论文部分内容阅读
摘要：基坑开挖是建筑基础工程质量保证的重要环节，对于不同的地基采取相应的支护技术，本文就某工程实际案例，提出使用超前钢管桩和土钉、锚杆组成的支护体系在工程中应用的合理性和科学性。
关键词：基坑支护；超前钢管桩；土钉；锚杆
一、工程概况
建筑面积7220m2，对地下车库的基坑开挖成本，安全可靠等综合考虑，采用以超前钢管桩、土钉和预应力锚杆三者合一的复合土钉墙支护技术。
二、设计参数确定
1．根据基坑开挖深度、工程地质条件、基坑周边环境等因素，确定该基坑采用复合土钉墙支护。基坑侧壁安全等级为一级，侧壁重要性系数为1.1。
2．设计依据为《岩土工程勘察报告》、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）、《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7—1989）。
三、施工要求
1．超前钢管桩成孔孔径为150 mm，采用108钢管（壁厚3mm）。孔内压力注浆，注浆完成后桩间采用2根20螺纹钢焊牢（图1）。
图 1超前注浆钢管桩连接
2．螺纹钢筋土钉孔径130 mm，预应力锚杆孔径130mm，预加应力150 kN。预应力锚杆自由段长5m，采用塑料布包裹， 锚杆注浆强度达到设计强度70%后方可进行锁定。
3．注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥净浆，水灰比为0.45， 注浆方式为底部压力注浆， 压力0.4～0.6MPa。
4．喷射混凝土强度等级为C20，掺3%速凝剂。采用干净的中砂，含水量小于6%；干凈的碎石，粒径不大于10mm。混凝土喷射厚度12 cm，喷射面要求平整，无干斑及滑移流淌现象。上层锚杆和喷射面强度达到设计强度的70%后，方可进行下层土方开挖。开挖完成后，立即进行初喷混凝土施工。
5．开挖后如有渗水，应设置直径50 mmPVC泄水管，长度不小于500 mm。基坑开挖过程中须做好坑底的排水工作，防止积水或雨水渗入护坡内。
6．基坑开挖时，自上而下分段分层进行，应及时支护，严禁超挖。
7．复合土钉墙支护施工顺序：直径108 mm注浆钢管桩→首层土方开挖→初喷混凝土→挂钢筋网，焊加强筋→土钉锚杆施工→终喷混凝土→预应力锚杆土钉锁定→下层土方开挖。
8．200 mm×200 mm钢筋网片，锚杆与土钉按1.3m×1.3m呈梅花形布置（图2）。
图 2面网图
9．土钉墙顶做1.5 m宽C20钢筋混凝土护面，并对回填土部分注浆硬化。
四、钢管桩施工工艺
1．成孔要求。选用XY-100地质钻机， 正循环回转钻孔成孔，泥浆护壁稳定。钻进时随时校正主动杆，发现底座不平，应随时纠正，保证垂直度偏差不大于0.5%桩长。钻进过程中若发生斜孔或塌孔应停钻， 采取措施后再行钻进。
2．钢管制作及安装技术：（1）钢管接头采用内接管连接， 两端搭接10cm，钢管与内接管采用焊接连接；（2）标准段钢管，每50 cm对称开2孔，孔径20mm，作为出浆孔；（3）钢管用钻机卷扬下放，钢管须落至孔底。
3．钢管桩注浆要求：（1）水泥净浆采用水下灌注， 从孔底由下往上不拆管灌至孔口，注浆管底离孔底10～20 cm；（2）水泥净浆水灰比为0.45，采用32.5R普通硅酸盐水泥。水泥净浆灌满后，在初凝之前进行复灌，以保证灌满。
五、土钉墙施工工艺
土钉墙按下列顺序施工：开挖工作面→修整边坡→埋设控制喷射混凝土厚度的标志→初喷混凝土→绑扎、固定钢筋网，设置加强筋→安装土钉（包括钻孔、插筋、注浆等）→终喷混凝土→养护。
1．基坑降水及排水。土方开挖前应提前降水。分层开挖时，要求地下水位低于开挖层底以下0.5～0.8m，土钉墙顶做C20钢筋混凝土护面，并设置排水沟和集水井等排水设施。
2．土方开挖。土方开挖必须紧密配合土钉墙施工， 挖出的护坡面必须符合设计要求，具体要求如下：（1）上层土钉砂浆及喷射混凝土面达到设计强度70%后，方可开挖下层土方及进行下层土钉墙施工；（2）基坑开挖应按设计要求自上而下分段分层进行，应及时支护，严禁超挖；（3）机械开挖后应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许误差为±50mm，坡面大小和坡面平整度应满足设计要求。
