基坑土釘墻支護施工工法

1、基坑土釘墻支護施工工法一、前言    基坑土釘墻支護是近年來發(fā)展起來用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型擋土結(jié)構(gòu)。由于其具有經(jīng)濟、施工快捷等優(yōu)勢，在我國得以迅速推廣應(yīng)用。所謂土釘墻支護就是用加固和錨固現(xiàn)場原位土體的細(xì)長桿件(土釘)作為受力構(gòu)件，與被加固的原位土體、噴射混凝土面層組成的支護體系。    近幾年來，土釘墻支護在我省發(fā)展較快，多次用于工業(yè)與民用建筑的基坑支護工程中，并與其他支護方法聯(lián)合使用，均取得了良好的效果，獲得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。    二、土釘墻支護的特點

2、    1能合理地利用土體的自承能力，將土體作為支護結(jié)構(gòu)的不可分割部分。    2結(jié)構(gòu)輕型，柔性大，有良好的抗震性和延性。    3施工便捷、安全，土釘?shù)闹谱髋c成孔簡單易行，且靈活機動，便于根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)和特殊情況，及時變更設(shè)計。    4施工不需單獨占用場地，對于施工場地狹小，放坡困難，有相鄰建筑，大型護坡施工設(shè)備不能進場時，該技術(shù)顯示出獨特的優(yōu)越性。    5穩(wěn)定可靠，支護后邊坡位移小

3、，水平位移一般為基坑深度的0.10.2，最大不超過0.3，超載能力強。    6總工期短，可以隨開挖隨支護，基本不占用施工工期。    7費用低，經(jīng)濟，與其他支護類型相比，工程造價降低1040左右。    三、土釘墻支護的應(yīng)用范圍與適用條件    1土釘墻支護的應(yīng)用范圍    (1)托換基礎(chǔ)。    (2)基坑或豎井的支擋。   

4、; (3)基坑工程搶險。    (4)斜坡面的穩(wěn)定。    (5)與預(yù)應(yīng)力錨桿相結(jié)合做斜面的防護。    2適用條件    土釘墻支護一般適用于地下水位以上或進行人工降水后的可塑、硬塑或堅硬的粘性土，膠結(jié)或弱膠結(jié)(包括毛細(xì)水粘結(jié))的粉土、砂土和角礫、填土；隨著土釘墻理論與施工技術(shù)的不斷成熟，在經(jīng)過大量工程實踐后，土釘墻支護在雜填土、松散砂土、軟塑或流塑土、軟土中也得以應(yīng)用，并可與混凝土灌注樁、鋼板樁或在地下水位以上的土層與止水

5、帷幕等配合使用進行支護，從而擴大了土釘墻支護的使用范圍。采用土釘墻支護的基坑其深度不宜超過18m。    四、土釘墻支護的作用機理及工作性能    1土釘墻支護的作用機理    土釘通過滑裂面將坑周土體加固，土釘與土共同工作，形成了能大大提高原狀土強度和剛度的復(fù)合土體，如同重力式擋土墻。在土體受力條件改變的情況下，土體必然發(fā)生相應(yīng)變形，通過土釘加固體與土的摩擦力，使土釘被動受拉而給土體以約束加固使其穩(wěn)定，它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層和必要的防水系統(tǒng)組成。

6、    2工作性能    (1)土釘墻支護變形較小，最大水平位移發(fā)生于墻體頂部，越往下越小。土釘墻支護體內(nèi)的水平位移隨離開墻面距離增大而減少。    (2)土釘內(nèi)的拉力分布是不均勻的，一般呈現(xiàn)中間大、兩端小的規(guī)律，土體產(chǎn)生微小變位才能使土釘受力。    (3)采用密集土釘加固的土釘墻支護性能類似重力式擋i墻，破壞時明顯帶有平移和轉(zhuǎn)動的性質(zhì)。    (4)在土釘墻支護整體破壞以前，噴射混凝土面層和土

7、釘一般不會產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。    (5)墻面土壓力分布并不接近三角形，在坡角處土壓力減少，其合力為庫侖土壓力的70，這種土壓力減少是土釘將土連接成一個整體而造成的。其土壓力值至少降低庫侖土壓力值的3040。    五、土釘墻支護工藝    1工序    編寫施工方案及施工準(zhǔn)備開挖清理邊坡孔位布點成孔安設(shè)土釘鋼筋(鋼管)注漿鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層開挖下一步。    根據(jù)不同土性特點和支護構(gòu)造方法，上

