地铁出入段线深基坑土钉墙施工工法

深基坑土钉墙支护施工工法深基坑土钉墙支护施工工法 1 1 前言前言 随着我国经济的发展 城市化建设迅猛开来 但由于城市建设 用地的限制 建筑发展模式由平面型向地下或空间发展成为一大趋势 于是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 这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 土钉墙支 护技术是近年发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结 构 由于经济 可靠 施工简便 施工速度快等优点 已得到迅速推 广和应用 在社会上发挥了良好的经济效益 土钉墙支护已成为基 坑支护的主要手段 深基坑土钉墙支护施工在南京地铁郭公庄车辆段的应用中形成 此工法 2 2 工法特点工法特点 2 1 土钉墙支护是一种利用经加固后的原位土体来维护基坑边 坡主体稳定的支护方法 2 2 结构轻型 柔性大 具有良好的抗震性和可延性 2 3 施工方便 简单 工期短 造价低 对坏境影响小 2 4 对周边建筑物影响小 2 5 稳定性好 水平位移小 沉降量小 风险小 安全系数高 3 3 适用范围适用范围 本工法适用于地下水位以上或经降水后的粘性土或密实性较好 的砂土地层 开挖深度一般不大于 15m 4 4 工艺原理工艺原理 土钉墙支护是靠土钉 钢筋网喷混凝土面层共同作用 形成类 似重力式挡墙的效果来提高基坑边坡土的结构强度和抗变形刚度 减小土体侧向变形 增强边坡的整体稳定性 属于主动制约机制的 支挡结构体系 5 5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5 1 工艺流程 5 2 施工要点 5 2 1 施工准备 1 熟悉设计图纸和地勘资料 做好施工调查 施工调查包括当地 场地准备 基坑开挖 修 坡 成 孔 置筋 注 浆 挂网片 焊接加强筋 喷 砼 面 层 面层养护 钢筋加工 进行下一步施工 的水文地质情况 周边建筑物分布 地下埋设管线等 2 根据设计图纸 施工调查资料和规范要求等编制施工方案 3 施工前确定基坑开挖线 水准点 监测点等技术准备工作 4 选择专业施工队伍 对施工人员提前做好技术交底和安全技术 交底 5 提前做好施工现场布置 施工用水 电 施工材料 机械等进 场 5 2 2 基坑开挖 1 基坑开挖采用分层开挖的方式 如图 1 土方开挖与基坑支护 交替进行 开挖一步支护一步 支护一步再开挖一步 如此循环施 工 如图 3 一次开挖深度 一般跟土钉步距匹配 开挖深度一般 不超过 2m 图 1 基坑开挖 2 基坑开挖形势根据基坑的大小可以选择采用盆式开挖或岛式开 挖的方法 基坑面积大可以采用岛式开挖法 这样开挖和支护可以 同步进行 缩短施工时间 如图 2 图 2 岛式开挖 图 3 开挖一步 支护一步 5 2 3 修坡 人工用铁锹按照设计坡度进行修坡 怎样使放坡坡度准确 方法 即简单又易操作 在此设计了一个简单又可行的放坡控制方法 假 设放坡坡度为 1 0 3 一步开挖深度为 2m 根据放坡坡度 那么收 坡水平距离为 600mm 从基坑外边线水平向坑内量 600mm 向下吊铅 垂线 铅垂位置即为坡底 如图 4 每一步都用同样方法进行坡度 控制 施工过程中测量人员必须严格控制 否则超挖将会对边坡造 成危险 少挖将使坑底肥槽宽度不足 严重时肥槽宽度将被全部吃 掉 图 4 放坡控制方法 图 5 人工修坡 图 6 坡度控制 5 2 4 成孔 成孔洛阳铲成孔 因为洛阳铲是传统的人工造孔工具 它机动灵 活 操作简便 一旦遇到地下管线等障碍物能迅速反应 改变角度 或孔位重新造孔 并且可用多个洛阳铲同时造孔 大大缩短成孔时 间 如图 7 图 7 人工洛阳铲成孔 人工成孔的控制难点在于入射角度的控制 