畢業(yè)論文-土釘墻技術(shù)在地基基坑圍護(hù)中的應(yīng)用.doc

普通高職畢業(yè)論文 題目 土釘墻技術(shù)在地基基坑圍護(hù)中的應(yīng)用學(xué)生姓名 學(xué) 號 20066 專業(yè)班級 2006級建筑工程技術(shù) 系院名稱 建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)系 指導(dǎo)教師 二九年五月二十九日目 錄 一、引言1二、土釘墻的作用原理1三、土釘墻的特點(diǎn)1四、土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域2五、土釘墻適用的土層2六、工程概述2七、基坑圍護(hù)方案3八、基坑圍護(hù)施工3九、基坑監(jiān)測4十、結(jié) 語4致 謝5參考資料5土釘墻技術(shù)在地基基坑圍護(hù)中的應(yīng)用摘要：土釘墻施工技術(shù)自20世紀(jì)70年代產(chǎn)生以來，因其造價(jià)較其他基坑圍護(hù)體系低，施工周期短，安全性基本滿足基坑穩(wěn)定性及變形要求，在邊坡工程、基坑工程中得到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。我國于1997年制訂了相應(yīng)的規(guī)范基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程。由于土釘墻對地層的依賴性很大，通常僅適用于地下水位低、自立性好的地層。在高水位的軟土地層中，因其自立性差，易產(chǎn)生流砂和管涌的可能；尤其上海、福州等東南沿海城市的地層為沖積地層，主要為飽和粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土等，單純的土釘墻不能滿足基坑圍護(hù)安全性。由此，近年來，經(jīng)過科研人員和工程技術(shù)人員在各種基坑圍護(hù)工程中的理論設(shè)計(jì)研究和實(shí)踐分析研究，總結(jié)出一種新的土釘墻施工技術(shù)復(fù)合型土釘墻支護(hù)，并正通過更多的工程實(shí)踐對其進(jìn)行理論設(shè)計(jì)上的完善。關(guān)鍵詞：地基基坑，基坑圍護(hù)，現(xiàn)場施工，施工監(jiān)測一、引言土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力；從而保持開挖面的穩(wěn)定，這個(gè)土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置的，一般稱砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網(wǎng)加固巖體的做法類似，故也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻，建筑基坑與護(hù)坡技術(shù)規(guī)程jgj12099 正式定名為土釘墻。二、土釘墻的作用原理土體的抗剪強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，在基坑開挖時(shí)，可存在使邊坡保持直立的臨界高度，但在超過這個(gè)深度或有地面超載時(shí)將會發(fā)生突發(fā)性的整體破壞。一般護(hù)坡措施均基于支擋護(hù)坡的被動(dòng)制約機(jī)制，以擋土結(jié)構(gòu)承受其后的土體側(cè)壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞。土釘墻技術(shù)則是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體與土共同作用，彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足。因此通過以增強(qiáng)邊坡土體自身穩(wěn)定性的主動(dòng)制約機(jī)制為基礎(chǔ)的復(fù)合土體。不僅有效地提高了土體的整體剛度，彌補(bǔ)了土體抗拉、抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)。通過相互作用、土體自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度潛力得到充分發(fā)揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，更重要的是土釘墻受荷載過程中不會發(fā)生素土邊坡那樣的突發(fā)性塌滑，土釘墻不僅延遲塑性變形發(fā)展階段，而且具有明顯的漸進(jìn)性變形和開裂破壞，不會發(fā)生整體性塌滑。 