地鐵出入段線深基坑土釘墻施工工法

1、1前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化建設(shè)迅猛開來。但由于城市建設(shè)用地的限制,建筑發(fā)展模式由平面型向地下或空間發(fā)展成為一大趨勢，于是基坑的開挖深度也越來越深，同時(shí)周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，深基坑開挖的環(huán)境效益問題也日益突出，這給深基坑支護(hù)技術(shù)提出了技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用和保護(hù)環(huán)境等更高的要求。土釘墻支護(hù)技術(shù)是近年發(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)，由于經(jīng)濟(jì)、可靠、施工簡便、施工速度快等優(yōu)點(diǎn),已得到迅速推廣和應(yīng)用，在社會(huì)上發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效益，土釘墻支護(hù)已成為基坑支護(hù)的主要手段。深基坑土釘墻支護(hù)施工在南京地鐵郭公莊車輛段的應(yīng)用中形成此工法。2工法特點(diǎn)土釘墻支護(hù)是一種利用經(jīng)加固后的原位土體

2、來維護(hù)基坑邊坡主體穩(wěn)定的支護(hù)方法。2.2結(jié)構(gòu)輕型、柔性大、具有良好的抗震性和可延性。2.3施工方便、簡單、工期短、造價(jià)低、對(duì)壞境影響小。2.4對(duì)周邊建筑物影響小。2.5穩(wěn)定性好（水平位移小、沉降量?。?、風(fēng)險(xiǎn)小、安全系數(shù)高。3適用范圍本工法適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的粘性土或密實(shí)性較好的砂土地層，開挖深度一般不大于15m。4工藝原理土釘墻支護(hù)是靠土釘、鋼筋網(wǎng)噴混凝土面層共同作用，形成類似重力式擋墻的效果來提高基坑邊坡土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度，減小土體側(cè)向變形，增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性，屬于主動(dòng)制約機(jī)制的支擋結(jié)構(gòu)體系。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)場地準(zhǔn)備基坑開挖修 坡成 孔置筋注 漿掛網(wǎng)片、焊接加強(qiáng)筋噴

3、 砼 面 層面層養(yǎng)護(hù)鋼筋加工進(jìn)行下一步施工1熟悉設(shè)計(jì)圖紙和地勘資料，做好施工調(diào)查。施工調(diào)查包括當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況、周邊建筑物分布、地下埋設(shè)管線等。2根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、施工調(diào)查資料和規(guī)范要求等編制施工方案。3施工前確定基坑開挖線、水準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測點(diǎn)等技術(shù)準(zhǔn)備工作。4選擇專業(yè)施工隊(duì)伍，對(duì)施工人員提前做好技術(shù)交底和安全技術(shù)交底。5提前做好施工現(xiàn)場布置，施工用水、電、施工材料、機(jī)械等進(jìn)場。1基坑開挖采用分層開挖的方式（如圖1）。土方開挖與基坑支護(hù)交替進(jìn)行，開挖一步支護(hù)一步，支護(hù)一步再開挖一步，如此循環(huán)施工（如圖3）。一次開挖深度，一般跟土釘步距匹配，開挖深度一般不超過2m。圖1 基坑開挖2基坑開挖形勢根據(jù)基坑

4、的大小可以選擇采用盆式開挖或島式開挖的方法。基坑面積大可以采用島式開挖法，這樣開挖和支護(hù)可以同步進(jìn)行，縮短施工時(shí)間。（如圖2）圖2 島式開挖圖3: 開挖一步，支護(hù)一步人工用鐵鍬按照設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行修坡。怎樣使放坡坡度準(zhǔn)確，方法即簡單又易操作，在此設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單又可行的放坡控制方法：假設(shè)放坡坡度為1:0.3，,一步開挖深度為2m，根據(jù)放坡坡度，那么收坡水平距離為600mm，從基坑外邊線水平向坑內(nèi)量600mm，向下吊鉛垂線，鉛垂位置即為坡底（如圖4）。每一步都用同樣方法進(jìn)行坡度控制。施工過程中測量人員必須嚴(yán)格控制，否則超挖將會(huì)對(duì)邊坡造成危險(xiǎn)，少挖將使坑底肥槽寬度不足，嚴(yán)重時(shí)肥槽寬度將被全部吃掉。圖4