施工前我问洛阳铲工 人对于角度控制你们以往用的是什么方法 他们说根本就没有用过 什么方法控制入射角度 都是凭经验跟着感觉走 我觉得这样没有 一个科学的施工方法是不行的 于是在此设计了一个简单可行的角 度控制方法 用两根钢筋焊接成跟设计入射角度相等夹角的支架 用水平尺配合支架控制入射角度 洛阳铲沿着斜筋的方向造孔 如 图 8 成孔角度验收时也用同样的方法进行验收 检查 图 8 控制入射角度 5 2 5 钢筋加工 为保证土钉钢筋安装时在孔的中间 土钉钢筋每 2m 设一组置中 架 采用 6 5HPB235 钢筋与主筋焊接而成 置中筋宽度 100mm 土钉端头制作 90 弯头 与面层水平压筋焊接 单面焊接长度 10d 5 2 6 置筋及注浆 1 人工将加工好的土钉钢筋置入孔内 2 注浆液搅拌 按照设计配合比采用搅拌机搅拌 搅拌时间不 少于 2 分钟 3 注浆 采用孔底压浆灌注法注浆 此方法好处为孔内有水时能 将孔内水排出保证注浆质量 注浆时采用多次注浆 因为水泥浆中 的部分水被土体吸收后会产生收缩 注浆孔会出现不满的现象 因 此每间隔一定时间要进行反复注浆来保证孔内满浆 这样才能保证 钢筋 水泥浆 土体形成坚实的整体 5 2 7 挂网片筋 焊水平压筋 面层网片筋采用人工直接在坡面铺设 用砂浆垫块控制网片位 置 保证钢筋网片在混凝土面层的外侧 钢筋网搭接处采用 U 型卡 卡牢 网片筋外侧放置水平压筋与土钉钢筋焊牢 网片筋的竖向筋 需往下层土层内插入 300mm 便于与下步网片筋进行搭接 如图 9 图 9 挂网片筋 注浆 5 2 8 喷射混凝土面层 1 混凝土料搅拌 采用搅拌机拌料 拌料次数不少于三次 拌 好的料要均匀 且随用随拌 2 喷射混凝土 采用干式锚喷机喷射 喷射手距坡面距离保持 在 1 5 2m 喷枪垂直坡面喷射 喷射厚度按设计要求进行喷射 控制混凝土喷射厚度方法为 用钢筋头垂直插入坡面 露出坡面基 层 80mm 长作为控制厚度的标志 为保证厚度均匀 每 1m 见方设置 一根钢筋标志 喷射混凝土时以盖住钢筋头为准 同时在有土钉的 位置插入钢筋头 长度露出砼完成面 100mm 左右 以标示土钉的位 置 为下一步确定钻孔位置作为基准 图 10 喷射混凝土面层 5 2 9 混凝土面层养护 喷射混凝土终凝 2h 后 对混凝土面层进行连续喷水养护 5 7d 6 6 材料与设备材料与设备 6 1 施工时需用机械设备与仪器 设备名称型号数量用途 空压机17m3 min1喷射混凝土 搅拌机普通1搅拌水泥浆 注浆机1 2m3 h1注浆用 混凝土喷 射机 17m3 h1喷射混凝土 电焊机普通2焊水平压筋 钢筋切断 机 普通1土钉加工 调直机普通1网片筋调直 洛阳铲孔径 110mm8成孔用 铁锹普通10修坡 全站仪莱卡1 水平位移监 测 精密水准 仪 莱卡1沉降监测 7 7 质量控制质量控制 7 1 土方开挖必须与土钉墙护坡配合施工 土钉墙施工时必须分 段分层进行 每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配 保证每层土方 开挖的超挖量不超过 400mm 这样便于土钉施工且避免超挖而造成 边坡塌方 土钉墙施工与土方开挖交替进行 每步土钉墙护坡施工 结束且养护期达到后 方可进行下一步土方开挖 并在下一步土方 开挖时要注意对上部混凝土面层及土钉的保护 避免碰触已施工完 的护坡砼面层及土钉 7 2 土方开挖严格按设计要求控制坡度 工作面开挖后及时进行 人工修坡 保证坡面平整 坡面不平整度不大于 20mm 7 3 土钉孔孔位误差不大于 100mm 如遇特殊情况需要移动孔位 应保证支护的安全方可施工 成孔后检查孔深 孔径 入射角度 是否塌孔等 合格后及时值入钢筋并进行注浆 采用注浆管注浆时 注浆管距孔底 250 300mm 水泥浆渗漏或干缩后应进行二次或多次 补浆 7 4 钻孔直径 深度 角度 