8、述個別順序可以變化。支護的內(nèi)排水以及坡頂和基底的排水系統(tǒng)應(yīng)按整個支護從上到下的施工過程穿插設(shè)置。    2施工工藝    (1)準(zhǔn)備工作    1)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)范，熟悉設(shè)計圖紙，以書面形式讓甲方出據(jù)地下障礙物、管線位置圖，了解工程的質(zhì)量要求以及施工中的監(jiān)控內(nèi)容，編寫施工方案。    2)施工前應(yīng)確定基坑開挖線、軸線定位點、水準(zhǔn)基點、變形觀測點等，并在設(shè)置后加以妥善保護。    3)組織項目管理小組及

9、專業(yè)施工隊伍，對施工人員進行班前技術(shù)、安全交底，并完成上報審批程序。    4)按照施工方案選擇施工機具與工藝，并檢查設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，安排現(xiàn)場水、電、照明及施工工作面，材料進場后做好原材料的檢驗與混凝土、水泥漿的試配。    (2)開挖    1)土釘墻支護應(yīng)按施工方案規(guī)定的分層開挖深度按作業(yè)順序施工，在完成上層作業(yè)面的土釘與噴射混凝土以前，不得進行下一層深度的開挖。    2)當(dāng)用機械進行土方作業(yè)時，嚴(yán)禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動，

10、當(dāng)基坑邊線較長，可分段開挖，開挖長度1020m。    3)支護分層開挖深度和施工的作業(yè)順序應(yīng)保證修整后的裸露邊坡能在規(guī)定的時間內(nèi)保持自立并在限定的時間內(nèi)完成支護。    應(yīng)盡量縮短邊壁土體的裸露時間，對于自穩(wěn)能力差的土體如高含水量的粘性土和無天然粘結(jié)力的砂土必須立即進行支護。    4)為防止基坑邊坡的裸露土體發(fā)生塌陷，對于易坍塌的土體因地制宜采用相應(yīng)措施。    5)開挖過程中如遇到土質(zhì)與原設(shè)計有異常情況時應(yīng)及時進行反饋設(shè)計。

11、60;   (3)清理邊坡。基坑開挖后，基坑的邊壁宜采用小型機具或鏟鍬進行切削清坡，以達到設(shè)計規(guī)定的坡度。    (4)孔位布點。土釘成孔前，應(yīng)按設(shè)計要求定出孔位并作出標(biāo)記編號。孔位的允許偏差不大于150mm。    (5)成孔。根據(jù)經(jīng)驗及現(xiàn)場試驗，一般采用人工洛陽鏟成孔，孔徑、孔深、孔距、傾角必須滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其誤差符合基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程CECS 96：97的要求。如出現(xiàn)邊坡土體含水量較大，雜填土較厚，松散砂層等情況不宜進行人工成孔時，可采用鋼管代替鋼筋，利用機械打人土層，鋼管上可

12、每隔300mm鉆直徑810mm的出漿孔，梅花形布置，并以30角鋼呈倒刺狀焊于孔邊，以防打管時散落土粒堵塞出漿孔，同時增加其抗拔力，鋼管前端宜作成錐形，以減少打入時的摩擦阻力。成孔過程中如遇障礙物需調(diào)整孔位時，不得影響支護安全，成孔后要進行清孔檢查，對塌孔處應(yīng)及時處理。    (6)置釘及注漿    1)置釘。在直徑1832mm的級或級鋼筋上設(shè)置定位架，保證鋼筋處于孔中心部位，支架沿釘長的間距為23m左右，支架的構(gòu)造應(yīng)不妨礙注漿時漿液的自由流動。    2)注漿。成孔后應(yīng)及時將

13、土釘鋼筋置人孔中，可采用重力、低壓(0.40.6MPa)或高壓(12MPa)方法按配比將水泥漿或砂漿注入孔內(nèi)。重力注漿以滿孔為止，但需12次補漿；壓力注漿采用二次注漿法，并在鉆孔口設(shè)置止?jié){塞和排氣孔；注漿導(dǎo)管應(yīng)先插入孔底，以低壓注漿，同時將導(dǎo)管以勻速緩慢撤出，導(dǎo)管的出漿口應(yīng)始終處在孔中漿體的表面以下，保證孔中氣體能全部逸出。導(dǎo)管離孔口0.51m時高壓注滿，并保持高壓35min；采用鋼管時應(yīng)使用高壓注漿，注滿后及時封堵，讓壓力緩慢擴散；注漿時需加入早強劑和膨脹劑以提高注漿體早期強度和增大其與孔壁土體的摩擦力。    (7)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片  