5、放坡控制方法圖5 人工修坡圖6 坡度控制成孔洛陽鏟成孔，因?yàn)槁尻栫P是傳統(tǒng)的人工造孔工具，它機(jī)動(dòng)靈活、操作簡便，一旦遇到地下管線等障礙物能迅速反應(yīng)，改變角度或孔位重新造孔，并且可用多個(gè)洛陽鏟同時(shí)造孔，大大縮短成孔時(shí)間（如圖7）。圖7 人工洛陽鏟成孔人工成孔的控制難點(diǎn)在于入射角度的控制。施工前我問洛陽鏟工人對(duì)于角度控制你們以往用的是什么方法，他們說根本就沒有用過什么方法控制入射角度，都是憑經(jīng)驗(yàn)跟著感覺走。我覺得這樣沒有一個(gè)科學(xué)的施工方法是不行的。于是在此設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單可行的角度控制方法：用兩根鋼筋焊接成跟設(shè)計(jì)入射角度相等夾角的支架，用水平尺配合支架控制入射角度，洛陽鏟沿著斜筋的方向造孔（如圖8）。

6、成孔角度驗(yàn)收時(shí)也用同樣的方法進(jìn)行驗(yàn)收、檢查。圖8 控制入射角度為保證土釘鋼筋安裝時(shí)在孔的中間，焊接而成，置中筋寬度100mm。土釘端頭制作90°彎頭，與面層水平壓筋焊接，單面焊接長度10d。1人工將加工好的土釘鋼筋置入孔內(nèi)。2注漿液攪拌：按照設(shè)計(jì)配合比采用攪拌機(jī)攪拌，攪拌時(shí)間不少于2分鐘。3注漿：采用孔底壓漿灌注法注漿，此方法好處為孔內(nèi)有水時(shí)能將孔內(nèi)水排出保證注漿質(zhì)量。注漿時(shí)采用多次注漿，因?yàn)樗酀{中的部分水被土體吸收后會(huì)產(chǎn)生收縮，注漿孔會(huì)出現(xiàn)不滿的現(xiàn)象，因此每間隔一定時(shí)間要進(jìn)行反復(fù)注漿來保證孔內(nèi)滿漿，這樣才能保證鋼筋、水泥漿、土體形成堅(jiān)實(shí)的整體。5.2.7掛網(wǎng)片筋、焊水平壓筋面層網(wǎng)

7、片筋采用人工直接在坡面鋪設(shè)，用砂漿墊塊控制網(wǎng)片位置，保證鋼筋網(wǎng)片在混凝土面層的外側(cè)。鋼筋網(wǎng)搭接處采用U型卡卡牢，網(wǎng)片筋外側(cè)放置水平壓筋與土釘鋼筋焊牢。網(wǎng)片筋的豎向筋需往下層土層內(nèi)插入300mm，便于與下步網(wǎng)片筋進(jìn)行搭接。（如圖9）圖9 掛網(wǎng)片筋、注漿1混凝土料攪拌：采用攪拌機(jī)拌料，拌料次數(shù)不少于三次，拌好的料要均勻，且隨用隨拌。2噴射混凝土：采用干式錨噴機(jī)噴射，噴射手距坡面距離保持在1.52m，噴槍垂直坡面噴射。噴射厚度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行噴射。控制混凝土噴射厚度方法為：用鋼筋頭垂直插入坡面，露出坡面基層80mm長作為控制厚度的標(biāo)志，為保證厚度均勻，每1m見方設(shè)置一根鋼筋標(biāo)志，噴射混凝土?xí)r以蓋住鋼筋

8、頭為準(zhǔn)。同時(shí)在有土釘?shù)奈恢貌迦脘摻铑^（長度露出砼完成面100mm左右）以標(biāo)示土釘?shù)奈恢?，為下一步確定鉆孔位置作為基準(zhǔn)。圖10 噴射混凝土面層噴射混凝土終凝2h后，對(duì)混凝土面層進(jìn)行連續(xù)噴水養(yǎng)護(hù)57d。6材料與設(shè)備設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量用途空壓機(jī)17m3/min1噴射混凝土攪拌機(jī)普通1攪拌水泥漿注漿機(jī)1.2m3/h1注漿用混凝土噴射機(jī)17m3/h1噴射混凝土電焊機(jī)普通2焊水平壓筋鋼筋切斷機(jī)普通1土釘加工調(diào)直機(jī)普通1網(wǎng)片筋調(diào)直洛陽鏟孔徑110mm8成孔用鐵鍬普通10修坡全站儀萊卡1水平位移監(jiān)測精密水準(zhǔn)儀萊卡1沉降監(jiān)測7質(zhì)量控制土方開挖必須與土釘墻護(hù)坡配合施工。土釘墻施工時(shí)必須分段分層進(jìn)行，每層挖土深度與土

