浅谈土钉锚在基坑支护中的应用

1 工程概况

南京市新街口某高层住宅, 占地面积约为3300m2, 高25层, 下设一层地下室, 基础为500钢筋混凝土钻孔灌注桩复合地基, 主体为框架剪力墙结构, 总高度约为86.6m。其中地下室基坑平面呈25×35m长方形, 基坑实际开挖深度为-4.5m~-5.5m, 坑内局部挖深达-7.3m。该建筑四周皆为旧建筑, 其基础皆为浅基础。

2 地质状况

拟建场地地貌为丘岗前缘, 地下水属浅层潜水, 埋深在mm-2.0m~-4.0m左右, 地下水位主要受大气降水影响, 场地浅部土层透水性较差。场地岩土层在支护影响范围内依次分布着: (1) -1杂填土:杂色、松散, 含碎石、建筑垃圾等。层厚800mm~3000mm; (1) -2素填土黄褐色, 较松散。层厚0mm~1900mm; (2) -1粉质粘土:黄褐色, 饱和, 可塑-硬塑, 中压缩性该层顶部局部加粉土, 层厚4100mm~7700mm; (2) -2粉质粘土夹粉土:灰褐色, 饱和可塑 (局部软塑) , 中压缩性, 层厚7100mm~1 1 2 0 m m。

3 施工环境

基坑南侧距离坑边6.0m处有高压变电器一台, 西侧7.0m处有一幢历史名人故居, 属文物保护建筑, 东侧约9.5m处为一旧四层居民楼, 距场地北侧约25m处为原老街巷一条, 现仍通行。

4 确定基坑支护方案

(1) 基坑挖深-4.5m~-5.5m处采用坡比1:0.2土钉墙喷射混凝土支护方案;土钉长6.0m~8.0m全长注浆。水平及垂直间距为1000×1000mm上下排梅花形错开布置, 土钉锚筋采用1 18土钉孔径100, 坡面采用100厚C20细石混凝土挂网喷浆护面。

(2) 基坑北侧挖深-4.5m处采用1:0.75明挖放坡, 坡面采用挂网喷浆处理, 护坡厚50mm C20细石混凝土, 挂网钢筋采用6.5@250×250 (双向) , 置入12钢筋@1500双向, L=800mm做锚筋。截、降、泄水及喷射混凝土具体做法同 (1中护面做法。

(3) 管涌分析:基坑座落在 (2) -1层, 该层为可硬塑状态的粉质粘土, 其渗透系数分别为KH=3.02×10-6cm/s和KV=2.36×10-6cm/s, 属微透水层或不透水层, 而且该层的平均厚度在5.0m以上, 坑底下的厚度也在2.0m左右, 该层下面的土层厚度为10.0m左右, 为可塑状态的粉质粘土夹粉土层, 其渗透系数为KH=5.76×10-6cm/s和KV=4.01×10-6cm/s, 故不考虑管涌, 开挖时采用明沟泵抽排水。

5 工程实施

各主要施工工艺流程及技术要求为:场地清理、整平——挖截水沟——土体分层开挖——整修边坡——测量、放线——土钉施工——挂网喷浆——边坡养护。

土钉分层施工顺序为:复核、定位——土锚钻孔 (锚杆备制) ——清孔、清底——下锚杆及注浆管 (锚杆备制) ——锚杆注浆——锚杆封堵——锚头封闭。

5.1 土方开挖

边坡开挖前, 将坑坡顶置入12钢筋@1500, L=800mm做锚筋, 然后做高于自然地面100mm且坡向截水沟的1000mm宽素混凝土护面及300mm宽, 200mm深截水沟封闭处理, 以防止地表水灌入基坑, 并设置排水沟引流至安全地带。严格分层、分段开挖, 做到随时开挖, 随时支护, 随时喷射混凝土。同时监测坡顶及坡面位移, 坡顶沉降及周围环境变化, 如有异常情况立即采取措施, 恢复正常后方可继续施工。在完成上断面工序以前, 不得进行下层土体的开挖, 每层开挖至该层土钉孔口下0.5m高度, 并形成小平台。土方采用机械挖土, 人工修坡方法, 严禁边壁超挖或造成边壁土体破坏, 用坡度尺控制坡比, 边坡开挖后, 及时修坡, 并在短期内将开挖坡面喷上一层薄素混凝土, 如遇阴雨天气, 来不及护面, 采用防雨布对边坡进行覆盖保护, 及时排水。

