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摘 要:土钉支护主要是通过设计注浆土钉以及钢筋网喷射混凝土面层从而加固土体,它适合于场地狭小、基坑较深、边坡处建筑物限制的现场开挖方案。本文介绍了土钉墙技术支护基坑的原理、设计方案、施工过程、支护效果,并总结了项目中的实践经验。
关键词:土钉支护 深基坑 降水
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0109-01
近年来,在基坑施工过程中,由于未按土质情况设置安全边坡和做好固壁支撑,导致坑壁坍塌事故比例增大。因此基坑施工被列为一项安全检查内容,并要求深基坑必须进行专项设计和支护。目前,深基坑支护已经有多种较为成熟的技术,土钉墙支护是其中一种比较经济成熟的技术之一。随着土钉支护技术的发展,在一些情况下,为了控制边坡的侧向变形和地表沉降,采用“土钉——预应力锚杆”联合支护的形式,称为复合土钉墙支护。
对照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)中单根土钉受拉荷载标准值,及单根土钉抗拉承载力设计值公式中的因子分析,土钉护坡及土钉抗拔能力与以下几方面有关,施工中可以作为技术、质量预控的关键点:(1)边坡坡度,(2)土钉水平、垂直间距,(3)土钉安置倾角;(4)土钉成孔直径;(5)土钉有效锚固长度;(6)土层状态。
1 工程地质条件及周边环境
1.1 工程地质条件
工程所在场地属于黄河下游冲积平原,地形较为平坦,地层构造为:均为第四纪沉积层,场内地质形态分布均匀,基础持力层在在第五单元土层黏质粉土层,地层构造不存在影响场地稳定性的不良地质条件。
1.2 周边环境
楼北距四层办公楼6m,东距两层临街商店3m,南侧紧临一栋两層办公楼1～6m。基坑边距最近处地下管线3m。
1.3 支护设计
北侧边坡采用预应力锚杆与土钉联合支护。基坑其余侧边坡均采用七层土钉墙支护。
土钉墙支护设计:
(1)基坑深度7m,边坡1∶0.2坡度放坡;
(2)土钉横竖向间距均1.5m,最上层土钉距坡顶1.5m,最下层土钉距坑底0.7m;
(3)土钉倾角10°,钻孔直径120mm;
(4)土钉采用Ⅱ级螺纹钢筋,从上到下依次1～3层直径Ф20,4～5层直径Ф22;
(5)土钉长度及深度。第1排第5排土钉均长7m,第2、3排长9.5m,第4排长8m。
(6)每排土钉,端头部分压焊1根Ф18横向通长钢筋并焊于坡面钢筋挂网上;
(7)基坑坡面敷设φ6.5间距200的钢筋网片,网片间搭接长度30cm。
2 降排水施工
2.1 降水主要措施
降排水为基坑工程过程中的关键步骤,该工程地勘报告中地下水情况为:自然地坪下3.4m,经分析后方案采用的降水井孔深17m成孔孔径600mm。泵吸反循环施工工艺泥浆护壁,成孔后做砾石水泥管,直径400mm,管外填满砾石散料,粒径2～6mm。井点共布置15个,距槽边1.0m间距8～10m。
2.2 其它降排水措施
(1)基坑周坡及坡脚设0.3明排水沟,纵坡0.2％,坑角设集水井。
(2)埋设花管高度在坑壁标高-6.0m,滞水层渗水采用坑底明排水沟,入集水井抽排。
3 土钉墙施工
工艺流程:开挖土方→修坡→成孔→安装土钉(及锚杆)→注浆→编网、挂网→焊固锚头→喷射混凝土→表面养护。
(1)土方开挖:土方开挖首先要保证各层土自稳,严禁超挖,做到每挖1.5m深,支护一步。开挖后及时安排工人修削边坡坡面,保证平整度≤±20mm,同时测放土钉孔位。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工
(2)钻孔:土钉墙孔深≤9m,采用人工洛阳铲成孔,孔深>9m,采用螺旋钻机成孔。
(3)土钉的安装与注浆:土钉安装确保钢筋在土孔中位置居中,由于土湿陷的影响穿越滞水层的土钉钢筋不容易居中,位于中定位鼓形筋须适当加密,其间距≤1m。注浆管连同土钉同时入孔,注浆前先清孔,将注浆管深入时控制在距离孔底300～500mm,常压下注入纯水泥浆的水灰比控制在0.45～0.5。