14、;  鋼筋網(wǎng)片可用直徑68mm盤條鋼筋焊接或綁扎而成，網(wǎng)格尺寸150300mm。在噴射混凝土之前，面層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片應(yīng)牢固固定在邊壁上并符合規(guī)定要求的保護層厚度。鋼筋網(wǎng)片可用插入土中的鋼筋固定，在混凝土噴射下應(yīng)不出現(xiàn)振動。    (8)噴射混凝土面層    1)噴射混凝土?xí)r噴射順序應(yīng)自下而上，噴頭與受噴面距離宜控制在0.81.5m范圍內(nèi)，射流方向垂直指向噴射面，在鋼筋部位應(yīng)先噴鋼筋后方，然后再噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現(xiàn)空隙。也可在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片之前初噴一次，鋪設(shè)網(wǎng)片之后再進行復(fù)噴，一次噴射厚度

15、不宜小于40mm，噴射混凝土前應(yīng)先向邊壁土層噴水潤濕；噴射時應(yīng)加入速凝劑以提高混凝土的凝結(jié)速度，防止混凝土塌落。    2)為保證噴射混凝土的厚度，可用插入土內(nèi)用以固定鋼筋網(wǎng)片的鋼筋作為標(biāo)志加以控制。當(dāng)面層厚度超過100mm時應(yīng)分二次噴射，每次噴射厚度宜為5070mm。繼續(xù)進行下步噴射混凝土作業(yè)時，應(yīng)仔細(xì)清除預(yù)留施工縫接合面上的浮漿層和松散碎屑，并噴水使之潮濕，為使施工縫搭接方便，每層下部300mm可噴成45º的斜面形狀。    3)噴射混凝土終凝后2h，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，采取連續(xù)噴水養(yǎng)護57d。 

16、;   4)土釘墻支護最下一步的噴混凝土面層宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑頂部也宜設(shè)置寬度為12m的噴混凝土護頂。    (9)排水系統(tǒng)    1)土釘墻支護宜在排除地下水的條件下施工，應(yīng)采取的排水措施包括地表排水，支護內(nèi)部排水，以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態(tài)并減輕作用于面層上的靜水壓力。  2)基坑頂部四周可做散水和排水溝，坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置排水溝和集水坑，并與邊壁保留0.51m的距離，集水坑內(nèi)積水應(yīng)及時抽出。  3)如基坑側(cè)壁水

17、壓較大時可在支護面層背部插入長度為400600mm，直徑不小于40mm的水平導(dǎo)水管，外端伸出支護面層，間距1.52m，以便將混凝土面層后積水排出。    六、原材料    水泥：采用強度等級為32.5MPa的普通硅酸鹽、礦渣硅酸鹽水泥。    砂、石子：采用細(xì)度模數(shù)不小于2.3的中砂和粒徑不大于12mm的細(xì)石，砂含泥量不大于3，石子含泥量不大于2。    鋼筋、鋼管：級或級鋼筋，直徑1832mm；盤條鋼筋68mm，直徑48mm的管。&#

18、160;   外加劑：采用符合有關(guān)規(guī)范要求的早強劑、膨脹劑和速凝劑，在冬季施工時噴射混凝土中應(yīng)加入防凍劑。    七、施工機械設(shè)備(見表1)表1  機械設(shè)備一覽表    八、勞動組織及安全    1勞動組織(見表2)    每班配置管理人員4名，施工人員2530名。表2  人員配備一覽表    2安全管理  

19、  除遵守國家有關(guān)建筑工程安全操作規(guī)程外，還應(yīng)特別注意以下事項：    (1)所有現(xiàn)場施工人員必須戴安全帽，以防高空墜物傷人及其他意外事故。    (2)注漿、噴射混凝土工人作業(yè)時，必須戴防護眼鏡，以防因高壓噴射造成的人身傷害。    (3)電源線的搭接應(yīng)符合安全要求，電路操作必須有專人負(fù)責(zé)，禁止非專業(yè)人員進行電路操作。    (4)在需要搭接腳手架的施工部位，腳手架應(yīng)搭接牢靠、穩(wěn)固，以防止倒塌傷人。 &#

20、160;  (5)在使用空氣錘進行土釘施工時，施工人員應(yīng)注意雙手遠(yuǎn)離錘頭，以防止錘頭振動傷人。    九、質(zhì)量要求    1質(zhì)量管理    技術(shù)員負(fù)責(zé)進行技術(shù)交底，按設(shè)計施工參數(shù)施工，整理技術(shù)資料及處理施工時發(fā)生的變更情況，及時與設(shè)計單位、建設(shè)單位聯(lián)系；質(zhì)量員監(jiān)督施工質(zhì)量，并作好質(zhì)量記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時與技術(shù)人員聯(lián)系解決。具體操作應(yīng)執(zhí)行基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程CECS 96：97中的有關(guān)規(guī)定(見表3)。表3  土釘支護工程質(zhì)量檢驗評定表

