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1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困难，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、平安适用和爱惜环境等更高的要求。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、牢靠、施工简便、施工速度快等优点,已得到快速推广和应用，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施工便利、简洁、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、平安系数高。3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，增加边坡的整体稳定性，属于主动制约机制的支挡结构体系。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程场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。施工调查包括当地的水文地质状况、周边建筑物分布、地下埋设管线等。2依据设计图纸、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平安技术交底。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基坑开挖接受分层开挖的方式（如图1）。土方开挖和基坑支护交替进行，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基坑开挖形势依据基坑的大小可以选择接受盆式开挖或岛式开挖的方法。基坑面积大可以接受岛式开挖法，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修坡人工用铁锹依据设计坡度进行修坡。怎样使放坡坡度精确，方法即简洁又易操作，在此设计了一个简洁又可行的放坡限制方法：假设放坡坡度为1:0.3，,一步开挖深度为2m，依据放坡坡度，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限制。施工过程中测量人员必需严格限制，否则超挖将会对边坡造成紧急，少挖将使坑底肥槽宽度不足，严峻时肥槽宽度将被全部吃掉。图4放坡限制方法图5人工修坡图6坡度限制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，它机动灵敏、操作简便，一旦遇到地下管线等障碍物能快速反应，变更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限制难点在于入射角度的限制。施工前我问洛阳铲工人对于角度限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限制入射角度，都是凭阅历跟着感觉走。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洁可行的角度限制方法：用两根钢筋焊接成跟设计入射角度相等夹角的支架，用水平尺协作支架限制入射角度，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限制入射角度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，接受ф6.5HPB235钢筋和主筋焊接而成，置中筋宽度100mm。土钉端头制作90°弯头，和面层水平压筋焊接，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：依据设计协作比接受搅拌机搅拌，搅拌时间不少于2分钟。3注浆：接受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。注浆时接受多次注浆，因为水泥浆中的部分水被土体吸取后会产生收缩，注浆孔会出现不满的现象，因此每间隔确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接受人工干脆在坡面铺设，用砂浆垫块限制网片位置，保证钢筋网片在混凝土面层的外侧。钢筋网搭接处接受U型卡卡牢，网片筋外侧放置水平压筋和土钉钢筋焊牢。网片筋的竖向筋需往下层土层内插入300mm，便于和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：接受搅拌机拌料，拌料次数不少于三次，拌好的料要匀整，且随用随拌。2喷射混凝土：接受干式锚喷机喷射，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。限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长作为限制厚度的标记，为保证厚度匀整，每1m见方设置一根钢筋标记，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材料和设备6.1施工时需用机械设备和仪器设备名称型号数量用途空压机17m3/min1喷射混凝土搅拌机一般1搅拌水泥浆注浆机1.2m3/h1注浆用混凝土喷射机17m3/h1喷射混凝土电焊机一般2焊水平压筋钢筋切断机一般1土钉加工调直机一般1网片筋调直洛阳铲孔径110mm8成孔用铁锹一般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质量限制7.1土方开挖必需和土钉墙护坡协作施工。土钉墙施工时必需分段分层进行，每层挖土深度和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开超挖而造成边坡塌方。土钉墙施工和土方开挖交替进行，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留意对上部混凝土面层及土钉的爱惜，避开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限制坡度，工作面开挖后刚好进行人工修坡，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，如遇特别状况须要移动孔位，应保证支护的平安方可施工；成孔后检查孔深、孔径、入射角度、是否塌孔等，合格后刚好值入钢筋并进行注浆，接受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Ф6.5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，网片和坡面之间保证3～5cm距离，水平压筋压在钢筋网上，和土钉钢筋焊接坚实。