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【摘 要】本文简述了土钉墙在深基坑工程中的设计与施工方法及技术应用,突出了对深基坑进行加固处理具有经济、简单、方便、效果好等优点,是一项值得重点推广的基坑支护技术。
【关键词】土钉墙;挂网;喷射混凝土;基坑检测
1、工程概况
某高层建筑工程,是由三栋28层建筑组成,五层裙房及基础部分连为一体,地下两层。整个基坑宽36m,长173m,深10.6m。由于超长,且一边距家属楼仅9m,一边为商业街,给基坑支护带来一定困难。经过多方论证,最后确定了在家属楼一边采用桩加锚,在商业街一边采用土钉墙支护的方案。
2、施工方法及技术措施
喷锚网支护的施工是与基坑挖土相互配合进行的,即按照土壁的稳定性、土钉设计位置和钻孔机械的施工要求确定每层挖土的深度,然后开挖一层,喷锚支护一层,施工主要程序为:挖土——整修边坡——安装排水孔——第一次喷射混凝土——钻孔、注浆,插土钉——钢筋网制作,挂网—— 第二次喷射混凝土——养护。现把各工序的施工方法及技术措施简述如下:
2.1挖土。挖土施工顺序应综合考虑喷锚施工与挖土作业同时进行,即先按喷锚作业宽度沿基坑边挖一道基槽,进行喷锚施工,在此同时,开挖基坑其它地方的土方,使挖土作业和喷锚施工在同一时间,不同区域内同时进行,以便缩短整体施工期限。
挖土施工时,应注意按设计要求进行放坡,防止边坡超挖塌陷,对喷锚施工造成影响。在地下水位以下挖土时,应在每层土底部,挖出坡向基坑内的坡面,以防止地下水积于边坡根部,造成边坡塌陷。
2.2坡面整修。由于机械开挖后的边坡表面疏松且不平整,故必须采用人工修整边坡,将松散的浮土和岩渣、卵石清除干净。铲平边坡表面;拆除障碍物;用石块补砌空洞;对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固;对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理;根据边坡地下水情况设置一定数量的泄水孔,以减少地下水对边坡造成的侧压力。
2.3喷射混凝土作业。喷射砼施工一般分两次进行,第一次为喷底,一般厚度30mm,主要为稳定土面,为挂网施工创造条件;然后在土钉、编网施工完后,再进行一次喷浆施工,直至达到设计厚度。
喷射砼的主要施工机具主要为:喷射机、空压机、搅拌机以及输送管等。
(1)作业前必须对机械设备,风、水管路和电线等进行全面检查及试运转,确认无误后,进行施工,以防止在施工过程中出现机械故障,堵管等现象,影响施工质量。(2)喷射混凝土之前,将坡面浮土清理干净,并按一定间距埋设控制喷射砼厚度的标志,以保证砼施工质量。(3)砼喷射作业应分段分片进行,每段喷射顺序为先下后上。作业开始时,应先送风,后开机,再给料。结束时,应待料喷完后,再关风,以防止堵管。(4)喷射时,喷射手应控制好水灰比,保持砼面平整,无干斑或滑移流淌现象。喷头与受喷面垂直,距离保持在0.6~1.0m。
2.4土钉(锚管)施工
(1)土钉钻孔施工一般采用凿岩机钻孔,孔径50~60mm,钻孔与坡面成10度左右向下的夹角,以利于注浆。(2)钻孔时必须随机钻速度钻进,不能强加压力冲钻,以免影响边坡的稳定。(3)该工程中土钉采用25mm螺纹钢筋,问排距2m,梅花型布置。土钉在制作时,在长度方向一定距离处,沿土钉周圈对等焊制三个短钢筋头,作为对中装置,以便土钉在插入孔后处于孔正中位置。在卵石层处,由于成孔难度较大,直接钉入长度2.5m的48钢管,该钢管头部作成尖状,并封闭,沿管身按间距100mm左右钻孔,作成花管。注浆时,直接将水泥浆注入花管内,通过小孔进入卵石层中。(4)土钉孔内注浆时,采用压力泵通过注浆管将1:1的水泥砂浆注入锚孔,注浆管应插至孔底50~l00mm处,然后随砂浆的注入缓慢匀速拔出。如遇空洞时不能加压太大,保持0.1MPa的工作压力。注浆要保证砂浆饱满,不得有里空外满的现象。(5)注完浆后,立即插入锚杆,若孔口无砂浆溢出,应及时补注砂浆。
