、微型桩等措施后,也可以采用土钉支护技术。

土钉不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土层中,不能应用于没有临时自稳能力的淤泥饱和粘土、填土,当土钉设置在具有侵蚀性的土层中作为永久性支挡结构中,应考虑防腐措施。对于N<10或相对密度低于0.3的砂土边坡,采用土钉一般是不经济的;在不均匀系数小于2的级配不良的砂土中,不可应用土钉;Ip<20的粘性土,必须认真评价其蠕变特征后,方可将土钉挡墙作永久性支挡结构;在软土边坡中土钉的长度和设置密度都很大,而且成孔时保持孔壁的稳定性也比较困难,应用土钉一般不太经济。

3深基坑土钉支护工程实例

3.1 工程概况

某高层住宅楼,位于某居民区为临街工程。占地面积1 258.6 m2,北侧为24 m宽道路,东西南临住宅楼,长91.2 m,宽13.8 m,地上17层,地下2层。基坑开挖按1∶0.3放坡,因施工现场狭窄,为保证周边住宅、道路及地下管网的安全和基础施工的顺利进行,须对基坑进行有效支护,遵循安全可靠、技术可行、经济合理、节约工期的原则,该工程土方开挖时,拟采用土钉墙支护技术对基坑边坡进行支护加固处理。根据工程勘察报告,本工程场地基土的构成及岩性特征,自上而下分为6层:①杂填土:层底埋深0.8 m～2.1 m,平均厚1.45 m褐、褐黄,以粉土为主。②粉土:层底埋深2.9 m～5.8 m,分布厚度1.8 m～4.5 m,平均厚度3.15 m,场地在该层底为一厚0.9 m～1.7 m的粉质粘土层,场地西面在埋深1.9 m～3.2 m处为一层1.6 m左右粉质粘土,向南变薄,直至为零,在埋深3.5 m～5.3 m内含细砂。③细砂、中砂:层底埋深6.9 m～8.0 m,分布厚度1.2 m～4.2 m,平均厚度2.7 m,场地东为细砂、中砂互层,以细砂为主,含有粉质粘土和中砂,场地西以中砂为主,夹有粉砂、粗砂。④粉土:层底埋深10.0 m～11.5 m,分布厚度2.0 m～3.6 m,平均厚度为1.9 m。⑤粉质粘土:层底埋深12.5 m～14.0 m,分布厚度1.4 m～4.0 m,平均厚度2.7 m。⑥粉土:本次勘察未穿透该层,该层顶部为一厚1.3 m左右的细砂层。

3.2 工艺流程及施工方法

3.2.1 工艺流程

工艺流程为:开挖基坑→修整边坡→锚杆制作→钻土钉孔→安装锚杆→注水泥浆→编钢筋网→喷射混凝土。

3.2.2 主要技术参数

1)土钉孔径100 mm,孔内注浆体强度等级M15;2)钻孔深度(自上而下分两排):第一排:7 m;第二排:8 m;3)钻孔间距:水平间距1.2 m,竖向间距1.5 m;4)土钉锚杆:HRB335级热轧带肋钢筋ϕ20;5)土钉布置形式:三角形;6)网片钢筋:CRB550ϕ5,间距200 mm;7)喷射混凝土强度等级:C20;8)喷射混凝土厚度:80 mm～100 mm;9)坡顶混凝土:外延1.0 m,作好护坡顶排水。

3.2.3 施工方法

1)材料:矿渣硅酸盐32.5级水泥,5 mm碎石,中砂,CRB550级ϕ5冷轧带肋钢筋。2)施工:a.挖土应按土钉垂直间距挖土并修坡面。机械挖土时应预留0.1 m,之后人工修整,根据边坡土质情况,可采取全面或分段挖土支护。b.土钉定位成孔:按设计孔深,人工或机械成孔。c.注浆:按配比制浆,注浆采用底部注浆法,注浆管应插入距孔底250 mm～500 mm处,随浆液的注入缓慢匀速拔出,为保证注浆饱满,孔口宜设止浆塞或止浆袋。d.铺设钢筋网片:网片筋应顺直,按设计间距绑扎牢固。在每步工作面上的网片筋应预留与下一步工作面网筋搭接长度。钢筋网应与土钉连接牢固。埋设控制喷层混凝土厚度的标志。e.喷射混凝土:按配合比要求拌制混凝土干料。为使回弹率减少到最低限度,喷头与受喷面应保持垂直,喷头与作业面间距宜为0.6 m～1.0 m。喷射顺序应自下而上,喷射时应控制用水量,使喷射面层无干斑或移流现象。