注浆均要满足设计要求 做到各环 节施工完后有人验收 孔深允许偏差为 50mm 孔径允许偏差 5mm 钻孔倾角偏差 1 7 5 土钉在长度方向每隔 2m 加一组 6 5 钢筋托架 分布呈三 角形 使土钉钢筋居于孔中心 7 6 面层钢筋网之间搭接不小于 300mm 网片与坡面之间保证 3 5cm 距离 水平压筋压在钢筋网上 与土钉钢筋焊接牢固 7 7 混凝土喷射时要严格按施工配比进行配料 面层砼厚度要满 足设计要求 坡面不许有钢网外露现象 7 8 由于地质条件的复杂性 如施工现场实际情况与方案不一致 土层情况与勘察报告不符 成孔遇地下障碍物时 边坡土钉的实际 排数 长度和间距可根据实际情况由设计人员现场进行相应调整 7 9 局部土钉成孔困难 达不到设计要求时 应采取土钉加密 且下一道土钉长度适当加长的措施 7 10 土钉成孔的过程中 若遇到坚硬的障碍物 不要强行施工 要适当调整土钉参数 杂填土中确认无地下管线及构筑物时 土钉 成孔困难可采用打入直径 1 寸半钢花管注浆的方法施工 基坑开挖 遇到沙层时 砂层极不稳定 容易坍落 开挖到位后先在砂层表面 素喷一层混凝土封住砂层 防止造成边坡塌陷 然后再成孔 注浆 7 11 混凝土面层施工到基坑底后墙脚应插入坑底不少于 200mm 深 7 12 土钉墙施工中 网喷砼每拌制 100 盘且不超过 100m3 留置 不少于一组标准养护试件 且每步或每班网喷砼施工留置标准养护 试件不得少于一组 土钉抗拉试验取样为 1 8 8 安全措施安全措施 8 1 基坑监测 基坑开挖前 开挖中 开挖后随时对基坑进行监测 直至基坑 回填完成 注意基坑的变化情况 确保基坑的安全 依据设计要求 对基坑进行坡顶水平位移的监测 坡顶沉降的观测 地表开裂的监 测等 8 1 1 基坑监测程序 8 1 2 基坑水平位移监测 采用视准线法 即沿基坑边线设置一条视准线 在该线的两端 设置工作基点 A B 如图 11 测量基点 A B 设置在基坑一定距离 的稳定地段 基坑角点的水平位移通常较小 这时可将基坑角点设 为临时基点 C D 在基坑每个开挖阶段可以用临时基点监测 如需 变换时用基点 A B 测量临时基点 C D 的侧向水平位移 再用此结 果对各测点的侧向水平位移值作校正 修正设计或施工方法 或继续按原方案施工 反馈报告 数据采集 分析 监控量测 编制监测方案 布置测点 收集基本资料现场调查 监测与工程施工关系协调 图 11 量测方法 沿基坑的每一直线边建一轴线 并在直线边上布设 水平位移点 轴线上不需测距 也不需测角 只需将轴线用全站仪 投射到位移点旁边 即可量取位移点离轴线的偏距 通过两次偏距 的比较来发现水平位移量 开挖前一周取连续 3 次观测值的平均值 作为初始值 施工过程中的日常监测值与初始值的差为其累计位移 量 本次值与前次值的差值为本次位移量 8 1 3 基坑地面沉降量测 采用相对高程系 在基坑开挖深度范围之外设 5 8 点作为参照 点 建立水准测量监测网 参照 等水准测量规范要求用水准仪引 测 历次沉降变形监测是通过高程基准点间联测一条闭合或附合水 准线路 由线路的工作点来测量各监测点的高程 各监测点高程初 始值在施工前测定 至少测量 2 次取平均 某监测点本次高程减前 次高程的差值为本次沉降量 本次高程减初始高程的差值为累计沉 降量 8 1 4 基坑监测注意事项 1 观测精度要求 满足国家二级 按规范要求 基坑变形测量 精度要求 2 观测时间的确定 基坑开挖每一步都应做基坑边坡变形观测 观测时间每天一次 变形量突然增大或变形过大并不能稳定时必须 连续观测 基坑回填后停止观测 3 场地查看与记录 施工前对原场地进行全面调查 查清有无 原始裂缝和异常并作记录 照相存档 施工期间每天应检查基坑周 围有无裂缝发生 每次观测边坡位移记录详细记入汇总表并绘制边 坡位移曲线 4 每次观测应用相同的观测方法和观测路线 观测期间使用一 种仪器 