2.5挂网
(1)编网前,钢筋应调直,然后根据边坡形状尺寸下料,按网孔 150mm×l50mm的规格编织成钢筋网,分布要均匀,绑扎要牢固。(2)相邻钢筋网片问的搭接长度,不应小于35d,并在钢筋端部作180°的弯钩。(3)在土钉端头要加网眼为50的加密网片,加密网片大小不小于300×300,并与土钉端部进行焊接,以保证土钉与网片间的传力可靠。
2.6喷射砼养护
(1)在最后一次喷射的混凝土终凝2h后,进行喷水养护,每天喷水养护不少于四次。养护期一般不得少于7d。(2)在终凝后的第一次喷水养护时,压力不宜过大,以防止冲坏喷射混凝土表面。(3)气温低于+5℃时,不得喷水养护。(4)在养护过程中如果发现砼剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象,应分析原因、及时采取措施进行修补,以防后患。
3、施工质量检测
3.1喷射砼抗压强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试验,试块在工程施工过程中抽样制取。每喷射50~100m3混合料,试块数量不得少于一组,当材料或配合比变化时,另加一组。标准试块采用从现场喷射砼板件上按要求尺寸切割而成,模具尺寸为450×350×120mm,尺寸较小的一边为敞开边,制作时,在喷射作业面附近,将模具敞开一侧朝下,以80°(与水平面的夹角)左右置于墙脚,先在模具外的边墙上喷射,待操作正常后,将喷头移至模具位置,由下而上,逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至安全地方,用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护7d后,将混凝土加工成边长为100mm的立方体试块。继续在标准条件下养护至28d龄期后,进行抗压强度试验,抗压试验时,加载方向与试块喷射成型方向垂直。本工程共计试件10组,经测试,结果均符合设计及施工规范要求。
3.2喷射砼厚度检测。用凿孔法检测。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》,“每个断面上,全部检查孔处的喷层厚度,60%以上不应小于设计厚度;最小值不应小于设计厚度的一半;同时,检查孔处厚度的平均值,不应小于设计厚度值。”本工程共检测20点,结果均符合要求。
3.3土钉问排距检测。土钉问排距是施工质量的一项主要考核指标,是土钉能否发挥作用的保证条件之一。在土钉被喷射混凝土覆盖前,主要采用在工作面用尺直接量恻的方式进行检测。
4、基坑支护监测
4.1监控方法。在上述工程施工中,沿基坑周边设置了8个观测点,进行边坡位移、高程变化的监测,并在基坑两个长边受力最不利处,各选取2个土钉(锚杆),进行土钉(锚杆)应力变化的测定。并在施工前,专门对土钉进行了抗拔试验,记录了在不同拉力作用下,土钉的应力变化情况,将该数据作为同基坑施工过程中土钉应力变化的对比值,事先确定了土钉应力变化的警戒线,使监控工作作到了心中有数。
该工程监测中,位移、高程主要采用全站仪测定,应力采用专用电子仪器测定。
4.2监测次数。在基坑开挖阶段,监测次数不少于每天两次,出项异常情况时,增加监测次数,不少于每天四次。在基础施工期间,监测次数为每天一次。在降水作业停止前后,增加监测次数。
5、结束语