喷射混凝土终凝2 h后,应喷水养护,养护时间根据气温确定,宜为3 d～7 d。

以此类推,下一步工作面重复1～6工序循环,直至支护到基坑底标高。

注:基础施工前应设置坡顶和坡脚排水设施。

摘要：针对土钉墙边坡支护施工技术进行了介绍,分别阐述了土钉支护技术的概念及工作原理,结合具体工程实例,对土钉墙支护的工艺流程及施工方法作了具体说明,对今后深基坑工程具有一定指导意义。

关键词：土钉墙支护技术,概念,原理,工艺流程,施工方法

参考文献

深基坑土钉墙支护施工技术探讨 篇8

某高层办公楼, 其有三层地下室, 基坑开挖深度12.5 m, 基坑西侧为营运中的铁路, 其铁路中心距基坑边仅3.5 m, 是重点保护的对象。由于建筑红线的限制, 没有打护坡桩或放坡的位置, 所以采用垂直开挖土钉墙支护。基坑北侧为多栋正在拆除的民房, 基坑南侧为在建的26层高层建筑, 基坑东侧8 m处有一防空洞, 基坑平面位置如图1所示。本工程位于河道遗址上, 开挖过程中曾见有芦根、淤泥等腐殖物。上部1.3 m为杂填土, 下部大部分是淤泥质粘土或粉质枯土, 每2.3 m遇一层厚0.2~0.8 m的细砂, 地下水位约在4 m深。但在实际开挖中, 对工程危害较大的是地表滞水, 其主要来源是大气降水和地下水管渗漏。

二、土钉墙施工方案

单位有效长度的最小拉力由现场拉拔试验确定。本工程在基坑不同土质部位做的现场拉拔试验为20~38 k N/m, 设计中取最小值并除以安全系数K, 不取平均值是为了消除施工工艺的偶然性, 增加安全性。实际工程中, 上排锚杆影响因素较多, 受力也大。为了安全和材料统一, 本工程一律采用直径为32的钢筋。选用早强525号普通硅酸盐水泥, 并加入一定量的早强剂和膨胀剂。喷射混凝土和钢筋网选取方面, 结合过去的工程经验, 喷射混凝土受力不大。本工程采用10 cm厚、强度等级为C20的喷射混凝土, 钢筋网采用Φ6钢筋制作的200×200网格。

三、土钉墙施工技术

1. 土方开挖

基坑开挖应分步进行, 分步开挖深度主要取决于暴露坡面的“直立”能力。另外, 当要求变形必须很小时, 可视工地情况和经济效益将分步开挖的深度降至最低。在粒状土中开挖深度一般为0.5~2.5 m, 对超固结粘性土则开挖深度可较大。考虑到土钉施工设备, 分步开挖至少要6 m宽。保持坡面稳定的坡面面积。当要求变形必须很小时一般为10 m。开挖长度则取决于交叉施工期间能开挖可按两段长度分先后施工, 长度使用的开挖施工设备必须能挖出光滑规则的斜坡面, 最大眼度地减小支护土层的扰动。任何松动部分在坡面支护前必须予以清除, 对松散的或干燥的无粘性土, 尤其是当坡面受到外来振动时, 要先进行灌浆处理, 在附近爆破可能产生的影响也必须予以考虑。当采用挖土机挖土时, 应辅以人工整修。