(4)钢筋网:钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度不宜小于20mm;采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设;钢筋网与土钉应连接牢固。
(5)焊固锚头:用1根Ф18钢筋弯成400×400直角作为土钉锚头,一侧与土钉端部搭接焊,另一侧与坡面Ф18水平横向腰筋焊接,其作用在于使土钉墙网片整体受力,确保土钉将边坡主动土压力传递到土体稳定区内。
(6)喷射混凝土及养护:喷射C20混凝土,厚度80～100mm,混凝土配合比为水泥∶砂∶石子∶水＝1∶2∶2∶0.5,操作时,喷射管应垂直于坡面,端部距坡面0.6～1.0m,分区、分段喷射,喷射混凝土终凝2h后,喷水养护,风雨天气应及时将坡面覆盖薄膜养护。
4 施工监测
4.1 观测点布置
共设置水平位移观测点5个,地表沉降观测标桩一个。
4.2 施工监测
施工过程中采用激光经纬仪,以直线延长法,监测边坡支护的坡顶水平位移;采用自动整平水准仪观测坡顶沉降。观测按《工程测量规范》GB50026-93中变形观测的规定,精度满足二等测量精度要求。
4.3 观测频次
基坑开挖期间,每支护一层边坡,进行一次观测,基坑支护稳定后,每层观测一次。
5 结语
本工程自开始挖土方到地下室结构施工完毕,历时3个半月,边坡始终处于稳定状态,坑边的临时建筑物和永久建筑物均未有沉降、变形等现象(最大水平观测位移5mm)。充分表明本工程的边坡支护是成功的。
土钉墙及复合土钉墙深基坑支护技术的成功应用,表明该种施工技术具有其它施工方法无法比拟的优越性,特别是在其他支护技术(如成孔灌注桩、钢板桩、地下连续墙等)不允许使用时,土钉墙经济、适用、快捷的优点便表现出来。与钢筋混凝土成孔灌注桩相比,土钉墙护坡可降低费用10％～20％,且施工周期短,成型后可以立即投入使用,对地下室外部的各种管线敷设亦无影响。
参考文献
[1] 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99).
[2] 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002).
[3] 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—1999).
[4] 《工程测量规范》(GB50026-93).
关键词:土钉支护 深基坑 降水
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0109-01
近年来,在基坑施工过程中,由于未按土质情况设置安全边坡和做好固壁支撑,导致坑壁坍塌事故比例增大。因此基坑施工被列为一项安全检查内容,并要求深基坑必须进行专项设计和支护。目前,深基坑支护已经有多种较为成熟的技术,土钉墙支护是其中一种比较经济成熟的技术之一。随着土钉支护技术的发展,在一些情况下,为了控制边坡的侧向变形和地表沉降,采用“土钉——预应力锚杆”联合支护的形式,称为复合土钉墙支护。
对照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)中单根土钉受拉荷载标准值,及单根土钉抗拉承载力设计值公式中的因子分析,土钉护坡及土钉抗拔能力与以下几方面有关,施工中可以作为技术、质量预控的关键点:(1)边坡坡度,(2)土钉水平、垂直间距,(3)土钉安置倾角;(4)土钉成孔直径;(5)土钉有效锚固长度;(6)土层状态。
1 工程地质条件及周边环境
1.1 工程地质条件
工程所在场地属于黄河下游冲积平原,地形较为平坦,地层构造为:均为第四纪沉积层,场内地质形态分布均匀,基础持力层在在第五单元土层黏质粉土层,地层构造不存在影响场地稳定性的不良地质条件。
1.2 周边环境
楼北距四层办公楼6m,东距两层临街商店3m,南侧紧临一栋两層办公楼1～6m。基坑边距最近处地下管线3m。
1.3 支护设计
北侧边坡采用预应力锚杆与土钉联合支护。基坑其余侧边坡均采用七层土钉墙支护。
土钉墙支护设计:
(1)基坑深度7m,边坡1∶0.2坡度放坡;
(2)土钉横竖向间距均1.5m,最上层土钉距坡顶1.5m,最下层土钉距坑底0.7m;
(3)土钉倾角10°,钻孔直径120mm;
(4)土钉采用Ⅱ级螺纹钢筋,从上到下依次1～3层直径Ф20,4～5层直径Ф22;