21、60;   2質(zhì)量檢驗    (1)原材料檢驗。土釘墻支護施工所用原材料(水泥，砂石，混凝土外加劑，鋼筋等)的質(zhì)量要求以及各種材料性能的測定，均應(yīng)以現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。    (2)注漿強度及噴射混凝土強度檢驗。用于注漿時的水泥漿或水泥砂漿強度用70mm×70mm×70mm立方體試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護后測定，每批至少留取3組(每組3塊)試件，給出3d和28d強度，注漿強度等級不低于12MPa，3d不低于6MPa；噴射混凝土強度可用邊長100mm立方體試塊進行測定，制作試塊

22、時應(yīng)將試模底面緊貼邊壁，從側(cè)向噴入混凝土，每批至少取3組(每組3塊)試件，強度等級不低于C20，3d不低于10MPa。    (3)噴射混凝土厚度檢驗。噴射混凝土厚度，可采用鑿孔法作為檢查依據(jù)，也可以用混凝土厚度標(biāo)志或其他方法檢查，有爭議時以鑿孔法為準(zhǔn)。檢查數(shù)量為每100m2取一組，每組不少于3個點，其合格條件可定為：全部檢查處厚度平均值應(yīng)大于設(shè)計厚度，最小厚度不應(yīng)小于設(shè)計厚度的80。    (4)土釘抗拔力試驗。每一典型土層中，至少留3根非工程土釘進行抗拔試驗，其孔徑注漿材料等參數(shù)及施工方法應(yīng)與工程土釘完全相同，

23、在注漿體強度不低于6MPa時檢驗土釘?shù)目拱瘟κ欠駶M足設(shè)計要求，一般加荷至設(shè)計抗拔力的1.5倍，觀察其抗拔力和變形，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取措施或給設(shè)計單位反饋修改設(shè)計加以改進?？拱卧囼灢僮鞣椒ò椿油玲斨ёo技術(shù)規(guī)程CECS96：97執(zhí)行。    3施工監(jiān)測    土釘墻支護的施工監(jiān)測至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：    (1)支護位移的測量。    (2)地表開裂狀態(tài)(位置、裂縫寬度)觀察。    (3)

24、附近建筑物和重要管線等設(shè)施的變形測量和裂縫觀察。    (4)基坑滲漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。    監(jiān)測過程中應(yīng)特別加強雨天和雨后的監(jiān)測，以及對各種可能危及支護安全的水源進行仔細(xì)觀察。    在支護施工階段，每天監(jiān)測不少于12次，在完成基坑開挖，變形趨于穩(wěn)定的情況下可適當(dāng)減少監(jiān)測次數(shù)。施工監(jiān)測過程應(yīng)持續(xù)至整個基坑回填結(jié)束，支護退出工作為止。    4施工質(zhì)量驗收    支護工程竣工后，應(yīng)由工

25、程建設(shè)單位、監(jiān)理和支護的施工單位共同按設(shè)計要求進行工程質(zhì)量驗收，認(rèn)定合格后予以簽字。工程驗收時，支護單位應(yīng)提供以下竣工資料：    (1)施工方案及施工圖。    (2)各種原材料的出廠合格證及材料試驗報告。    (3)工程開挖記錄。    (4)土釘墻支護工程質(zhì)量檢驗記錄。    (5)設(shè)計變更報告及重大問題處理文件，反饋設(shè)計圖。    (6)土釘抗拔測

26、試報告。    (7)支護位移、沉降及周圍地表、地物等各項監(jiān)測內(nèi)容的量測記錄與觀察報告。    十、效益分析    經(jīng)大量工程對比及綜合分析，土釘墻支護技術(shù)具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益：    1邊開挖，邊支護，工期很短。    2支護后，與其他支護方法相比，邊坡穩(wěn)定，對相鄰建筑和道路影響小。    3與其他支護類型相比，可降低造價10-40。    十一、工程實例    11998年4月，太原某大廈基坑支護工程。該大廈22層，建筑面積27000m2。基坑垂直開挖46×40m，深度6.57.2m，自然水位在地下4.5m。場地土質(zhì)上部2m為雜填土，以下14m為中細(xì)砂層?；舆吘壘鄸|圍墻僅0.5m。采用土釘墻支護技術(shù)對基坑?xùn)|、西、北側(cè)邊坡進行支護，支護面積800m2。沿垂直方向布置5層土釘，水平間距1.3m，呈梅花狀布置，釘長58m，采用直徑6.5mm的圓鋼編制鋼筋網(wǎng)。注漿等級M15，噴射C20混凝