本工程中, 每层开挖深度为相应层的土钉设计深度再加0.5 m, 借以方便支护作业进行。作业过程中, 与封土主开挖配合十分重要。严防土方开挖超范围和超挖, 否则易造成事故。本工程在西侧开挖时, 规定每次开挖深度2.5 m, 但土方作业队为赶进度, 一次开挖深度达4.5 m, 由于离铁路线仅有3.5 m, 加上每天有载重列车运行, 结果造成局部坍塌, 危及铁路安全。如果造成铁路运营中断, 后果不堪设想, 后经一夜抢修, 方排除险情。由此可见, 土钉墙施工应与土方开挖密切合作, 确保基坑施工安全, 这是至关重要的。

2. 排水

施工时, 应提前沿坡顶挖设排水沟排除地表水, 并在第一步开挖喷射混凝土期间可用混凝土做排水沟覆面。一般对支挡土体有以下三种主要排水方式。 (1) 浅部排水使用300~400 m长的管子可将坡后水迅速排除。这些管子直径通常为100 mm, 其间距依地下水条件和冻胀破坏的可能性而定。 (2) 排水管长度通常比土钉长, 管径50 mm, 上斜5°或10°。间距取决于土体和地下水条件, 一般被面每大于3 m2布置一个。 (3) 坡面排水采取贴着坡面按一定的水平间距布置竖向排水措施, 其间距决定于地下水条件和冻胀力的作用, 一般为1~5 m。这些排水管在每步开挖的底部有一个接口, 贯穿于整个开挖面。在最底部, 由泄水孔排入集水系统。排水道可用土工聚合物预制, 并要保护 (如采用聚乙烯材料包扎) , 防止喷射混凝土时渗入混凝土, 坡面排水可代替前述浅部排水。

3. 土钉施工

(1) 钻孔

钻机机具采用小型麻花钻机和洛阳铲相结合, 钻孔直径为110 mm, 钻孔深度按设计要求。施工中, 深度控制以钻杆为准, 同时在成孔后进行复核。施工前, 应对钻孔深度范围内的地下管线进行调查, 以免造成不必要的损失。在北侧第二层土钉施工中, 由于甲方未能提供详细的地下管线情况, 加之钻机操作人员经验不足, 竟打穿了一根直径1.2 m的地下水管, 造成了大量漏水。当时正值晚上居民用水高峰, 整条下水管充满水, 无法下去从里面堵漏。就利用原来打穿水管的土钉孔, 量好距水管的距离, 用一根钢筋在前面绑扎一个布口袋。按照量好的距离送入孔内, 然后对布袋进行注浆, 布袋充满浆后正好填堵在打漏的位置。据观察, 堵漏效果良好。

在粘性较大的土中, 采用洛阳铲打孔效率较高。而麻花钻机则因粘土粘在钻杆上, 无法出渣, 易造成电机过载烧毁。在砂卵石层, 采用麻花钻机用冲击器将花管土钉打入砂卵石层。然后用高压水冲洗、注浆, 效果较好。

(2) 土钉制作

土钉材料统一选用Φ32螺纹钢筋, 钢筋接长采用对焊。对中支架间距为1~2 m, 导帽为圆锥形, 封孔布袋采用无纺布制成, 绑在距孔口3~4 m处。为了使锚杆位于锚孔中央, 沿锚杆轴线方向每隔2 m设置一个对中央支架, 对中支架采用φ6钢筋制作, 并做成非对称型, 即水平方向两侧尺寸一样垂直方向下面一个要比水平方向两侧高1~2 cm, 垂直方向上侧一个不设。在制作时, 先将φ6钢筋切成10 cm, 弯成弧形后, 再与锚杆焊接。因该锚孔注浆采用口部注浆, 因此在锚杆上安装了φ10塑料管排气管装置。其具体做法为:φ10排气管用扎丝绑扎在锚杆正上方, 离杆体里端5~10 cm, 其外端比杆长1 m。