9、釘垂直間距相匹配，保證每層土方開挖的超挖量不超過400mm，這樣便于土釘施工且避免超挖而造成邊坡塌方。土釘墻施工與土方開挖交替進(jìn)行，每步土釘墻護(hù)坡施工結(jié)束且養(yǎng)護(hù)期達(dá)到后，方可進(jìn)行下一步土方開挖，并在下一步土方開挖時(shí)要注意對(duì)上部混凝土面層及土釘?shù)谋Ｗo(hù)，避免碰觸已施工完的護(hù)坡砼面層及土釘。土方開挖嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制坡度，工作面開挖后及時(shí)進(jìn)行人工修坡，保證坡面平整，坡面不平整度不大于20mm?？孜徽`差不大于100mm，如遇特殊情況需要移動(dòng)孔位，應(yīng)保證支護(hù)的安全方可施工；成孔后檢查孔深、孔徑、入射角度、是否塌孔等，合格后及時(shí)值入鋼筋并進(jìn)行注漿，采用注漿管注漿時(shí)注漿管距孔底250300mm；水泥漿滲漏或

10、干縮后應(yīng)進(jìn)行二次或多次補(bǔ)漿。鉆孔直徑、深度、角度、注漿均要滿足設(shè)計(jì)要求，做到各環(huán)節(jié)施工完后有人驗(yàn)收?？咨钤试S偏差為±50mm，孔徑允許偏差±5mm，鉆孔傾角偏差1°。土釘在長度方向每隔2m加一組6.5鋼筋托架，分布呈三角形，使土釘鋼筋居于孔中心。面層鋼筋網(wǎng)之間搭接不小于300mm，網(wǎng)片與坡面之間保證35cm距離，水平壓筋壓在鋼筋網(wǎng)上，與土釘鋼筋焊接牢固。噴射時(shí)要嚴(yán)格按施工配比進(jìn)行配料，面層砼厚度要滿足設(shè)計(jì)要求，坡面不許有鋼網(wǎng)外露現(xiàn)象。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，如施工現(xiàn)場實(shí)際情況與方案不一致、土層情況與勘察報(bào)告不符、成孔遇地下障礙物時(shí)，邊坡土釘?shù)膶?shí)際排數(shù)、長度和間距可根

11、據(jù)實(shí)際情況由設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。局部土釘成孔困難，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)采取土釘加密，且下一道土釘長度適當(dāng)加長的措施。土釘成孔的過程中，若遇到堅(jiān)硬的障礙物，不要強(qiáng)行施工，要適當(dāng)調(diào)整土釘參數(shù)，雜填土中確認(rèn)無地下管線及構(gòu)筑物時(shí)，土釘成孔困難可采用打入直徑1寸半鋼花管注漿的方法施工?；娱_挖遇到沙層時(shí)，砂層極不穩(wěn)定，容易坍落，開挖到位后先在砂層表面素噴一層混凝土封住砂層，防止造成邊坡塌陷，然后再成孔、注漿?；炷撩鎸邮┕さ交拥缀髩δ_應(yīng)插入坑底不少于200mm深。土釘墻施工中，網(wǎng)噴砼每拌制100盤且不超過100m3留置不少于一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，且每步或每班網(wǎng)噴砼施工留置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件不得少于一組。土

12、釘抗拉試驗(yàn)取樣為1%。8安全措施基坑開挖前、開挖中、開挖后隨時(shí)對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測，直至基坑回填完成，注意基坑的變化情況，確?；拥陌踩Ｒ罁?jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)基坑進(jìn)行坡頂水平位移的監(jiān)測、坡頂沉降的觀測、地表開裂的監(jiān)測等。監(jiān)測程序基坑水平位移監(jiān)測采用視準(zhǔn)線法，即沿基坑邊線設(shè)置一條視準(zhǔn)線，在該線的兩端設(shè)置工作基點(diǎn)A、B（如圖11）。測量基點(diǎn)A、B設(shè)置在基坑一定距離的穩(wěn)定地段，基坑角點(diǎn)的水平位移通常較小，這時(shí)可將基坑角點(diǎn)設(shè)為臨時(shí)基點(diǎn)C、D，在基坑每個(gè)開挖階段可以用臨時(shí)基點(diǎn)監(jiān)測，如需變換時(shí)用基點(diǎn)A、B測量臨時(shí)基點(diǎn)C、D的側(cè)向水平位移，再用此結(jié)果對(duì)各測點(diǎn)的側(cè)向水平位移值作校正。圖11量測方法：沿基坑的每一直線邊建一