三、土釘墻的特點(diǎn) 土釘墻應(yīng)用于基坑開挖支護(hù)和挖方邊坡穩(wěn)定有以下特點(diǎn)： （1） 形成土釘復(fù)合體、顯著提高邊坡整體穩(wěn)定性和承受邊坡超載的能力。 （2） 施工設(shè)備簡單，由于釘長一般比錨桿的長度小的多，不加予應(yīng)力所以設(shè)備簡單。 （3） 隨基坑開挖逐層分段開挖作業(yè)，不占或少占單獨(dú)作業(yè)時(shí)間，施工效率高，占用周期短。 （4） 施工不需單獨(dú)占用場地，對現(xiàn)場狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時(shí)顯示其優(yōu)越性。 （5） 土釘墻成本費(fèi)較其他支護(hù)結(jié)構(gòu)顯著降低。 （6） 施工噪音、振動(dòng)小，不影響環(huán)境。 （7） 土釘墻本身變形很小，對相鄰建筑物影響不大。四、土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域 土釘墻不僅應(yīng)用于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且也應(yīng)用于永久性構(gòu)筑物，當(dāng)應(yīng)用于永久性構(gòu)筑物時(shí)，宜增加噴射砼面層的厚度并適當(dāng)考慮其美觀，目前土釘墻的應(yīng)用領(lǐng)域主要有： （1） 托換基礎(chǔ) （2） 基坑支擋或豎井 （3） 斜坡面的擋土墻 （4） 斜坡面的穩(wěn)定 （5） 與錨桿擋墻結(jié)合作斜面的防護(hù)五、土釘墻適用的土層鉆孔注漿型土釘墻系逐層向下開挖方式，每一臺階高度為12米，在施工土釘桿、面層噴射砼期間，坡段處無支撐狀態(tài)下需能保持自立穩(wěn)定，因此主要適用于： （1） 有一定粘結(jié)性的雜填土、粘性土、粉土、黃土與弱膠結(jié)的砂土邊坡。 （2） 適用于地下水位低于開挖層或經(jīng)過降水使地下水位低于開挖標(biāo)高的情況。 （3） 對于標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（n）低于10擊的砂土邊坡采用土釘法一般不經(jīng)濟(jì)。 （4） 對于朔性指數(shù)ip20的土，必須注意仔細(xì)評價(jià)其蠕變特性后方可采用。 （5） 對于含水豐富的粉細(xì)砂層，砂卵石層土釘法是不行的。 （6） 不適用于沒有臨時(shí)自穩(wěn)能力的淤泥土層，流朔狀態(tài)的軟粘土保持成孔時(shí)的孔壁的穩(wěn)定比較困難且界面摩阻力很低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益不理想，因此也不宜采用。 （7） 土釘不適宜在腐蝕性土如煤渣、煤灰、爐渣、酸性礦物廢料等土質(zhì)作永久性支擋結(jié)構(gòu)。 六、工程概述 現(xiàn)行工程中常用的復(fù)合型土釘墻支護(hù)，主要是水泥土攪拌樁與土釘墻的結(jié)合應(yīng)用。其原理主要是：通過水泥土攪拌樁對邊坡土體進(jìn)行土體加固，解決土體自立性、隔水性以及噴射面層與土體的粘結(jié)問題；以水平向壓密注漿及二次壓力灌注解決土體加固及土釘抗拔問題；以相對較深的攪拌樁插入深度解決坑底的抗隆起、管涌和滲流問題，形成防滲帷幕、超前支護(hù)及土釘?shù)冉M成的復(fù)合型土釘支護(hù)。因此，復(fù)合型土釘墻適用于砂性土、粉土、粘性土、淤泥土及淤泥質(zhì)土。在上海各類地層中，都有成功地使用復(fù)合型土釘墻的工程實(shí)例。青浦第二自來水廠，位于青浦區(qū)西南角西大盈河畔。該項(xiàng)目由16個(gè)單體組成，有沉淀池、濾池、廢水池、清水池等大型水池類構(gòu)筑物，均采用砂墊層換填地基，基礎(chǔ)為大板筏基。砂墊層基底標(biāo)高為-5m，大板筏基基底標(biāo)高為-0.3m，砂墊層厚度4.7m。該項(xiàng)目由西班牙德利滿公司負(fù)責(zé)所有安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備的供應(yīng)。由于系統(tǒng)圖紙出圖較晚，在沉淀池與濾池結(jié)構(gòu)完成后，外方設(shè)計(jì)要求在該兩個(gè)單體中間地基里增添一條1000mm排泥管，排泥管埋設(shè)深度-3.8m，并在排泥管長度方向上間隔15m設(shè)置一口閥門井。為埋設(shè)此排泥管，必須在沉淀池與濾池當(dāng)中的砂墊層地基里開挖溝槽。地下水位較高，為-0.7m；砂墊層采用中粗砂，密實(shí)度為1.65t/m3。所以，基坑都處于砂墊層地基中，在水頭壓力差作用下，極易產(chǎn)生流砂及管涌；在基坑邊兩個(gè)單體的自重荷載下，砂更無自立的可能性，極易產(chǎn)生坍塌。