锚孔选好后, 及时尽快安制锚杆。同时结合工程实践经验, 本工程严格要求认真检查锚杆质量, 确保组装时符合设计要求。在安放时, 应防止杆体扭压、弯曲。无对中支架的一面朝上, 放好后用嘴吸排气管, 检查是否通气, 否则抽出重做。锚杆放入锚孔深度应不小于锚杆长度的95%, 安放后不得随意敲击、悬挂重物。焊接锁紧装置:锚杆安放后, 在锚杆头部焊接锁紧装置。具体为:锁紧装置用4根长20 cm的φ25螺纹钢筋成井字形焊在锚杆上, 离开边壁表面或初喷砼面2~3 cm。锁紧装置与钢筋网点焊在一起, 使锚杆的锚固力均匀地传递到整具支护面。

(3) 注浆

注浆材料选用525号早强普通硅酸盐水泥, 水灰比0.45, 掺入5%早强剂和1%的膨胀剂。注浆压力0.3~1.0 MPa。

3.喷射混凝土

喷射混凝土配合比, 采用水泥:砂:石子=1:2:2。作业顺序为该层土钉施工结束后, 按设计要求进行修坡。达到要求后, 先喷一层3 cm厚的混凝土, 挂上钢筋网, 然后一次喷射混凝土至设计厚度 (约10 cm) 。在细砂层, 往往有水渗出。在进行土钉施工过程中, 易出现片帮现象。

这时要先喷一层有速凝剂的混凝土, 防止片帮发生, 然后再打土钉、挂网和喷射混凝土。

4. 淤泥段施工

淤泥层的自稳时间短, 无法维持土钉孔不坍塌。因此, 在开挖前, 沿红线预先打入间距为0.3 m、深度为1.5 m的钢管, 进行超前支护。开挖后, 立即喷射混凝土时进行封闭, 再进行土钉施工及挂网喷射混凝土至设计厚度。

四、变形监测

在基坑四周共设6个观测点, 西侧3个, 南、东、北侧各设一个, 目的是观测坡顶位移。观测仪器采用收敛计, 每日早、中、晚各测1次, 随时掌握坡顶位移变化。西侧为重点观测部位, 观测结果。从开挖到支护完成后的最大水平位移为16.3 mm, 最小为12.1 mm。铁路附近有细小裂缝, 但未影响铁路正常使用。而其余3个侧面的观测结果均在10 mm左右, 地面末见裂缝。

五、结语

文章通过结合工程实例, 提出了深基坑中土钉墙的应用技术, 介绍了深基坑运用土钉墙施工技术支护的过程中常用的处理方法, 为深基坑支护施工提供了一个成功案例。

摘要：土钉墙支护作为深基坑支护的主要应用形式, 由于具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等优势, 而被广泛应用在深基坑支护中。

关键词：土钉墙,支护结构,深基坑,基坑支护

参考文献

[1]都智刚.土钉墙支护技术的研究与应用[J].科技情报开发与经济, 2009 (25) .

[2]刘学军, 陈正大.土钉支护技术及其作用机理研究[J].中国科技信息, 2006 (21) .

土钉墙支护施工及稳定分析 篇9

【关键词】土钉墙；施工要点；位移观测；稳定分析

Analysis on construction and stability of soil nail wall shoring system

Zhan Yu

（New Steel Group Construction CompanyXinyuJiangxi338000）

【Abstract】The principle of soil nail wall shoring systems are introduced， and key points in main working procedure of construction are discussed according to engineering project. The reasons for base hole stability are analyzed on the basis of the observation for displacement of base hole and the experiment for the up-lift resistance of soil nail. Whats more， some suggestions for the construction of soil nail wall are put forward， which may benefit from design and construction of soil nail wall.

