土钉墙在深基坑支护施工中的应用研究

土钉墙在深基坑支护施工中的应用研究

主要从土钉墙支护的概述、土钉墙施工工艺、基坑支护施工和监测这三个方面进行阐述。

标签：土钉墙;深基坑;支护;施工方法

1 前言

土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层,通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同作用,形成复合土体。其主要适用于地下水位以上或经降水后的黏性土或密实性较好的砂土地层,深度一般不大于15m的基坑。目前,随着城市的经济发展城市建设用地的限制,建筑发展模式由平面型向,地下或空间发展为一大趋势。基坑的开挖深度也越来越深,同时周边环境越来越复杂,深基坑开挖的环境效益问题也日益突出,给深基坑支护技术提出了技术先进、经济合理、安全适用和保护环境等更高的要求。而土钉墙支护技术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,其具有结构轻型、节约投资、施工快捷简便、安全可靠等优点,是一种较有前途的深基坑边坡支护方法,目前已得到了广泛的应用。在此,本文将主要就土钉墙在深基坑支护施工中的应用进行探讨,以供参考。

2 土钉墙支护的概述

2.1 特点

土钉墙支护法,以尽可能保持、显著提高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一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面,在喷层与土层间产生“嵌固效应”,并随开挖逐步形成全封闭支护系统;喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土,使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部录《落,以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体,其内固段深固于滑移面之外的土体内部,其外固端同喷网面层联为—体可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷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。

2.2 土钉墙支护应用范围

(1)土体开挖时的临时支护,高层建筑等深基坑开挖,地下结构施工开挖,土坡开挖等;

(2)永久挡土结构,这类工程一般与施工开挖时的临时支护结合,如隧道洞口端部挡墙;

(3)现有挡土结构和支护的修理,改建与抢修加固等;

(4)边坡稳定,用于加固可能失稳的堤坡。

3 土钉墙施工工艺

3.1 开挖,修坡

(1)土方开挖必须紧密配合土钉墙施工,分层开挖,严格做到开挖一层、支护一层;

(2)土方开挖应注意留保护层,以保证少扰动边坡原状土,分层开挖深度为土钉设计层高加0.3m-0.5m,严禁超挖与赶工;分段长度深度小于5m的为20m,深度大于5m的为10m;

(3)土钉墙沿基坑四周挖槽施工,开挖宽度一般控制在8m-15m为宜;

(4)开挖后应及时进行人工修坡,边开挖边修整。边坡坡度采用坡度尺(自制)控制,表面平整,不超差。

(5)每段开挖后,立即进行土钉支护,每一施工层次的土钉施工完成后,必须即时绑扎钢筋网,迅速完成焊接,立即喷射混凝土,要求8h内完成支护工作。

为确保已开挖的基坑稳定,应待第一道土钉墙施工完毕并达到75%的强度以上,面层混凝土喷射完毕3d以上方可开挖下一层土方;

3.2 成孔后

应及时安放土钉(连同注浆管)送入土中,土钉对中支架视土质情况采取不同间距(1.0m-2.0m)、不同形式(当土质较软时,可加焊船形铁皮)。

3.3 底层喷射混凝土

喷射底层混凝土采用商品混凝土,等级为C20细石混凝土,混凝土的配合比宜为水泥:石子=1.5:1.5,水灰比宜为0.5-0.6;喷射作业按分段分片依次进行;同一段内喷射顺序自下而上,喷射混凝土终凝后及时喷水养护3d左右。

3.4 土钉制作安装

(1)土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,钢筋直径宜为16-32mm,钻孔直径宜为70-120mm;钢筋需平直,无油污和锈蚀;钢筋安装位置距孔眼中心,其插入深度不得小于设计要求的90%;

安装后不得敲击、碰撞;

(2)土钉长13m以内,原则采用通长筋不接驳,如需接长时,采用帮条双面焊接,每条焊缝不小于5d;