一个人操作 不能更换 加强对基坑各侧沉降 变形观测 特别对有地下管线的各边坡可进行重点观测 5 应派专人进行现场基坑周围及边坡巡视 关键部位加强观测 并做好记录 假设基坑安全风险等级为三级 当监测项目的变化率 连续 3 天超过预警值的 50 应立即启动应急预案 8 2 安全措施 1 制定安全生产责任制 认真贯彻安全第一 预防为主的方针 项 目经理是项目安全生产第一责任者 安全员是安全直接责任者 建 立 健全各级各部门的安全生产责任制 制定奖罚办法 责任落实 到人 坚持定期安全检查 及时发现事故隐患 2 基坑施工过程中实行安全值班制度 加强领导安全值班检查制度 每项施工工序必须有详细的技术 安全交底 签字齐全 方可施工 3 作业队伍设一名专职安全员 协助项目安全员的工作 严格贯彻 各项生产管理制度和操作规程 做到只要有人施工就要有安全员在 现场 随时发现安全隐患 及时纠正改进 加强全员安全教育 使 广大职工牢固树立 安全第一 预防为主 的意识 克服麻痹思想 组织职工有针对性的学习安全生产知识和规章制度 做到思想上重 视 生产上严格执行 新工人入场必须进行安全教育 签订安全协 议 换季时应对外事人员进行换季教育 坚持每周不少于一次的安 全教育 坚决制止违章指挥和违章作业 落实安全生产责任制和贯 彻执行各种规章制度 4 所有参试人员都必须进行进场前的安全教育 考试合格后方可施 工 一线工人应掌握本工种操作技能 熟悉本工种安全技术操作规 程 各类机械设备的操作工 电工 焊工等工种 必须经过专门安 全操作技术训练 考试合格后方可持证上岗 5 施工现场重点部位及危险作业部位如基坑边设安全生产标志 随 时提醒职工注意安全生产 场内各种安全设备 设施等 任何人不 准擅自拆除 6 特种作业人员必须持证上岗 佩戴相应的劳动保护用品 7 所有进入工地人员必须正确戴好安全帽 遵章守纪 佩戴标记 8 坚持班组施工的班前讲话 9 施工现场按施规划 必须有安全生产宣传挂牌 主要部位作业面 通道口都必须挂有安全宣传标语或安全警示牌 10 对施工便道定期维护 尤其在雨天加强养护整修 杜绝交通事故 11 加强对设备的检查 保养 维修 保证安全装置完备 灵敏 可 靠 确保设备的正常安全运行 12 施工用电必须符合用电安全规程 现场电器设备要有防漏点措施 非电工不得安装 操作电器设备 13 夜间照明要有足够照明设备 手持灯必须采用 36V 低压电 电器 设备要有可靠的接地线 电器设备操作人员操作时必须带防护用具 和绝缘手套 14 基坑施工时 要作好基槽防护栏杆及上下人马道 清除槽壁 槽 顶附近松散砖瓦石块 防止其掉落伤人 设专门人员于基坑周边进 行巡视 保证槽底施工人员 槽边行走人员的安全 15 大风 雨天后要对所有安全设施进行仔细检查 清除隐患后方可 继续施工 9 9 环境保护措施环境保护措施 9 1 施工现场主要道路硬化 场地平整不积水 道路平坦 整洁 9 2 材料不乱堆乱放 无散落物 建筑基坑周边保持清洁 建筑垃 圾必须集中 密闭 分捡存放 及时处理 9 3 施工现场设专人负责卫生保洁 保持现场整洁卫生 道路畅通 无积水 车辆不带泥出现场 9 4 施工废水沉淀后再排往市政管网 9 5 场内裸土用密目网全部覆盖 1010 效益分析效益分析 10 1 与其它基坑支护方法比较土钉墙施工简单 专业性不是很 强 施工队伍选择面广 10 2 由于施工简单因此施工速度快 工期短 受制约因素少 10 3 支护后 与其它支护方法比 边坡稳定 对相邻建筑物和 道路影响小 10 4 与其它支护类型相比 造价可降低 10 40 1111 应用实例应用实例 中铁一局南京地铁九号线郭公庄车辆段综合楼的深基坑支护采用 了本工法 并取得了良好的经济效益 南京地铁 9 号线工程郭公庄车辆段位于南京市丰台区郭公庄村 综合楼位于车辆段场区中部南侧 由综合办公楼 综合维修楼组成 0 000 相对于绝对标高为