【Key words】Soil nail wall；Key points for construction；Observation of displacement；Stability analysis

1. 引言

土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力挡土墙以来抵抗墙后土压力的一种支护结构。在工作机理上它是由高强土钉，网喷混凝土面及原状土三者共同受力，来维护基坑边坡的土体稳定。土钉墙支护技术，很好地增强土体破坏延性，改变边坡突然塌方的性质，有利于安全施工。在工艺上，采用了边开挖边支护的方法，工作面不受限制，与其它支护相比，施工速度快，工期可缩短50%以上，用料省、节约造价可达60%左右。因此它在公路交通，水利建设，建筑工程等行业中应用越来越广泛。

2. 工程实例

某工程建筑面积33820m2，地上十三层，地下一层，其地下室基坑采用土钉墙支护方案，基坑开挖深度为6.15m。

2.1工程地质情况。

开挖深度范围内地质特征分层描述如下：

①杂填土：灰黄色，以碎石块、粘性土等组成；松散稍密；层厚0.2～1.5m，全场分布。

②粘土：灰褐色，含铁锰质斑点，少量腐植物碎屑，可～软塑，层厚0.4～1.8m，局部缺失。

③淤泥：青灰色，含少量粉细砂，腐植物碎屑，零星贝壳残片，土性呈流塑，层厚13.0～15.4m，全场分布。

以上各土层物理力学指标如表1：

2.2设计情况

计算软件采用北京理正软件研究所“理正深基坑支护结构设计软件”F-SPWV4.33，基坑重要系数 ，基坑周边施工荷载 =15KPa，其土钉墙设计主断面如图1。

2.3施工要点。

2.3.1土方开挖。

本工程土钉主断面处土方开挖分四个层次，第一层挖深1.3m，水平分段长度不大于12m进行跳挖，边挖边进行支护施工。第一层支护完成后再进行第二层土开挖，第二层每段开挖长度不得超过10m，挖深2m。第三层土挖深2m，第四层土挖深0.85m，每段开挖长度不超过6m。

当土方开挖至标高-6.45m处，开挖时采用“五边”法，即边挖土，边凿去工程桩上部多余桩长，边铺片石基层，边浇混凝土垫层，边砌地梁和承台砖胎模。这样既能加快工期，又保护基坑土体不长期暴露，有利于基坑稳定。

2.3.2锚杆制作。

本工程锚杆施工部位为淤泥土，机械成孔较为困难，故锚杆制作因地制宜。其制作方法：杆头采用150铁质锥形扩孔头，杆身采用48×2.5焊接钢管，在钢管外壁上钻3排梅花形直径8mm的出浆孔，沿杆长方向每300mm设一个。杆端1m处为自由段不开孔，用止浆编丝袋隔开，每孔前焊20mm长10钢筋头，在锚杆压入土体时减少淤泥土进入杆内，同时可增加握 窠力，锚杆长度按设计进行断料，管与管对接时外围均布314，L=140mm单面焊接。（详见图2）。

图1土钉墙剖面图

图2锚杆制作图

2.3.3锚杆注浆和砼墙施工。

本工程注浆砂浆配合比为水泥：砂：水=1：0.3：0.5，每米锚杆注浆必须大于30Kg水泥，采用低压（0.4～0.6MPa）方法注浆裹管。注浆分三段，第一段压力注浆时应用32高压管直通入管底注浆；拔出注浆管3m，进行第二段注浆，再拔出3m，进行第三段注浆，直至达到注浆量与注浆压力要求。土钉墙厚100mm，分二层施工，第一层厚70mm，在人工修整边坡后，直接喷射在泥土侧壁，之后铺设6.5@250×250双向钢筋网及14骨架钢筋，然后喷射厚30mm的第二层混凝土。

3. 土钉墙基坑稳定分析

3.1支护观测及失稳处理。

3.1.1支护观测主要内容为支护结构位移的量测和肉眼观察地表开裂情况，本工程基坑周围共设23个观测点，在基坑施工中，每天观测一次，其第46次观测位移累计数据如表2。

3.1.2由观测数据可知，最大位移发生在7#～9#点，最大水平位移达202mm，垂直位移364mm，已超出变形许可范围，同时用眼观测此段基坑周边已出现裂缝，因此作如下处理：