3．初喷混凝土。初喷混凝土的主要目的是为护坡钢筋提供足够的保护层，具体作法如下：（1）将挖出的护坡面修理平整后， 埋设控制喷射厚度的标志；（2）喷射混凝土配合比由试验确定。先将水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀，再过筛装入喷射机，然后喷射第一层混凝土。喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段按自下而上的顺序喷射。喷射时喷头和受喷面应垂直，保持0.8～1m的距离，喷手应控制水灰比，保持喷射面平整、湿润、光滑，无干斑流淌现象；（3）初喷厚度控制在3～5 cm，混凝土终凝2 h后应喷水养护。养护时间根据土钉面条件确定，宜为3～7 d；（4）喷射混凝土的其他要求参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）。
4．钢筋网铺设：（1）钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设， 铺设钢筋时，钢筋与坡面的间隙不宜大于20mm；（2）钢筋网应与土钉和其他锚固装置连接牢固，喷混凝土时钢筋网不得晃动；（3）钢筋网可焊接或绑扎，钢筋网格允许误差±10mm，钢筋网搭接长度不小于30mm，焊接长度不应小于10 d（d为钢筋直径）。
5．土钉成孔土钉成孔采用机械成孔方式，参数及要求如下：（1）按设计要求定孔位，允许偏差±5 cm；（2）土钉孔径130mm，孔径允许误差±2 cm；（3）孔深允许误差±20 cm，孔倾角允许误差±2°。
6．土钉制作与要求：（1）土钉墙体钢筋规格、直径应符合设计要求，采用25、28Ⅱ级钢筋。钢筋接头采用帮条焊，双面焊的焊接长度为5 d；（2）给土钉轴线方向每隔2m设置一个对中支架，且要对称，对中支架采用8钢筋制作；（3）土钉制作完成后将注浆管捆扎在土钉上，注浆管端头距土钉端头约20cm，并编号登记，以备安装。
7．注浆施工：（1）注浆前先清孔，用清水将孔内残渣清理干净，直至孔内流出清水；（2）采用32.5R普通硅酸盐水泥，土钉采用压力注浆，压力为0.4～0.6 MPa，孔口设置止浆塞。注满后保持压力3～5 min，注浆孔附近的面层混凝土应有抵抗注浆引起的压力扩散作用。
8．锁紧土钉。先将横向加强筋焊接固定于土钉上下两侧， 再在土钉筋体端部两侧长度方向焊长60mm的锁定筋。
9．终喷射混凝土。检查确认钢筋网敷设和连接符合要求后， 终喷混凝土到设计厚度，其工艺与初喷混凝土相同。
10．预应力锚杆施工：（1）锚杆施工前，应根据实际情况，选取一定数量锚杆进行钻孔、注浆、张拉及锁定的试验性作业，以检验设计的合理性及施工工艺及设备的适应性；（2）锚杆下料长度应考虑锚杆的成孔深度及张拉锁定设备所需要的长度。锚杆张拉头与钢筋接头采用帮条焊，双面焊接长度为5 d。杆体自由段包塑料布或塑料管，并应扎牢；（3）预应力锚杆采用二次注浆，压力为1.0～1.5MPa。一次注浆体初凝后，方可进行二次注浆；（4）张拉前应对张拉设备进行标定， 锚固体达到设计强度70%后方可进行张拉。锚杆承压面应平整，并与锚体的轴线垂直。
六、质量控制
1．每批原材料到达工地，须经检查合格后方可使用， 检查内容包括锚杆与土钉所用水泥浆及喷射混合料的配合比及拌合均匀性。
2．采用人工观察方法检查锚喷支护外观，锚喷支护面不应有漏喷、裂缝、空鼓、钢筋网及锚杆顶端外露等现象。
3．每喷射50 m3混凝土混合料即制作一组试件。试件采用“喷大板”的方法制作，按GB50086—2001规范要求进行抗压强度试验。
4．面层强度按回弹仪检测要求进行检测。喷射混凝土厚度检查采用凿孔法，检查数量应每100 m2取一组，每组不少于3个点，其合格条件为：全部检查孔处厚度平均值不小于设计厚度，最小厚度应不小于设计厚度的80%。
七、施工监测要求
1．监测内容包括支护结构顶部位移与沉降及支护结构的变形。
2．变形观测点环绕基坑四周布置，各点间距不大于30m。
3．基坑边坡总沉降值不大于356mm。在深基坑支护中，采用复合土钉墙支护可有效缩短施工工期，具有成本低、适用面广、安全可靠等优点。
八、结语
综上所述，根据本工程地下车库的基坑支护工程施工要求，采用土钉孔径130 mm，预应力锚杆孔径130mm，按照复合土钉墙支护施工工序，严格控制成孔，钢管桩注浆，基坑降初喷混凝土、钢筋网铺设、注浆施工、预应力锚杆等施工过程，确保了工程的高质量，高标准。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规范（JGJ120—1999）．
[2]建筑地基基础设计规范（GB5007—2002）．
