基坑土钉墙支护施工工艺探究.pdf

2 0 1 0 V 0 1 5N o 4 于宁：基坑土钉墙支护施工工艺探究 2 0 1 0 第5 卷第4 期 基坑土钉墙支护施工工艺探究 于宁 ( 北京市地质工程公司。北京1 0 0 1 4 3 ) 摘要：土钉墙作为一种比较实用的原位岩土加固技术，近年来在深基坑支护工程中得到了广泛的应用。本文冀要阐 述了鲞坑土钉墙支护施工的主要步骤及相关技术，分析了深基境土钉墙支护主要施工工艺。 关键词：深基境。土钉墙。支护 中图分类号：T U 4 7文献标识码：A文章编号：10 0 7 19 0 3 ( 2 0 10 ) 0 4 - 0 0 4 5 - 0 4 我国自1 9 8 8 年起就对土钉墙技术开始研究推广， 至今已经有了2 0 年的历史。该技术已广泛应用于边坡 和基坑开挖支护处理，在基坑支护工程中有了较为成 熟的技术。土钉墙可应用于地下水位低于基坑开挖底 面或经过降水措施使地下水位低于开挖面的情况。为 保证土钉的正常施工，土层在分段开挖时应能自立稳 定。土钉适用于有一定粘性的杂填上、粘性土、粉性土、 黄土类土及含有3 0 以上牯土颗粒的砂土边坡。另外， 当采用喷射混凝土面层或坡面浅层注浆等稳定坡面措 施的时候，为了保证每一切坡台阶的自立稳定，也可 把土钉墙支护作为稳定砂土边坡的可选方法。 对标贯击数低于1 0 击或相对密实度低于0 3 的 砂土边坡，采用土钉法一般是不经济的：对标贯指教，o 大于2 0 的粘性土，必须仔细评价其徐变特性后，方可 将土钉墙用作永久性支挡结构】。土钉墙不宜用于含 水丰富的粉细砂层、砂卵石层，其主要原因是成孔困难， 土钉施工难度大。土钉墙也不适用于软土边坡，这是 由于软土只能提供很低的界面摩阻力；若采用土钉稳定 软土边坡，其长度与设置密度均需很大的提高，且成 孔时保护孔壁的稳定也较困难，在这些情况下采用土 钉的技术经济综合效益均不理想。 1 土钉墙施工工艺流程分析 土钉墙施工一般按如下流程进行操作：施工准备一 作者简介，于宁，男工程师，主要从事岩土工程施工 测量放线一土方开挖一修理边坡一初喷一成孔一注浆 一挂网一复喷一排降水一监测。 ( 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、地下有无管线等因素。首先，查明基 坑周边的地层结构和土的物理力学性质，勘察报告中 应提供土的重度y ，土的内摩擦角咖、内摩擦角、摩 阻力标准值吼i k 、土的粘聚力c 等相关参数。其次，查 明地下水类型、埋藏条件及渗透性，分析地下水对基 坑开挖、基底隆起和支护结构的影响，判断人工降低 地下水位的可能性，并评价地下水对已有建筑物和地 面沉降的影响，提供降低地下水位设计、施工所需有 关资料。最后，对基坑邻近建筑物、管线、道路的现 状进行调查，判断基坑开挖对其影响的程度。勘察报 告中应提供邻近建筑物、管线、道路与基坑的相互关系、 基础形式及埋置深度等内容。完成上述工序以确定土 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 水流入基坑。在水平方向合理划分施工段，在竖向合 理划分施工层。 ( 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 万方数据 2 0 1 0 第5 卷第4 期 技术应用 2 0 1 0 V 0 1 5N o 4 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 ) 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 5 m ；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1 0 2 0 m 睇1 。 ( 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，因此项工艺直接关系到面层喷射混凝士 的质量和材料耗用量，因此要严格按要求施工。 ( 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。对于临时性 支护来说，面层可以做一层，厚度5 0 1 5 0 r a m 。面对 永久性支护则多用两层或三层，厚度为1 0 0 3 0 0 m m 。 喷射混凝土强度等级不应低于C 1 5 ，混凝土中水泥含 量不宜低于4 0 0 k m 3 。喷射混凝七最大骨料尺寸不宜 大于1 5 m m ，通常为1 0 m m 。对较陡的边坡喷射砼中宜 加砼速凝剂防止喷射砼初凝前大面积塌落。 ( 6 ) 土钉成孔 土钉成孔前。应按设计要求定出孔位并作出标记 和编号。成孔过程中遇有障碍需调整孔位时，不得损 害支护原定的安全程度。成孔过程中应做好成孔记录， 按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事 故处理等。应将取出的土体与初步设计时所认定的加 以对比，发现有较大偏差时需及时反馈修改锚杆的设 计参数。本工程土钉成孔宜采用人工洛阳铲成孔。钻 孔后要进行清孔检查，对于孔中出现的局部渗水塌孔 或掉落松土应立即处理。成孔后应及时安设土钉钢筋 并注浆。 ( 7 ) 注浆 注浆材料选择水泥浆或水泥砂浆为宜。