（1）卸掉此段基坑周边土，以减轻土体主动土压力。

（2）基坑内壁堆积砂包，以减少侧壁进步位移。

其它部位，部分位移虽然较大，但观测时，变形已基本稳定，地表无明显裂缝，坑壁无坍塌，总体稳定性良好，基坑围护是安全的，可不作处理。

3.2锚杆抗拔试验。

（1）为检测锚杆抗拔力，确保土钉墙质量，选取一组三根（编号为S1#、S2#、S3#、）锚杆进行抗拔试验。

（2）参照基坑土钉支护技术规程，CEC96：97的规定，采用以下方案进行试验。

（3）选用设备：加载设备利用上海千斤顶厂生产的QFZ450-25型的油压张拉千斤顶，一只行程为50mm的位移计观测锚头的变位情况。加载压力及位移观测由武汉岩海技术开发有限公司研制的RS-JYB静载荷测试仪显示与记录。

（4）试验方法：分五级加载，每级荷载17/16KN，要求最大加载力为84KN，试验过程中每级加载后，第0，1，6，10min测读一次变位数据，若同级荷载作用下1min与10min的位移增量小于1mm，即可施加下一级荷载；否则应保持荷载不变继续测15，30，60min的位变，若6min与60min的位移增量小于2mm，可进行下一级加载，否则即为达到极限荷载。

（5）试验成果：综合试验锚杆的荷载一位变一时间关系，汇总有关数据如下。

从试验的结果分析，本次的S1#、S2#、S3#锚杆的抗拔极限力为68KN，均未达到最大极限植84KN。

3.3位变原因分析。

根据基坑位移观测点位变偏大及抗拔试验极限承载力偏低的情况，分析其原因如下：

3.3.1设计原因。

（1）土钉抗拔承载力基本要求： Tuj1.25γ0Tjk

本工程基坑侧壁安全等级为二级，按相关规范取 γ0=1.00

土钉抗拉荷载设计值： Tuj=1rsπdnj∑qsikLi

受拉荷载标准值： Tjk=ξeajksxjszj/cosαj

第j根土钉位置的基坑水平荷载标准值：eajk =[q0+∑γihi+∑γihi]×tg2 （45°-k2）

ξ=tgβ-k2[1tgβ-k2-1tgβ]/tg2（45°-k2）

式中：

γs——土钉抗拉抗力分项系数，取为1.3；

dnj——第j根土钉锚固体直径；

qsik——土钉穿越第j层土体与锚固体极限摩阻力标准值；

li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。

破裂面与水平面的夹为 β+k2。

ξ——荷载折减系数；

sxj、 szj ——第i根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；

aj——第j根土钉与水平面的夹角；

β——土钉墙的坡面与水平面的夹角；

k——第i层土体的内磨擦角。

q0——基坑周边超载值；

ri——地下水以上第i层土的重度

hi——地下水以上第i层土的厚度

ri——地下水以下第i层土的浮重度

hi——地下水以下第i层土的厚度

（2）根据土体力学指标及相关数据，代以上公式，支护主断面的从上到下六根土钉的受力情况如表6，土钉抗拉承载力计算简图见图3。

（3）由计算结果可知，1#～4#锚杆满足土钉抗拉的基本要求，5#、6#锚杆的土钉抗拉设计值小于土钉受拉荷载标准值。由

此原因，形成局部土钉墙观测点位移偏大，为确保基坑安全，在基坑底部增设一排120 L=4m @500的松木桩，在坑壁增设二排48 L=9m @1000花杆（详见图1）以分担部分土体侧压力。

3.3.2施工原因。

本工程锚杆制作时，锥形扩大头直径采用89，采用0.4～0.6 MPa 压力注浆，据监理施工记录，第一排锚杆注浆量可达到每米锚杆30Kg水泥用量，其余锚杆均未达到注浆量要求，由此可知，土钉锚固体直径亦未能达到设计要求，造成土钉实际拉拔力降低，形成基坑位移偏大。

4. 结语

（1）土方分层分段跳挖是土钉墙施工的一大特点，是确保支护安全的关键，施工时严禁乱挖或一挖到底。

（2）土钉锚杆每米水泥灌注量是施工中重要指标，本工程由于施工时土钉孔径太小，造成水泥灌注量不足。因此注浆时要确保水泥用量，使得土钉锚固体直径达到设计要求，以保证土钉的抗拔承载力。

（3）根据地质实际情况，应验算土钉抗拔力，以确定合理的锚杆长度和孔径，避免因土钉抗拔力不足引起基坑位移过大。

参考文献

[1]曾宪明、黄久松、王作明等编 土钉支护设计与施工手册 北京：中国建筑工业出版社.