故在這種地基里，基坑圍護(hù)的方案選擇是非常謹(jǐn)慎的。七、基坑圍護(hù)方案針對基坑支護(hù)的功能特點(diǎn)，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，首先考慮對砂墊層進(jìn)行土體加固，加固范圍為開挖面四周。通過土體加固，一方面使被加固土體的滲透系數(shù)降至10-510-8cm/sec，保證土體的抗?jié)B性能；一方面使被加固土體的強(qiáng)度達(dá)到1mpa以上，保證土體的自立性和強(qiáng)度。由于沉淀池與濾池距離僅為4m，上空高度僅2.7m左右，基坑四周根本沒有供大型樁機(jī)作業(yè)的場地，所以無法采用灌注樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁等施工工藝來對砂墊層地基進(jìn)行土體加固。唯一可行的就是采用雙液注漿，漿液與砂凝結(jié)固化后成為水泥砂漿塊體，強(qiáng)度與抗?jié)B性能都比較好。鑒于地下水位較高，砂的滲流性較好，為保證注漿效果，決定采用分層壓密注漿工藝對砂墊層進(jìn)行地基加固。出于場地限制及造價(jià)上的考慮，決定采用土釘墻作為基坑的支護(hù)形式：土釘沿深度方向布置3排，間距1m，采用梅花型布置；土釘長度6.5m，采用48*3.5mm國標(biāo)焊接鋼管。 從某種意義上來說，分層壓密注漿與土釘墻的結(jié)合應(yīng)用，形成為一種新型的復(fù)合型土釘支護(hù)。八、基坑圍護(hù)施工復(fù)合土釘墻施工工藝流程：1、分層壓密注漿（1）定位放線：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，確定分層壓密注漿孔位，用短鋼筋作好標(biāo)志；（2）鉆孔：孔位確定后，鉆機(jī)就位并安放牢固平穩(wěn)，然后開始鉆孔，采用干鉆法，鉆孔直徑50mm；（3）注漿：鉆頭鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鉆桿上部（鉆桿為50無縫鋼管）與注漿泵連接，從底部開始注漿，通過液壓注漿泵將水泥漿液注入土中；鉆頭呈花管形式，頂端封閉，四周開直徑8mm注漿小孔。每層注漿完成后，將鉆桿提升0.3m，邊拔邊注，直至注到孔口，拔出鉆頭，封孔候凝；（4）養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，待注漿結(jié)束28天后，方可進(jìn)行土釘墻施工工作。開挖前，采用靜力觸探法檢測注漿加固體的抗壓強(qiáng)度。 2、土釘墻施工（1）放線：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，確定基坑開挖邊線，用木樁和白灰作出開挖線標(biāo)記；（2）土方開挖：分三次開挖，第一次至-1.8m，第二次至-2.8m，第三次至-3.8m。邊開挖邊支護(hù)，分層開挖，分層支護(hù)，挖完亦支護(hù)完。土方開挖必須和支護(hù)施工密切配合，前一層土釘完成注漿1天以上方可進(jìn)行下一層邊坡面的開挖。開挖時(shí)鏟頭不得撞擊網(wǎng)壁和釘頭，開挖進(jìn)程和土釘墻施工形成循環(huán)作業(yè)；（3）修坡：要求坡面修理平整，確保噴射砼質(zhì)量；（4）土釘制作、成孔：土釘按照設(shè)計(jì)方案制作，鋼管四周開注漿小孔，小孔直徑8mm，小孔在鋼管上呈螺旋狀布置，小孔間距50mm，鋼管口部1m范圍不設(shè)注漿孔，鋼管末端封閉。土釘位置、間距及角度根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，用空壓機(jī)帶動(dòng)沖擊器將加工好的土釘分段焊接打入土中；（5）編制鋼筋網(wǎng)：將6.5鋼筋拉直，鋼筋網(wǎng)片按照設(shè)計(jì)之間距綁扎。土釘成孔后，端部用16螺紋聯(lián)系筋、井字加強(qiáng)筋焊接壓在鋼筋網(wǎng)上，使鋼筋網(wǎng)片、土釘連成整體。土釘與加強(qiáng)筋、聯(lián)系筋之間均焊接聯(lián)接，焊縫長度符合規(guī)范要求。鋼筋網(wǎng)編扎接長度及相臨搭接接頭錯(cuò)開長度符合規(guī)范要求，在不能滿足規(guī)范要求的，必須用電焊焊接牢固。（6）噴射砼：在土方開挖、修坡之后，鋼筋網(wǎng)編焊完成后，進(jìn)行混凝土噴射，一次噴射總厚度100mm，石子粒徑510mm，最大粒徑12mm，專用噴射混凝土速凝劑摻入量不小于5。噴射砼在每一層、每一段之間的施工搭接之前，將搭接處泥土等雜質(zhì)清除，確保噴射砼搭接良好，保證噴射砼質(zhì)量，不發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。