浅谈在松散砂卵石地层中土钉支护技术的应用

1、浅谈在松散砂卵石地层中土钉支护技术的应用摘要：土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。本文结合工程实例，介绍了在松散砂卵石地层中土钉支护技术的应用，总结了施工经验和有效的施工技术措施。关键词：松散砂卵石 ， 土钉支护 一、概述 土钉支护技术是一种新型基坑支护形式，具有施工容易、设备简单、需要场地小、开挖与支护作业可以并行、总体进度快、成本低，以及污染少、噪声小、稳定可靠等优点，近年在我国基坑工程中得到了广泛应用，并成为内支撑支护、排桩支护、连续墙支护和锚杆支护之后的一项成熟重要的支护技术，取得了良好的经济效益和社会

2、效益。 土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。土钉是主要的受力部件，所以土钉的施工质量是土钉支护的关键。在松散砂卵石地层中，土钉成孔较为困难，质量也难以保证，土钉支护的安全系数大打折扣，本文对砂卵石地层中土钉技术的应用作一些粗浅的探讨。 二、 工程概况 四隆大厦办公楼主楼地上24层，地下2层，建筑物高76m，框架一剪力结构，基坑深度约为12.5m。开挖深度内主要地层从上至下依次为： 杂填土层：可塑，稍湿，一般层厚1.82.6m； 粘质粘土层：可塑，饱和，一般层厚2.0 4.5m ； 粗砂层：中密一密实，湿饱和，一

3、般层厚0.82.2m ： 圆砾、卵石层：中密一密实，湿饱和，一般层厚2.1 4.8m ： 粉质粘土层：可塑硬塑，饱和，一般层厚2.38.2m，该层为办公楼持力层； 其中圆砾、卵石层为潜水含水地层，水位埋深在8.410.5m左右。 可见，在地层深度约812m 范围内为卵砾石层，且地层为含水层，自稳性差，对土钉支护方案较为不利。但施工现场场地较为宽阔，可以有一定空间考虑放坡，且基坑开挖施工工期紧张，也为了节约成本，经多方案比较决定采用土钉支护方案。 三、方案设计 3.1 土钉支护设计分析 土钉支护结构的设计参数主要包括现场原位土的力学性能，支护结构的几何类型，土钉的类型、长度、间距、倾角，面层的厚

4、度、配筋等，设计主要有如下几个重要环节： (1)针对不同的地层情况，准确选定各层土体的f(粘聚力)、 (内摩擦角)值。 (2)根据施工现场的实际情况，合理考虑支护面的几何形状。 (3)土钉的类型和长度。施工中常采用钻孔高压注浆，土钉长度的确定主要考虑长度比LH，即土钉长度与基坑开挖深度的比值。沿支护高度上下分布的土钉，其受力状态一般中间大，上部和底部都偏小，所以中部的土钉起的作用较大，相应地土钉都较长。但为限制地表开裂，顶部的土钉也适当加长。在城市地区施工，LH 值宜在0.61.0范围内，尤其顶部和中部不宜小于0.81.0。 (4)要使土钉与周围土体形成一个整体，土钉的间距不宜过大，一般取12

5、1.5m，对软土则可取1.0m (5)土钉的倾角主要取决于注浆工艺和土层特点等因素。试验表明：土钉倾角在525范围内安全系数最大，所以除了重力注浆的需要或想加大土钉倾角以进入更好的土层外，土钉的倾角以不超过15为宜。 3.2 土钉设计参数 根据土层和场地条件，并按基坑土钉支护技术规程(CECS96：97)和建筑基坑支护技术(JGJ12099)进行了计算，确定土钉支护按1：0.25放坡，土钉墙面层厚5080mm，喷射细石混凝土，强度等级为C15，内挂5.5150钢筋网，设12横压筋、斜压筋并与土钉主筋交叉焊接牢固。土钉主筋采用20螺纹钢，倾角10。水平间距Sh=1.5m，竖向间距Sv=1.5m，

6、呈梅花形分布，为减小土钉墙的变形量，保证周边建筑物的安全，第三排土钉施加100KN的预应力。 3.3 防水设计 土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的排水措施，包括地表排水、支护内部排水以及基坑排水，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。基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土地面防水地表降水向地下渗透。靠近基坑坡顶宽2-4m的地面应适当垫高，并且里高外低，便于径流远离边坡。在支护面层背部应插入长度为400-600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5-2m，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