[2]江正荣主编 基坑工程便携手册 北京：机械工业出版社.

[3]建筑基坑支护技术规程，JGJ120-99 北京：中国建筑工业出版社.

[4]建筑基坑工程技术规范，YB9528-97 北京：冶金工业出版社.

[5]浙江省建筑设计院主编 建筑基坑工程技术规程DB33/T1008-2000 J10036-2000 浙江：浙江标准设计站出版.

复合土钉墙深基坑支护技术经济研究 篇10

土钉墙是一种原位土加筋技术, 如图1所示。由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成, 是通过斜向土钉对基坑边坡土体的加固, 增加边坡的抗滑力的抗滑力矩, 以满足基坑边坡稳定的要求。复合土钉墙是由普通土钉墙与一种或多种单项轻型支护技术 (如预应力锚杆、微型桩等) 或截水技术 (深层搅拌桩、旋喷桩等) 有机组合而成的支护-截水体系。其主要构成要素有土钉 (钢筋土钉或钢管土钉) 、预应力锚杆 (索) 、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层和原位土体等。

2 复合土钉墙的基本形式与构造参数

2.1 常用基本形式

第一种由土钉墙和止水帷幕及预应力锚杆组合而成, 如图2所示;第二种由土钉墙和微型桩及预应力锚杆组合面成, 如图3所示;第三种由土钉墙、止水帷幕、微型桩和预应力锚杆组合而成, 如图4所示。

2.2 构造参数

2.2.1 坡型

复合土钉墙的坡型可根据工程地质和工程环境条件设计为放坡型、直立型或混合型。

2.2.2 帷幕

截水帷幕 (深层搅拌桩或旋喷桩) 的厚度, 一般做一排即可, 个别情况可根据需要做成二排。

2.2.3 土钉

土钉的选择应满足以下条件:

(1) 土钉长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍, 土钉间距宜为1~2m, 土钉与水平面夹角宜为8°~15°。

(2) 钢筋土钉宜采用螺纹钢筋, 直径宜为16~28mm, 孔径宜为80~100mm。

(3) 钢管土钉宜采用覫48~覫57的热轧钢管, 其壁厚宜为3.5~6mm。

2.2.4 挂网喷射混凝土面层

喷射混凝土一般采用C20, 厚度80~120mm, 钢筋网一般采用覫6~覫8, 网格为200mm×200mm~250mm×250mm。

2.2.5 微型桩

一般采用直径为250~400mm的钻孔灌注桩, 骨架可为钢筋笼、工字钢或钢管, 灌注材料为混凝土或砂浆或水泥浆, 微型桩长度一般伸入基坑底部以下2~4m, 纵向间距为1~2m。

2.2.6 预应力锚杆

预应力锚杆一般宜满足以下要求:

(1) 一般用于深度8m以上的基坑, 预应力锚杆多布于土钉墙的中、下部。

(2) 可采用精轧螺纹钢筋或钢绞线。

(3) 吨位不宜太大。

(4) 布置及锁定预拉力, 应考虑与土钉变形相协调。

3 复合土钉墙设计计算

3.1 截水帷幕厚度的确定

截水帷幕的厚度应满足基坑防渗要求, 其渗透系数宜小于1×10-6cm/s。

3.2 截水帷幕深度的计算

截水帷幕应插入下卧不透水层1.5~2m深, 且插入深度还应满足:

式中, hw—作用水头;

b—帷幕厚度。

3.3 整体稳定性验算

复合土钉墙的稳定性验算可采用简化圆弧滑动面条分法, 与普通土钉墙不同之处在于计算公式中除了土体、土钉外, 还必须考虑预应力锚杆和截水帷幕的作用, 如图5所示。

复合土钉墙整体稳定性应满足以下条件:

式中, Ks—整体稳定系数;

[K]—整体稳定允许安全系数, 一级1.4, 二级1.3, 三级1.2;

Ks1~Ks4—分别为土体、土钉、微型桩、预应力锚杆分项系数。

3.4 土钉抗拔力验算

复合土钉墙中土钉 (锚杆) 抗拔力应满足以下条件:

式中, KBj—第j个土钉 (锚杆) 抗拔力安全系数;

[KB]—抗拔力允许安全系数, 一级1.6, 二级1.5, 三级1.3;

Txj—第j个土钉 (锚杆) 破裂面外土体提供的极限抗拔力, k N;

eαj—主动土压力, k Pa;

ξ—荷载折减系数;

Sx—土钉 (锚杆) 水平间距, m;

Sy—土钉 (锚杆) 垂直间距, m;

αj—土钉 (锚杆) 与水平面之间的交角。

4 复合土钉墙施工技术

4.1 施工工艺

复合土钉墙目前无专用技术规范, 其主要组成要素:土钉墙、预应力锚杆、深层搅拌桩、旋喷桩等应按照现行国家有关标准执行。通常施工工艺为:放线定位→施作截水帷幕或微型桩→分层开挖→喷射第一层混凝土→土钉及预应力锚杆钻孔安装→挂网喷射第二层混凝土→ (无预应力锚杆部位) 养护24h后继续分层下挖→ (布置预应力锚杆部位) 浆体强度达到设计要求并张拉锁定后继续分层开挖。

4.2 施工要点

(1) 土方开挖与土钉喷射混凝土等工艺必须密切配合, 这是确保复合土钉墙顺利施工的关键。整个施工最好由一个施工单位总承包, 以便统一部署、计划、安排和协调。

(2) 控制开挖时间和开挖顺序, 及时施作喷锚支护。土方开挖必须严格遵循分层、分段、平衡、协调、适时等原则, 以尽量缩短支护时间。

(3) 合理选择土钉。一般情况下, 地下水位以上, 或有一定自稳能力的地层中, 钢筋土钉和钢筋土钉均可采用, 但地下水位以下, 软弱土层、砂质土层等, 由于成孔困难, 则应采用钢管土钉, 钢管土钉不需成孔, 它是通过专用设备直接打入土层, 并通过管壁与土层的摩阻力产生锚拉力达到稳定。

5 复合土钉墙经济效益

工程实例:

山西某高层住宅工程, 地上30层, 地下2层 (人防兼车库) , 场区地质条件自上而下为杂填土、可塑性粘土、硬塑状粉质粘土、粘土及中粗砂层, 基坑开挖深度为8.8m, 地下水位埋深4.2m, 施工场地比较狭窄, 无法放坡, 必须采用垂直支护, 根据场地地质条件, 基坑周边环境等因素, 选用土钉墙+旋喷桩止水帷幕+预应力锚杆复合土钉墙支护, 方案如图6所示。基坑侧壁安全等级为一级, 侧壁重要性系数1.1, 设计依据为《岩土工程勘察报告》、《建筑基坑支护技术规程》、《建筑地基基础设计规范》。每延米直接工程费如表1, 相对钢板桩支护、深井降水、混凝土墙截水施工造价低15%~20%, 工期缩短40~50d, 经济效益显著。

6 结语

复合土钉墙支护具有轻型复合、机动灵活、针对性强、适用范围广、支护能力强、造价低、工期短、安全可靠等特点, 可作超前支护, 并兼备支护、截水等效果。复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层, 施工时可不降水, 在工程规模上, 深度16m以内的深基坑均可根据具体条件灵活、合理使用, 达到节约投资的目的。

摘要：阐述了复合土钉墙基本形式和构造特点, 研究了复合土钉墙设计计算及施工技术要点, 通过工程实例提出了复合土钉墙造价低、工期短、安全度高等优点, 深基坑支护-截水应用经济效益显著。

关键词：复合土钉墙,技术研究,经济分析,施工应用

参考文献