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由于地质条件的困难性，如施工现场实际状况和方案不一样、土层状况和勘察报告不符、成孔遇地下障碍物时，边坡土钉的实际排数、长度和间距可依据实际状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，应实行土钉加密，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，土钉成孔困难可接受打入直径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，简洁坍落，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平安措施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，留意基坑的变更状况，确保基坑的平安。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基坑监测程序基坑水平位移监测接受视准线法，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设置在基坑确定距离的稳定地段，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。图11量测方法：沿基坑的每始终线边建一轴线，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觉水平位移量。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和初始值的差为其累计位移量，本次值和前次值的差值为本次位移量。基坑地面沉降量测接受相对高程系，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Ⅱ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。基坑监测留意事项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需连续观测，基坑回填后停止观测。3场地查看和记录：施工前对原场地进行全面调查，查清有无原始裂缝和异样并作记录，照相存档；施工期间每天应检查基坑四周有无裂缝发生；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途；观测期间运用一种仪器，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四周及边坡巡察，关键部位加强观测，并做好记录。假设基坑平安风险等级为三级，当监测项目的变更率连续3天超过预警值的50%，应立刻启动应急预案。8.2平安措施1制定平安生产责任制：细致贯彻平安第一、预防为主的方针。项目经理是项目平安生产第一责任者，平安员是平安干脆责任者，建立、健全各级各部门的平安生产责任制，制定奖罚方法，责任落实到人。坚持定期平安检查，刚好发觉事故隐患。2基坑施工过程中实行平安值班制度。加强领导平安值班检查制度，每项施工工序必需有详细的技术、平安交底，签字齐全，方可施工。3作业队伍设一名专职平安员，帮助项目平安员的工作，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平安员在现场。随时发觉平安隐患，刚好订正改进。加强全员平安教化，使广袤职工坚实树立“平安第一，预防为主”的意识，克服麻痹思想，组织职工有针对性的学习平安生产学问和规章制度，做到思想上重视，生产上严格执行。新工人入场必需进行平安教化，签订平安协议；换季时应对外事人员进行换季教化；坚持每周不少于一次的平安教化，坚决制止违章指挥和违章作业。落实平安生产责任制和贯彻执行各种规章制度。4全部参试人员都必需进行进场前的平安教化，考试合格后方可施工。一线工人应驾驭本工种操作技能，熟悉本工种平安技术操作规程。各类机械设备的操作工、电工、焊工等工种，必需经过特地平安操作技术训练，考试合格后方可持证上岗。5施工现场重点部位及紧急作业部位如基坑边设平安生产标记，随时提示职工留意平安生产。场内各种平安设备、设施等，任何人不准擅自拆除。6特种作业人员必需持证上岗，佩戴相应的劳动爱惜用品。7全部进入工地人员必需正确戴好平安帽，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，必需有平安生产宣扬挂牌，主要部位作业面、通道口都必需挂有平安宣扬标语或平安警示牌。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、修理，保证平安装置完备、灵敏、牢靠，确保设备的正常平安运行。12施工用电必需符合用电平安规程。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，手持灯必需接受36V低压电，电器设备要有牢靠的接地线，电器设备操作人员操作时必需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、槽顶旁边松散砖瓦石块，防止其掉落伤人。设特地人员于基坑周边进行巡察，保证槽底施工人员、槽边行走人员的平安。15大风、雨天后要对全部平安设施进行细致检查，清除隐患后方可接着施工。9环境爱惜措施9.1施工现场主要道路硬化，场地平整不积水，道路平坦、整齐。9.2材料不乱堆乱放，无散落物；建筑基坑周边保持清洁；建筑垃圾必需集中、密闭、分捡存放，刚好处理。9.3施工现场设专人负责卫生保洁，保持现场整齐卫生，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。10效益分析10.1和其它基坑支护方法比较土钉墙施工简洁，专业性不是很强。施工队伍选择面广。10.2由于施工简洁因此施工速度快，工期短，受制约因素少。10.3支护后，和其它支护方法比，边坡稳定，对相邻建筑物和道路影响小。10.4和其它支护类型相比，造价可降低10%～40%。11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接受了本工法，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、综合修理楼组成，±0.000相对于确定标高为46.4m。其中综合办公楼为地下一层、