（7）土釘注漿：在面層噴射砼達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能注漿。對于土釘注漿，注漿前將注漿管插入土釘?shù)撞浚瑥耐玲數(shù)撞孔{，邊注漿邊拔注漿管，再到口部壓力灌漿。水泥漿按照設(shè)計(jì)拌制，攪拌充分，并用細(xì)篩網(wǎng)過濾，然后通過擠壓泵注漿。土釘注漿通過兩方面控制，一是注漿壓力控制在0.1mpa，二是單管注漿量控制在80l左右。為防止土釘端部發(fā)生滲水現(xiàn)象，在土釘成孔之后，噴射砼施工之前，將土釘周圍用粘土及水泥袋填塞搗實(shí)，噴射砼時(shí)先將土頭噴射填塞密實(shí)，注漿飽滿，即可避免出現(xiàn)土釘頭滲水現(xiàn)象。九、基坑監(jiān)測 信息化施工是基坑支護(hù)新技術(shù)土釘墻支護(hù)技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)，為了確?；影踩挥绊懼車ㄖ?，要求隨時(shí)掌握開挖及支護(hù)施工整個(gè)過程中邊坡的動(dòng)態(tài)變化，因此必須在支護(hù)施工過程中實(shí)施信息化施工。并把獲得的信息通過修改設(shè)計(jì)反饋到施工工作中去，以指導(dǎo)施工。本基坑按三級基坑要求，測量內(nèi)容以位移和沉降為主，數(shù)據(jù)如下： (1) 基坑邊坡的監(jiān)測：沿基坑周邊布置水平位移觀測點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)，每隔2米布置1點(diǎn)。最大水平位移值僅為3.5mm，最大沉降值為7.2mm。位移及沉降量在土釘墻施工完成4天便趨于穩(wěn)定。 (2) 沉淀池及濾池監(jiān)測：沿沉淀池、濾池池壁上口每隔2米布置1沉降觀測點(diǎn)，池壁臨坑面每隔5米布置1位移觀測點(diǎn)。最大沉降值為2.8mm，無位移量。 (3) 開挖前，注漿加固體經(jīng)靜力觸探法測得其平均抗壓強(qiáng)度為1.78mpa，證明分層壓密注漿對砂墊層的加固是成功的，加固后的水泥砂漿塊體強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)測的1mpa的強(qiáng)度。十、結(jié) 語(1) 針對不同的工況和地質(zhì)條件，選擇合適的基坑支護(hù)形式，是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的原則?；又ёo(hù)的本質(zhì)要點(diǎn)就是止水擋土以供坑內(nèi)安全施工，無論是重力式擋墻或非重力式擋墻均是如此，只不過采用的計(jì)算方法和施工工藝各有不同。 (2) 分層壓密注漿成功的解決了砂墊層中砂的加固問題，使砂與雙液漿液凝結(jié)固化為砂漿塊體，即保證了地基的強(qiáng)度，又形成為較密實(shí)的止水帷幕。 (3) 土釘墻成功解決了基坑邊坡的強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題。其施工周期短，與挖土同時(shí)進(jìn)行，很少占獨(dú)立工期。挖土與土釘支護(hù)都分層分塊施工，充分發(fā)揮土體的空間支護(hù)作用，并在開挖后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)封閉，邊坡位移和變形及時(shí)得到約束限制。 (4) 可以看到，由分層壓密注漿和土釘墻結(jié)合應(yīng)用的新型復(fù)合型土釘支護(hù)在此工程中的位移變形較小，為坑內(nèi)施工提供了安全的保障，是一種成功的基坑圍護(hù)體系。 (5) 該支護(hù)體系成本低，僅為水泥土攪拌樁土釘墻造價(jià)的75%，值得在其他中淺基坑圍護(hù)中推廣應(yīng)用。致 謝本論文自開題以來，到目前為止已經(jīng)過了三個(gè)多月的時(shí)間了，在整個(gè)過程中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要再次表達(dá)我對他們最誠摯的感謝。本論文是在我的指導(dǎo)老師韓龍老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從論文題目的選擇到論文的最終完成，韓老師始終給予我細(xì)心地指導(dǎo)和不懈的支持。韓老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向韓老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝陪我一起度過大學(xué)生活的同學(xué)們，正是由