综合上述,同单纯的锚杆支护比较,土钉墙具有钉土间相互作用,提高原位土体稳定性的特点,土钉起到了骨架作用、承力作用、应力传递和扩散作用,使土钉和土体形成复合体,从而提高了土体的粘聚力,并在相邻土钉问形成承压拱,大大提高了土体自身的整体稳定性。
【关键词】土钉墙;挂网;喷射混凝土;基坑检测
1、工程概况
某高层建筑工程,是由三栋28层建筑组成,五层裙房及基础部分连为一体,地下两层。整个基坑宽36m,长173m,深10.6m。由于超长,且一边距家属楼仅9m,一边为商业街,给基坑支护带来一定困难。经过多方论证,最后确定了在家属楼一边采用桩加锚,在商业街一边采用土钉墙支护的方案。
2、施工方法及技术措施
喷锚网支护的施工是与基坑挖土相互配合进行的,即按照土壁的稳定性、土钉设计位置和钻孔机械的施工要求确定每层挖土的深度,然后开挖一层,喷锚支护一层,施工主要程序为:挖土——整修边坡——安装排水孔——第一次喷射混凝土——钻孔、注浆,插土钉——钢筋网制作,挂网—— 第二次喷射混凝土——养护。现把各工序的施工方法及技术措施简述如下:
2.1挖土。挖土施工顺序应综合考虑喷锚施工与挖土作业同时进行,即先按喷锚作业宽度沿基坑边挖一道基槽,进行喷锚施工,在此同时,开挖基坑其它地方的土方,使挖土作业和喷锚施工在同一时间,不同区域内同时进行,以便缩短整体施工期限。
挖土施工时,应注意按设计要求进行放坡,防止边坡超挖塌陷,对喷锚施工造成影响。在地下水位以下挖土时,应在每层土底部,挖出坡向基坑内的坡面,以防止地下水积于边坡根部,造成边坡塌陷。
2.2坡面整修。由于机械开挖后的边坡表面疏松且不平整,故必须采用人工修整边坡,将松散的浮土和岩渣、卵石清除干净。铲平边坡表面;拆除障碍物;用石块补砌空洞;对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固;对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理;根据边坡地下水情况设置一定数量的泄水孔,以减少地下水对边坡造成的侧压力。
2.3喷射混凝土作业。喷射砼施工一般分两次进行,第一次为喷底,一般厚度30mm,主要为稳定土面,为挂网施工创造条件;然后在土钉、编网施工完后,再进行一次喷浆施工,直至达到设计厚度。
喷射砼的主要施工机具主要为:喷射机、空压机、搅拌机以及输送管等。
(1)作业前必须对机械设备,风、水管路和电线等进行全面检查及试运转,确认无误后,进行施工,以防止在施工过程中出现机械故障,堵管等现象,影响施工质量。(2)喷射混凝土之前,将坡面浮土清理干净,并按一定间距埋设控制喷射砼厚度的标志,以保证砼施工质量。(3)砼喷射作业应分段分片进行,每段喷射顺序为先下后上。作业开始时,应先送风,后开机,再给料。结束时,应待料喷完后,再关风,以防止堵管。(4)喷射时,喷射手应控制好水灰比,保持砼面平整,无干斑或滑移流淌现象。喷头与受喷面垂直,距离保持在0.6~1.0m。
2.4土钉(锚管)施工
(1)土钉钻孔施工一般采用凿岩机钻孔,孔径50~60mm,钻孔与坡面成10度左右向下的夹角,以利于注浆。(2)钻孔时必须随机钻速度钻进,不能强加压力冲钻,以免影响边坡的稳定。(3)该工程中土钉采用25mm螺纹钢筋,问排距2m,梅花型布置。土钉在制作时,在长度方向一定距离处,沿土钉周圈对等焊制三个短钢筋头,作为对中装置,以便土钉在插入孔后处于孔正中位置。在卵石层处,由于成孔难度较大,直接钉入长度2.5m的48钢管,该钢管头部作成尖状,并封闭,沿管身按间距100mm左右钻孔,作成花管。注浆时,直接将水泥浆注入花管内,通过小孔进入卵石层中。(4)土钉孔内注浆时,采用压力泵通过注浆管将1:1的水泥砂浆注入锚孔,注浆管应插至孔底50~l00mm处,然后随砂浆的注入缓慢匀速拔出。如遇空洞时不能加压太大,保持0.1MPa的工作压力。注浆要保证砂浆饱满,不得有里空外满的现象。(5)注完浆后,立即插入锚杆,若孔口无砂浆溢出,应及时补注砂浆。