[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086—2001）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：基坑支护；超前钢管桩；土钉；锚杆
一、工程概况
建筑面积7220m2，对地下车库的基坑开挖成本，安全可靠等综合考虑，采用以超前钢管桩、土钉和预应力锚杆三者合一的复合土钉墙支护技术。
二、设计参数确定
1．根据基坑开挖深度、工程地质条件、基坑周边环境等因素，确定该基坑采用复合土钉墙支护。基坑侧壁安全等级为一级，侧壁重要性系数为1.1。
2．设计依据为《岩土工程勘察报告》、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）、《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7—1989）。
三、施工要求
1．超前钢管桩成孔孔径为150 mm，采用108钢管（壁厚3mm）。孔内压力注浆，注浆完成后桩间采用2根20螺纹钢焊牢（图1）。
图 1超前注浆钢管桩连接
2．螺纹钢筋土钉孔径130 mm，预应力锚杆孔径130mm，预加应力150 kN。预应力锚杆自由段长5m，采用塑料布包裹， 锚杆注浆强度达到设计强度70%后方可进行锁定。
3．注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥净浆，水灰比为0.45， 注浆方式为底部压力注浆， 压力0.4～0.6MPa。
4．喷射混凝土强度等级为C20，掺3%速凝剂。采用干净的中砂，含水量小于6%；干凈的碎石，粒径不大于10mm。混凝土喷射厚度12 cm，喷射面要求平整，无干斑及滑移流淌现象。上层锚杆和喷射面强度达到设计强度的70%后，方可进行下层土方开挖。开挖完成后，立即进行初喷混凝土施工。
5．开挖后如有渗水，应设置直径50 mmPVC泄水管，长度不小于500 mm。基坑开挖过程中须做好坑底的排水工作，防止积水或雨水渗入护坡内。
6．基坑开挖时，自上而下分段分层进行，应及时支护，严禁超挖。
7．复合土钉墙支护施工顺序：直径108 mm注浆钢管桩→首层土方开挖→初喷混凝土→挂钢筋网，焊加强筋→土钉锚杆施工→终喷混凝土→预应力锚杆土钉锁定→下层土方开挖。
8．200 mm×200 mm钢筋网片，锚杆与土钉按1.3m×1.3m呈梅花形布置（图2）。
图 2面网图
9．土钉墙顶做1.5 m宽C20钢筋混凝土护面，并对回填土部分注浆硬化。
四、钢管桩施工工艺
1．成孔要求。选用XY-100地质钻机， 正循环回转钻孔成孔，泥浆护壁稳定。钻进时随时校正主动杆，发现底座不平，应随时纠正，保证垂直度偏差不大于0.5%桩长。钻进过程中若发生斜孔或塌孔应停钻， 采取措施后再行钻进。
2．钢管制作及安装技术：（1）钢管接头采用内接管连接， 两端搭接10cm，钢管与内接管采用焊接连接；（2）标准段钢管，每50 cm对称开2孔，孔径20mm，作为出浆孔；（3）钢管用钻机卷扬下放，钢管须落至孔底。
3．钢管桩注浆要求：（1）水泥净浆采用水下灌注， 从孔底由下往上不拆管灌至孔口，注浆管底离孔底10～20 cm；（2）水泥净浆水灰比为0.45，采用32.5R普通硅酸盐水泥。水泥净浆灌满后，在初凝之前进行复灌，以保证灌满。
五、土钉墙施工工艺
土钉墙按下列顺序施工：开挖工作面→修整边坡→埋设控制喷射混凝土厚度的标志→初喷混凝土→绑扎、固定钢筋网，设置加强筋→安装土钉（包括钻孔、插筋、注浆等）→终喷混凝土→养护。
1．基坑降水及排水。土方开挖前应提前降水。分层开挖时，要求地下水位低于开挖层底以下0.5～0.8m，土钉墙顶做C20钢筋混凝土护面，并设置排水沟和集水井等排水设施。
2．土方开挖。土方开挖必须紧密配合土钉墙施工， 挖出的护坡面必须符合设计要求，具体要求如下：（1）上层土钉砂浆及喷射混凝土面达到设计强度70%后，方可开挖下层土方及进行下层土钉墙施工；（2）基坑开挖应按设计要求自上而下分段分层进行，应及时支护，严禁超挖；（3）机械开挖后应辅以人工修整坡面，坡面平整度允许误差为±50mm，坡面大小和坡面平整度应满足设计要求。