5.2 排水

土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工, 应采取恰当的降、排水措施以排除施工断面内地下水、地表水、基坑水, 以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。坑顶做素混凝土封闭截水处理, 以防止地表水灌入基坑。在支护面层背部每隔2000mm间距, 采用直径为100mm长度为400mm水平、分层布置的PVC塑料管插入坑内边壁土体, 向外倾斜150排水, 进口处做过滤层处理, 外端伸出支护面层, 以便将喷射混凝土面层后的积水排出。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水, 在基坑底周边做砖砌并用水泥砂浆抹面的明沟加集水井抽干坑内水, 做到积水及时排出。

5.3 土钉施工

(1) 测放孔位, 钻孔要保持位置准确, 位置偏差±100mm, 打设角度200, 偏差±10, 控制打孔深度为6100mm~8100mm不等。施工土钉孔, 采用洛阳铲掘进, 一次成孔, 以减少对土体的影响, 提高锚固力。

(2) 锚筋、注浆管安置及注浆:采用Φ50镀锌管作注浆管, 管长5500mm~7500mm, 眼孔直径15, 每隔200mm交叉布置, 并用胶布包扎, 随1 18锚筋 (沿锚筋轴线方向每隔2000mm, 采用6.5圆钢设置一个对中支架) 一同安置, 安置前检查注浆管有无破裂和堵塞。安置距离孔底50mm处, 注浆材料采用普硅425#水泥净浆, 强度不低于M10, 注浆压力为0.8MPa~1.0MPa。水灰比为0.4, 为防止泌水、干缩, 掺入0.3%的木质素黄酸钙。注浆时严格控制水泥浆配合比, 做到搅拌均匀。

5.4 铺网护面

土钉施工完毕后开始挂网护面, 面层内的6.5@250×250钢筋挂网, 须牢固固定在边坡壁上并符合规定的保护层厚度要求, 用插入土中的钢筋固定, 使之在混凝土喷射时不出现移动。锚头采用4 12, L400井字形, 挂网与钢筋焊接, 喷射面层厚度为100mm厚的C20细石混凝土, 其配合比 (重量比为:水泥:砂子:细石=1:2:2) , 细石最大粒径小于12mm, 喷射压力为0.3MPa~0.5MPa。喷射顺序自上而下进行, 喷头与受喷射面, 在钢筋部位先喷射填钢筋一方后再侧向填钢筋的另一方, 防止钢筋背面出现空隙, 为保证喷射的混凝土厚度达到设计值, 在边壁上垂直插入短的钢筋头作为控制标志, 控制在±10mm。在喷射混凝土初凝2h后方可进行下道工序, 并连续喷水养护5d~7d。

5.5 强度检测

喷射混凝土强度用边长100mm立方体试块进行测定, 制作试块时应将试模底面紧贴边壁, 从侧向喷射混凝土, 每批留去3组 (每组3块) 试件。

5.6 施工监测

在其变形量大和局部条件最为不利的地方设置了4个观测点, 在支护施工阶段每4小时监测一次;在支护施工完成后每天1次直至基坑回填结束。并结合对支护位移、沉降的测量;地表开裂状态 (位置、裂宽) 的观察;附近建筑物的变形沉降观察等进行监测。结果表明基坑四周的位移、沉降, 地表开裂等均在控制范围内, 周边建筑物无变形。

该项目基坑土钉墙支护于2007年3月14日开工至2007年4月5日完工, 历时22天, 取得了良好的效果。

摘要：本文通过对基坑支护案例的分析, 对土钉锚墙的适应范围、工艺流程、及其经济性、简便性、可靠性有了新的认识。

关键词：土钉,锚头,土钉支护