(3)土钉安装之前必须进行隐蔽检查验收;安放时,避免杆体扭压、弯曲;注浆管与土钉杆一起放入孔内,杆体放入角度与钻孔倾角保持一致;

(4)注浆管应插至距孔底250mm-500mm,为保证注浆饱满,在孔口部位设置浆塞及排气管。

3.5 土钉注浆

(1)土釘采用常压灌浆,浆液一般采用0.4-0.45的水灰比,灰砂比采用1:1-1:2的水泥砂浆;水泥宜采用425号普通硅酸盐水泥;在搅拌时,为保证浆体与周围土体的紧密结合,可适量掺入一定量的早强剂、膨胀剂;

(2)浆体采用机械搅拌,禁止人工搅拌,浆液应在初凝前用完。并严防杂物混入浆液;

(3)注浆前,应先将孔内残留及松动的废土清理干净;为保证注浆质量,注浆前须用清水洗孔,直到孔口流出清水为止;

(4)注浆时应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;一般,注浆压力为0.5MPa-0.8MPa,持压3-5分钟。

3.6 面层混凝土喷射

(1)喷射作业应分段进行,同一段内喷射顺序应自下而上;第一层喷射混凝土总厚应不小于40mm,并保证面层钢筋网片其混凝土保护层厚度不少于25mm;

(2)面层厚度一般为80-150mm;当面层厚度超过120mm时,应分两次喷射,第二次施喷应在加强筋与土钉头焊接完成后进行;

(3)喷射混凝土的射距宜在0.8m-1.5m的范围内,射流方向一般应垂直于坡面;喷头应连续、缓慢,横向移动喷射厚度应均匀;

(4)为防止在钢筋背部出现空隙,在钢筋部位,应先喷填钢筋的后方,然后再喷钢筋前方;为确保接槎牢固,在段与段,层与层之间的施工缝接合面,应先清除干净浮浆层和松散碎屑,并喷水润湿后方可进行下步施喷;

(5)为保证土体与墙面的有效连接,可采用加强钢筋与土钉和分布钢筋连接,也可采用承压垫板方法连接。

3.7 养护

面层喷射完毕终凝后,12h内应进行覆盖养护,12h后可淋水养护,日淋水不少于3次,养护时间不少于14d。

4 基坑支护施工和监测

4.1 施工控制要点

土钉位置偏差<100mm,偏斜度<3%,面层厚度偏差≯20mm;孔位偏差不大于150mm;

成孔的倾角偏差不大于3°;孔深允许偏差-50mm~200mm;孔径允许偏差-5mm~20mm。

4.2 地表水控制

基坑外侧地面全部硬化,并在支护结构上部砌筑240mm×300mm的挡水墙,在支护结构外侧设置排水沟以防雨水进入基坑。

4.3 基坑监测

(1)监测范围包括:基坑支护结构的深层位移、变形观测、地面沉降及周边构筑物、管线的沉降观测;

(2)监测点的布置:监测点应在基坑土方开挖之前设置,并用红油漆标记;监测点应设置在原建筑物显眼的墙角、支护结构的坡顶、道路或围墙显眼的地方;监测点间距不大于60m。

(3)监测频率:基坑挖土期间,监测周期为2d;其他时间,观测次数视变形大小与速率而定;当观测指标达到报警值,或场地条件变化较大时,及时报警并加密观测次数。

(4)一般,水平位移量不得超过40mm,竖向沉降量不得超过50mm。

5 结语

总之,土钉墙支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,由于经济、可靠且施工快速简便,与其他桩墙支护相比,工期可缩短50%以上,节约造价60%左右,而且土钉支护可以紧贴已有建筑物施工,从而省出桩体或墙体所占用的地面,目前已在我国得到迅速推广和应用。

参考文献

[1]卢士华.浅谈土钉墙支护技术及在深基坑工程中的应用[J].恩施职业技术学院学

报,2008,20(1):2.

[2]吕春华,吴绍强.土钉墙施工技术在深基坑支护工程中的应用[J].大众科

技,2009,113(1).