水泥 砂浆配合比宜为0 5 l ( 重量比) ，而水灰比宜为 0 3 8 O 4 5 I 引。水泥浆、水泥砂浆的拌合应该比较均匀， 对于一次拌合的水泥浆或者水泥砂浆应在初凝前用完。 将孔内残留或松动的杂土清除干净是注浆作业前的重 要工序，若在注浆过程的停止时间超过3 0 m i n ，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2 5 0 5 0 0 r a m 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 5 m ， 以保证土钉位于孔的中央。 ( 8 ) 挂网 在注浆完成之后，依照设计要求，需将一定直径 的钢筋按一定的网距通过焊接固定在坡面上；另外，对 于较危险的坡面，需用金属件( 如槽钢等) 将士钉和坡 面连接在一起，进而使支护的强度加深。钢筋保护网 厚度不宜小于2 0 m m ，若采用双层钢筋网，其间搭接长 度应不小于3 0 0 m m 。 ( 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。 ( 1 0 ) 排降水 当地下水位较高时，需要采取相关的降水措施， 一般采用轻型井点和管井类井点降水。同时也要注意 坡顶、坡面、坡底地表水的排放，对于坡顶可设排水沟， 并在一定的范围内用混凝土或砂浆护顽以排除地表水； 坡面可在混凝土面层中设置排水管排除面层的积水；坡 底也可设置积水坑，并利用水泵及时抽走积水。 ( 1 1 ) 监测 为了保证施工质量，需要对支护工程土钉墙顶面、 土体内部变形、土钉应力、土压力、面层应力等参数 进行监测，一般可设置测斜管观测。 以上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，调整相关施工顺序， 以优化土钉墙施工质量。 2 土钉墙施工工艺实例 ( I ) 工程概况 该建筑工程为小区住宅楼，高4 5 m ，总计1 8 层， 分为地下2 层和地上1 6 层：整体为筏板基础，框架一 剪力墙结构；总建筑面积3 3 0 0 0 m 2 ，测得该建筑基坑尺 寸为南北1 7 5 mx 东西4 5 8 m ，筏板基础埋深1 0 2 m 。 本工程西侧距城市道路约为3 6 m ，北面距已有建筑约 4 2 m ，西、北两个方向场地整体较为宽敞，箍东、南两 饲距小区围墙仅4 5 m ，场地极为狭窄。因其离已有建 筑距离较远，该基坑的开挖对周围建筑并不会产生影 万方数据 2 0 1 0 V 0 1 5N o 4 于宁：基坑土钉墙支护施工工艺探究 2 0 1 0 第5 卷第4 期 响。 工程所处地区地势较为平坦，东部偏高。根据地 质勘察，基坑范围内有三层土层，从上到下依次为： 杂填土，比较松散，呈黄褐色或者褐色，平均厚度为 4 2 m ：粉土，可塑，平均厚度为6 3 m ；粉砂，可塑软 塑状，湿度饱和，呈浅黄色，平均厚度为4 5 m ，各土 层的详细参数如表l 所示。 表1 各土层详细参数 土层重度Y土的内摩内摩擦摩阻力标准值 编号 ( k N m 3 ) 擦角由角。 q l k ( k P a ) l1 7 0 01 8 0 01 3 0 02 0 0 0 21 8 O O2 8 0 01 8 5 05 5 0 0 31 9 7 0 2 5 0 0 8 5 0 3 5 O O 该建筑所处地区的地下水属于潜水类型，位于基 底以下3 m 左右，水位较深，在基坑开挖时可以不考虑 地下水的影响。 根据建筑基坑支护技术规程规定州，结合本工程 实际情况，基坑边坡必须采取临时性的支护。西侧和 北侧边坡满足放坡条件，采用坡率法方法；东侧和南侧 不能采取放坡开挖，采用了土钉墙支护方案。 ( 2 ) 土钉支护设计 该工程土钉墙剖面如图l 所示。从图中可以看 出，该土钉自上而下共设有7 道，采用梅花形，孔径 为1 1 0 m m 。第一道土钉的布置位置为自坡项标高以下 1 6 0 m ，水平间距也为1 6 0 m ；第二道土钉的坚向间距 为1 4 0 m ，水平间距为1 3 0 m ：3 、4 、5 、6 、7 道土钉 的坚向间距和水平间距均为1 3 0 m ，所有土钉的水平面 倾角都设为8 。，前4 道土钉采用1 8 钢筋，后3 道 土钉采用0 2 2 钢筋。 圈1 土钉墙剖面图 ( 3 ) 土钉墙支护施工 本工程通过3 个开挖阶段的土钉墙设计整体稳定 性验算，其结果完全满足设计规范要求。工程采用挖 掘机开挖，需离预定边坡线0 4 m 以上。为了避免土 方开挖对边坡壁的原状土产生扰动，决定基坑开挖按 照4 2 m 、3 3 m 以及2 5 m3 个阶段进行。在基坑开挖 结束后，及时安排人工进行边坡修整。然后立即喷射 厚度为4 0 m m 第一层砼，并在坡面及时用水泥砂浆护 坡。土钉成孔完成后要及时将土钉和注浆管送入孔中， 并每隔2 0 m 沿土钉设置一对中支架。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。为保证面层与土钉连接的可靠性，按土钉 布置间距增设1 6 的加强筋，并将加强筋与土钉焊接 l O d 以上。 ( 4 ) 基坑排水 对于土钉支护体系范围内的地表进行整修，硬化 地表。并构筑排水沟，以防止地表降水向地下渗透或 者注入基坑。在坑底距离边壁l m 设置排水沟，坑底的 积水及时通过水泵抽出。 ( 5 ) 施工监测 在土钉支护施工完成之后，为了及时掌握土钉墙 位移速率的变化和位移累积总量，对整个施工全过程 进行了位移日观测，以便对不稳定性现象采取相关处 理措施。通过实际观测，坡顶位移在1 0 m m 以内，未出 现异常现象，说明整个施工工艺是合理的。 3 结语 通过实例分析，可以看出土钉墙支护的施工工艺 流程应根据不同的工程实际，及时调整相关的工序和 技术，土钉墙支护设计及施工需严格按照相关规范实 施，以保证施工质量。 参考文献 【l 】叶书麟地基处理工程实例应用手册【M 】北京：中 国建筑工业出版社，1 9 9 7 【2 】Y eS h u l i n F o u n d a t i o nE n g i n e e r i n gE x a m p l e A p p l i c a t i o nM a n u a l 【M 】B e i j i n g ：C h i n aB u i l d i n gI n d u s t r y P r e s s ，1 9 9 7 3 】刘协强，彭振斌土钉墙支护在超深基坑中的应用【J 】 万方数据 2 0 1 0 第5 卷第4 期技术应用 2 0 1 0 V 0 1 5N o 4 工程建设，2 0 0 7 ，( 8 ) 【4 】L i uQ i a n gA s s o c i a t i o n ，Z h e n B i nP e n g S o i ln a i l e d w a l li nd e e pf o u n d a t i o na p p l i c a t i o n 【J 】E n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n ，2 0 0 7 ，( 8 ) 5 】C E C S 9 6 ：9 7 ，基坑土钉支护技术规程【S 】 【6 】C E C S 9 6 ：9 7 ，e x c a v a t i o no fs o i ln a i l i n gt e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n 【S 】 【7 J G J l 2 0 9 9 ，建筑基坑支护技术规程【S 】 【8 】J G J E 0 - 9 9 ，b u i l d i n ge x c a v a t i o nt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n 【S 】 D i s c u s s i o no nt h eS o i lN a i l i n gR e t a i n i n gW a l lC o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y Y U N i n g A b s t r a c t ：T h es o i ln a i l i n g 髂am o r ep r a c t i c a li ns i t us o i lr e i n f o r c e m e n tt e c h n o l o g y , i nr e c e n ty e a r si nd e e p e x c a v a t i o nw o r k sh a sb e e nw i d e l yu s e d T h i st e c h n o l o g ym o r ea n dm o r es h o w si t se c o n o m i c ，f l e x i b l ea n d e f f i c i e n tf e a t u r e s I nt h i sp a p e rt h em a i no p e r a t i o ns t e p sa n dr e l a t e ds u p p o r t i n gt e c h n o l o g ya b o u tt h eS o i lN a i l i n g R e t a i n i n gW a l la r ea n a l y z e d K e y w o r d s ：D e e pe x c a v a t i o n ；S o i ln a i lw a l l ；S u p p o r t ( 上接第4 4 页) T h eA p p l i c a t i o no ft h eT h r e e D i m e n s i o n a lG e o l o g i c a lM o d e li nt h e E x p l o r a t i o no fM e n t o u g o uN e w T o w n Z H A OY u e ，L IJ u n h u i A b s t r a c t ：W i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fv i s u a l i z a t i o n ，a c c u r a c y , a n a l y z a b i l i t ya n da p p l i c a b i l i t y , t h et h r e e d i m e n