(5)土钉长度及深度。第1排第5排土钉均长7m,第2、3排长9.5m,第4排长8m。
(6)每排土钉,端头部分压焊1根Ф18横向通长钢筋并焊于坡面钢筋挂网上;
(7)基坑坡面敷设φ6.5间距200的钢筋网片,网片间搭接长度30cm。
2 降排水施工
2.1 降水主要措施
降排水为基坑工程过程中的关键步骤,该工程地勘报告中地下水情况为:自然地坪下3.4m,经分析后方案采用的降水井孔深17m成孔孔径600mm。泵吸反循环施工工艺泥浆护壁,成孔后做砾石水泥管,直径400mm,管外填满砾石散料,粒径2～6mm。井点共布置15个,距槽边1.0m间距8～10m。
2.2 其它降排水措施
(1)基坑周坡及坡脚设0.3明排水沟,纵坡0.2％,坑角设集水井。
(2)埋设花管高度在坑壁标高-6.0m,滞水层渗水采用坑底明排水沟,入集水井抽排。
3 土钉墙施工
工艺流程:开挖土方→修坡→成孔→安装土钉(及锚杆)→注浆→编网、挂网→焊固锚头→喷射混凝土→表面养护。
(1)土方开挖:土方开挖首先要保证各层土自稳,严禁超挖,做到每挖1.5m深,支护一步。开挖后及时安排工人修削边坡坡面,保证平整度≤±20mm,同时测放土钉孔位。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工
(2)钻孔:土钉墙孔深≤9m,采用人工洛阳铲成孔,孔深>9m,采用螺旋钻机成孔。
(3)土钉的安装与注浆:土钉安装确保钢筋在土孔中位置居中,由于土湿陷的影响穿越滞水层的土钉钢筋不容易居中,位于中定位鼓形筋须适当加密,其间距≤1m。注浆管连同土钉同时入孔,注浆前先清孔,将注浆管深入时控制在距离孔底300～500mm,常压下注入纯水泥浆的水灰比控制在0.45～0.5。
(4)钢筋网:钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度不宜小于20mm;采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设;钢筋网与土钉应连接牢固。
(5)焊固锚头:用1根Ф18钢筋弯成400×400直角作为土钉锚头,一侧与土钉端部搭接焊,另一侧与坡面Ф18水平横向腰筋焊接,其作用在于使土钉墙网片整体受力,确保土钉将边坡主动土压力传递到土体稳定区内。
(6)喷射混凝土及养护:喷射C20混凝土,厚度80～100mm,混凝土配合比为水泥∶砂∶石子∶水＝1∶2∶2∶0.5,操作时,喷射管应垂直于坡面,端部距坡面0.6～1.0m,分区、分段喷射,喷射混凝土终凝2h后,喷水养护,风雨天气应及时将坡面覆盖薄膜养护。
4 施工监测
4.1 观测点布置
共设置水平位移观测点5个,地表沉降观测标桩一个。
4.2 施工监测
施工过程中采用激光经纬仪,以直线延长法,监测边坡支护的坡顶水平位移;采用自动整平水准仪观测坡顶沉降。观测按《工程测量规范》GB50026-93中变形观测的规定,精度满足二等测量精度要求。
4.3 观测频次
基坑开挖期间,每支护一层边坡,进行一次观测,基坑支护稳定后,每层观测一次。
5 结语
本工程自开始挖土方到地下室结构施工完毕,历时3个半月,边坡始终处于稳定状态,坑边的临时建筑物和永久建筑物均未有沉降、变形等现象(最大水平观测位移5mm)。充分表明本工程的边坡支护是成功的。
土钉墙及复合土钉墙深基坑支护技术的成功应用,表明该种施工技术具有其它施工方法无法比拟的优越性,特别是在其他支护技术(如成孔灌注桩、钢板桩、地下连续墙等)不允许使用时,土钉墙经济、适用、快捷的优点便表现出来。与钢筋混凝土成孔灌注桩相比,土钉墙护坡可降低费用10％～20％,且施工周期短,成型后可以立即投入使用,对地下室外部的各种管线敷设亦无影响。
参考文献
[1] 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99).
[2] 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002).
[3] 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—1999).
[4] 《工程测量规范》(GB50026-93).