3．初喷混凝土。初喷混凝土的主要目的是为护坡钢筋提供足够的保护层，具体作法如下：（1）将挖出的护坡面修理平整后， 埋设控制喷射厚度的标志；（2）喷射混凝土配合比由试验确定。先将水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀，再过筛装入喷射机，然后喷射第一层混凝土。喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段按自下而上的顺序喷射。喷射时喷头和受喷面应垂直，保持0.8～1m的距离，喷手应控制水灰比，保持喷射面平整、湿润、光滑，无干斑流淌现象；（3）初喷厚度控制在3～5 cm，混凝土终凝2 h后应喷水养护。养护时间根据土钉面条件确定，宜为3～7 d；（4）喷射混凝土的其他要求参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）。
4．钢筋网铺设：（1）钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设， 铺设钢筋时，钢筋与坡面的间隙不宜大于20mm；（2）钢筋网应与土钉和其他锚固装置连接牢固，喷混凝土时钢筋网不得晃动；（3）钢筋网可焊接或绑扎，钢筋网格允许误差±10mm，钢筋网搭接长度不小于30mm，焊接长度不应小于10 d（d为钢筋直径）。
5．土钉成孔土钉成孔采用机械成孔方式，参数及要求如下：（1）按设计要求定孔位，允许偏差±5 cm；（2）土钉孔径130mm，孔径允许误差±2 cm；（3）孔深允许误差±20 cm，孔倾角允许误差±2°。
6．土钉制作与要求：（1）土钉墙体钢筋规格、直径应符合设计要求，采用25、28Ⅱ级钢筋。钢筋接头采用帮条焊，双面焊的焊接长度为5 d；（2）给土钉轴线方向每隔2m设置一个对中支架，且要对称，对中支架采用8钢筋制作；（3）土钉制作完成后将注浆管捆扎在土钉上，注浆管端头距土钉端头约20cm，并编号登记，以备安装。
7．注浆施工：（1）注浆前先清孔，用清水将孔内残渣清理干净，直至孔内流出清水；（2）采用32.5R普通硅酸盐水泥，土钉采用压力注浆，压力为0.4～0.6 MPa，孔口设置止浆塞。注满后保持压力3～5 min，注浆孔附近的面层混凝土应有抵抗注浆引起的压力扩散作用。
8．锁紧土钉。先将横向加强筋焊接固定于土钉上下两侧， 再在土钉筋体端部两侧长度方向焊长60mm的锁定筋。
9．终喷射混凝土。检查确认钢筋网敷设和连接符合要求后， 终喷混凝土到设计厚度，其工艺与初喷混凝土相同。
10．预应力锚杆施工：（1）锚杆施工前，应根据实际情况，选取一定数量锚杆进行钻孔、注浆、张拉及锁定的试验性作业，以检验设计的合理性及施工工艺及设备的适应性；（2）锚杆下料长度应考虑锚杆的成孔深度及张拉锁定设备所需要的长度。锚杆张拉头与钢筋接头采用帮条焊，双面焊接长度为5 d。杆体自由段包塑料布或塑料管，并应扎牢；（3）预应力锚杆采用二次注浆，压力为1.0～1.5MPa。一次注浆体初凝后，方可进行二次注浆；（4）张拉前应对张拉设备进行标定， 锚固体达到设计强度70%后方可进行张拉。锚杆承压面应平整，并与锚体的轴线垂直。
六、质量控制
1．每批原材料到达工地，须经检查合格后方可使用， 检查内容包括锚杆与土钉所用水泥浆及喷射混合料的配合比及拌合均匀性。
2．采用人工观察方法检查锚喷支护外观，锚喷支护面不应有漏喷、裂缝、空鼓、钢筋网及锚杆顶端外露等现象。
3．每喷射50 m3混凝土混合料即制作一组试件。试件采用“喷大板”的方法制作，按GB50086—2001规范要求进行抗压强度试验。
4．面层强度按回弹仪检测要求进行检测。喷射混凝土厚度检查采用凿孔法，检查数量应每100 m2取一组，每组不少于3个点，其合格条件为：全部检查孔处厚度平均值不小于设计厚度，最小厚度应不小于设计厚度的80%。
七、施工监测要求
1．监测内容包括支护结构顶部位移与沉降及支护结构的变形。
2．变形观测点环绕基坑四周布置，各点间距不大于30m。
3．基坑边坡总沉降值不大于356mm。在深基坑支护中，采用复合土钉墙支护可有效缩短施工工期，具有成本低、适用面广、安全可靠等优点。
八、结语
综上所述，根据本工程地下车库的基坑支护工程施工要求，采用土钉孔径130 mm，预应力锚杆孔径130mm，按照复合土钉墙支护施工工序，严格控制成孔，钢管桩注浆，基坑降初喷混凝土、钢筋网铺设、注浆施工、预应力锚杆等施工过程，确保了工程的高质量，高标准。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规范（JGJ120—1999）．
[2]建筑地基基础设计规范（GB5007—2002）．
[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086—2001）．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。