13、軸線，并在直線邊上布設(shè)水平位移點(diǎn)，軸線上不需測距，也不需測角，只需將軸線用全站儀投射到位移點(diǎn)旁邊，即可量取位移點(diǎn)離軸線的偏距，通過兩次偏距的比較來發(fā)現(xiàn)水平位移量。開挖前一周取連續(xù)3次觀測值的平均值作為初始值，施工過程中的日常監(jiān)測值與初始值的差為其累計(jì)位移量，本次值與前次值的差值為本次位移量?；拥孛娉两盗繙y采用相對(duì)高程系，在基坑開挖深度范圍之外設(shè)58點(diǎn)作為參照點(diǎn)，建立水準(zhǔn)測量監(jiān)測網(wǎng)，參照等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求用水準(zhǔn)儀引測。歷次沉降變形監(jiān)測是通過高程基準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測一條閉合或附合水準(zhǔn)線路，由線路的工作點(diǎn)來測量各監(jiān)測點(diǎn)的高程。各監(jiān)測點(diǎn)高程初始值在施工前測定（至少測量2次取平均）。某監(jiān)測點(diǎn)本次高程減前次高程

14、的差值為本次沉降量，本次高程減初始高程的差值為累計(jì)沉降量?；颖O(jiān)測注意事項(xiàng)1觀測精度要求：滿足國家二級(jí)（按規(guī)范要求）基坑變形測量精度要求。2觀測時(shí)間的確定：基坑開挖每一步都應(yīng)做基坑邊坡變形觀測；觀測時(shí)間每天一次，變形量突然增大或變形過大并不能穩(wěn)定時(shí)必須連續(xù)觀測，基坑回填后停止觀測。3場地查看與記錄：施工前對(duì)原場地進(jìn)行全面調(diào)查，查清有無原始裂縫和異常并作記錄，照相存檔；施工期間每天應(yīng)檢查基坑周圍有無裂縫發(fā)生；每次觀測邊坡位移記錄詳細(xì)記入?yún)R總表并繪制邊坡位移曲線。4每次觀測應(yīng)用相同的觀測方法和觀測路線；觀測期間使用一種儀器，一個(gè)人操作，不能更換；加強(qiáng)對(duì)基坑各側(cè)沉降、變形觀測，特別對(duì)有地下管線的各邊

15、坡可進(jìn)行重點(diǎn)觀測。5應(yīng)派專人進(jìn)行現(xiàn)場基坑周圍及邊坡巡視，關(guān)鍵部位加強(qiáng)觀測，并做好記錄。假設(shè)基坑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為三級(jí)，當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目的變化率連續(xù)3天超過預(yù)警值的50%，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。1制定安全生產(chǎn)責(zé)任制：認(rèn)真貫徹安全第一、預(yù)防為主的方針。項(xiàng)目經(jīng)理是項(xiàng)目安全生產(chǎn)第一責(zé)任者，安全員是安全直接責(zé)任者，建立、健全各級(jí)各部門的安全生產(chǎn)責(zé)任制，制定獎(jiǎng)罰辦法，責(zé)任落實(shí)到人。堅(jiān)持定期安全檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。2基坑施工過程中實(shí)行安全值班制度。加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)安全值班檢查制度，每項(xiàng)施工工序必須有詳細(xì)的技術(shù)、安全交底，簽字齊全，方可施工。3作業(yè)隊(duì)伍設(shè)一名專職安全員，協(xié)助項(xiàng)目安全員的工作，嚴(yán)格貫徹各項(xiàng)生產(chǎn)管理制度和操作規(guī)程