7、内的渗水和雨水，应在坑底设置300mm300mm排水沟，通至600mm600mm600mm集水坑。排水沟应离开边壁0.5-1m，排水沟及集水坑宜用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏，坑中积水应及时抽出。 四、施工过程 4.1 施工工艺流程 开挖工作面 修整坡面一放线定位一 锚杆钻机成孔一插主筋一堵孔注浆一 焊接、固定钢筋网一压筋做锚头一 喷射砼面层一砼面层养护一下步土方开挖。 4.2 施工技术要求 (1)坡面施工基坑边坡要严格按照设计坡比开挖，每步开挖1.5m，最后一步要与测量配合，严禁扰动基底土严禁超挖以避免对坡边土体扰动。 基坑坡面稳定性不好的砂卵石地层，每步开挖深度不超过1.0m，并及时修坡，修

8、坡后表面平整度误差不大于20mm，挂钢丝网打人短土钉或先喷射一层细石混凝土稳定坡面后，再挖至下一层土钉的设计标高进行土钉施工。严格按施工程顺序逐层施工，严禁在面层养护期间抢挖下步土方。 (2)土钉施工 定位：土钉开孔前应根据施工设计图中原定标高和水平间距确定锚孔位置，孔位误差不大于lOOmm。 成孔：地层上部粉质粘土和粗砂地层为节约资金和工时，采用人工洛阳铲成孔。下部卵砾石地层松散且砾径较大，人工洛阳铲或一般土锚杆钻机无法成孔，故采用水力正循环潜孔锤跟套管锚杆钻机成孔。 水力正循环潜孔锤跟套管钻进工艺用于土钉成孔施工一般不太多见，主要是由于它工艺复杂，成本高昂。本次在松散的砂卵石地层中应用土钉

9、技术，要解决成孔问题，套管跟进护壁是关键。 施工步骤：钻杆钻进套管跟进 加钻杆、套管 钻杆继续钻进 套管跟进钻杆和套管钻至设计深度 拨出钻杆下入土钉 注浆 补浆 拨出套管 补浆 土钉施工完成。 注浆：注水泥浆水灰比为0.50，跟套管成孔的土钉先在套管内注浆，注满后再拔出套管，注水泥浆不饱满再进行二次补浆。 施工时土钉孔径和长度不小于设计尺寸，土钉孔内渣土清理干净。 锚筋沿长度方向每隔2m焊一个6托架，分布呈三角形，使土钉居于孔中心,；遇锚孔坍塌，必须清孔，合格后及时设置锚筋、注浆。 (3)混凝土面层施工 在锚筋头部做喷射混凝土厚度80mm的标记。 将 6.5200mm200mm钢筋网片，用“U

10、”形钢筋插入土中固定。用加强筋压紧并与锚头焊接，钢筋网片均应与上部搭接，并给下步留茬，搭接长度不小于15cm以处理施工缝，经检验合格后，喷射80mm厚C15细石混凝土，喷射细石混凝土的枪头距坡面根据混凝土回弹性调整，自下而上垂直坡面喷射。 4.3 基坑边坡监测 为了保证基坑、地下设施、道路安全，在基坑和地下结构施工过程中对基坑边坡位移实施安全监测，以便根据边坡位移随时间的变化规律掌握边坡稳定情况，基坑周围每隔2025m设一个监测点，根据观测资料进行分析处理，以检验支护方案的可靠性。基坑变形超过设计值时，立即采取措施，防止边坡位移。 按测量要求埋设测量标尺，施工期间每天测量一次并作记录。 若边坡

11、位移发展较快要增加测量次数。 边坡施工完成20天内每天观测，以后每周观测一次至地下结构施工结束。实际施工中每面边坡设一到两个监测点，监测结果显示，累计位移量均在规范允许范围之内。这充分说明本次基坑支护的设计和施工都相当成功。 五、结束语 土钉支护技术在本工程中成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，为以后施工提供了宝贵的经验。 (1)在软土、松散砂砾石地层及有丰富地下水的情况下采用土钉支护技术有一定难度，但正确选用特殊的施工工艺方法后还是可行的。 (2)本基坑支护工程在松散的卵砾石地层中应用土钉墙支护技术，采用水力正循环潜孔锤跟套管锚杆钻机成孔的工艺是合理有效的，土钉支护为本基坑开挖和支护节约了时间。 (3)松散的砂砾石地层中要解决土体自稳性差、普通方法难以成孔的问题，可采用以下一些措施： 减小每步土方开挖深度(一般不大于1.Om)，防止边坡土体在开挖过程中坍塌造成边坡失稳； 及时修坡，挂钢丝网打入短土钉后先喷一层细石混凝土稳定坡面，再进行