2.5挂网
(1)编网前,钢筋应调直,然后根据边坡形状尺寸下料,按网孔 150mm×l50mm的规格编织成钢筋网,分布要均匀,绑扎要牢固。(2)相邻钢筋网片问的搭接长度,不应小于35d,并在钢筋端部作180°的弯钩。(3)在土钉端头要加网眼为50的加密网片,加密网片大小不小于300×300,并与土钉端部进行焊接,以保证土钉与网片间的传力可靠。
2.6喷射砼养护
(1)在最后一次喷射的混凝土终凝2h后,进行喷水养护,每天喷水养护不少于四次。养护期一般不得少于7d。(2)在终凝后的第一次喷水养护时,压力不宜过大,以防止冲坏喷射混凝土表面。(3)气温低于+5℃时,不得喷水养护。(4)在养护过程中如果发现砼剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象,应分析原因、及时采取措施进行修补,以防后患。
3、施工质量检测
3.1喷射砼抗压强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试验,试块在工程施工过程中抽样制取。每喷射50~100m3混合料,试块数量不得少于一组,当材料或配合比变化时,另加一组。标准试块采用从现场喷射砼板件上按要求尺寸切割而成,模具尺寸为450×350×120mm,尺寸较小的一边为敞开边,制作时,在喷射作业面附近,将模具敞开一侧朝下,以80°(与水平面的夹角)左右置于墙脚,先在模具外的边墙上喷射,待操作正常后,将喷头移至模具位置,由下而上,逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至安全地方,用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护7d后,将混凝土加工成边长为100mm的立方体试块。继续在标准条件下养护至28d龄期后,进行抗压强度试验,抗压试验时,加载方向与试块喷射成型方向垂直。本工程共计试件10组,经测试,结果均符合设计及施工规范要求。
3.2喷射砼厚度检测。用凿孔法检测。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》,“每个断面上,全部检查孔处的喷层厚度,60%以上不应小于设计厚度;最小值不应小于设计厚度的一半;同时,检查孔处厚度的平均值,不应小于设计厚度值。”本工程共检测20点,结果均符合要求。
3.3土钉问排距检测。土钉问排距是施工质量的一项主要考核指标,是土钉能否发挥作用的保证条件之一。在土钉被喷射混凝土覆盖前,主要采用在工作面用尺直接量恻的方式进行检测。
4、基坑支护监测
4.1监控方法。在上述工程施工中,沿基坑周边设置了8个观测点,进行边坡位移、高程变化的监测,并在基坑两个长边受力最不利处,各选取2个土钉(锚杆),进行土钉(锚杆)应力变化的测定。并在施工前,专门对土钉进行了抗拔试验,记录了在不同拉力作用下,土钉的应力变化情况,将该数据作为同基坑施工过程中土钉应力变化的对比值,事先确定了土钉应力变化的警戒线,使监控工作作到了心中有数。
该工程监测中,位移、高程主要采用全站仪测定,应力采用专用电子仪器测定。
4.2监测次数。在基坑开挖阶段,监测次数不少于每天两次,出项异常情况时,增加监测次数,不少于每天四次。在基础施工期间,监测次数为每天一次。在降水作业停止前后,增加监测次数。
5、结束语
综合上述,同单纯的锚杆支护比较,土钉墙具有钉土间相互作用,提高原位土体稳定性的特点,土钉起到了骨架作用、承力作用、应力传递和扩散作用,使土钉和土体形成复合体,从而提高了土体的粘聚力,并在相邻土钉问形成承压拱,大大提高了土体自身的整体稳定性。