16、，做到只要有人施工就要有安全員在現(xiàn)場。隨時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)糾正改進(jìn)。加強(qiáng)全員安全教育，使廣大職工牢固樹立“安全第一，預(yù)防為主”的意識(shí)，克服麻痹思想，組織職工有針對(duì)性的學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)知識(shí)和規(guī)章制度，做到思想上重視，生產(chǎn)上嚴(yán)格執(zhí)行。新工人入場必須進(jìn)行安全教育，簽訂安全協(xié)議；換季時(shí)應(yīng)對(duì)外事人員進(jìn)行換季教育；堅(jiān)持每周不少于一次的安全教育，堅(jiān)決制止違章指揮和違章作業(yè)。落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制和貫徹執(zhí)行各種規(guī)章制度。4所有參試人員都必須進(jìn)行進(jìn)場前的安全教育，考試合格后方可施工。一線工人應(yīng)掌握本工種操作技能，熟悉本工種安全技術(shù)操作規(guī)程。各類機(jī)械設(shè)備的操作工、電工、焊工等工種，必須經(jīng)過專門安全操作技術(shù)訓(xùn)練，考試合格

17、后方可持證上崗。5施工現(xiàn)場重點(diǎn)部位及危險(xiǎn)作業(yè)部位如基坑邊設(shè)安全生產(chǎn)標(biāo)志，隨時(shí)提醒職工注意安全生產(chǎn)。場內(nèi)各種安全設(shè)備、設(shè)施等，任何人不準(zhǔn)擅自拆除。6特種作業(yè)人員必須持證上崗，佩戴相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)用品。7所有進(jìn)入工地人員必須正確戴好安全帽，遵章守紀(jì)，佩戴標(biāo)記。8堅(jiān)持班組施工的班前講話。9施工現(xiàn)場按施規(guī)劃，必須有安全生產(chǎn)宣傳掛牌，主要部位作業(yè)面、通道口都必須掛有安全宣傳標(biāo)語或安全警示牌。10對(duì)施工便道定期維護(hù)，尤其在雨天加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)整修，杜絕交通事故。11加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢查、保養(yǎng)、維修，保證安全裝置完備、靈敏、可靠，確保設(shè)備的正常安全運(yùn)行。12施工用電必須符合用電安全規(guī)程?，F(xiàn)場電器設(shè)備要有防漏點(diǎn)措施，非電工

18、不得安裝、操作電器設(shè)備。13夜間照明要有足夠照明設(shè)備，手持燈必須采用36V低壓電，電器設(shè)備要有可靠的接地線，電器設(shè)備操作人員操作時(shí)必須帶防護(hù)用具和絕緣手套。14基坑施工時(shí)，要作好基槽防護(hù)欄桿及上下人馬道。清除槽壁、槽頂附近松散磚瓦石塊，防止其掉落傷人。設(shè)專門人員于基坑周邊進(jìn)行巡視，保證槽底施工人員、槽邊行走人員的安全。15大風(fēng)、雨天后要對(duì)所有安全設(shè)施進(jìn)行仔細(xì)檢查，清除隱患后方可繼續(xù)施工。9環(huán)境保護(hù)措施施工現(xiàn)場主要道路硬化，場地平整不積水，道路平坦、整潔。材料不亂堆亂放，無散落物；建筑基坑周邊保持清潔；建筑垃圾必須集中、密閉、分撿存放，及時(shí)處理。施工現(xiàn)場設(shè)專人負(fù)責(zé)衛(wèi)生保潔，保持現(xiàn)場整潔衛(wèi)生，道路

19、暢通，無積水，車輛不帶泥出現(xiàn)場。施工廢水沉淀后再排往市政管網(wǎng)。場內(nèi)裸土用密目網(wǎng)全部覆蓋。10效益分析10.1與其它基坑支護(hù)方法比較土釘墻施工簡單，專業(yè)性不是很強(qiáng)。施工隊(duì)伍選擇面廣。10.2由于施工簡單因此施工速度快，工期短，受制約因素少。10.3支護(hù)后，與其它支護(hù)方法比，邊坡穩(wěn)定，對(duì)相鄰建筑物和道路影響小。10.4與其它支護(hù)類型相比，造價(jià)可降低10%40% 。11應(yīng)用實(shí)例中鐵一局南京地鐵九號(hào)線郭公莊車輛段綜合樓的深基坑支護(hù)采用了本工法，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。南京地鐵9號(hào)線工程郭公莊車輛段位于南京市豐臺(tái)區(qū)郭公莊村，綜合樓位于車輛段場區(qū)中部南側(cè)，由綜合辦公樓、綜合維修樓組成，±0.000相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高為46.4m。其中綜合辦公樓為地下一層、地上11層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度4