摘要:通过介绍土钉墙在基坑支护工程中的应用,结合土钉墙自身的特点,给出了土钉墙在支护工程中的施工工艺,最后通过对基坑变形的监测,得出在深基坑支护工程中采用土钉墙支护具有安全、经济、变形小等特点。
随着我国经济建设的迅猛发展,城市建筑规模越来越大,高层建筑和市政工程大量涌现,必然会有大量的基坑工程产生。由于城市建筑群的越来越密集,使得新建建筑物在施工过程中必须要考虑对周围建筑物的影响,建筑物越近,基坑越深,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周边建筑物、市政设施和地下管线必然造成影响[1]。因此,根据地质条件,对基坑采用适当的支护方式,对于保证基坑边坡的稳定性及周边建(构)筑物的安全有着重要的作用。对建筑物距离较近,地下水渗透较为明显的区域,基坑开挖过程中对基坑采用土钉墙结合止水帷幕的基坑支护方案,能有效防止地下水的渗透,保证基坑开挖的安全性[2]。
1工程概况
郑州市某办公楼建设工程,在地基开挖过程中,由于地基开挖至6米左右时出现大量地下水,导致无法继续开挖,必须排水,另外,在基坑开挖8米远处有正在建造的宿舍楼,6米远处有正在工作的塔吊,现场平面位置关系。所以,必须选择合理的降水及基坑支护方案,一方面防止降水对邻近建筑物的影响,一方面能顺利降水完成基坑的开挖工作。
支护过程中采用了水泥搅拌桩(止水帷幕)和土钉墙联合使用的支护方法。
现场综合各方面因素,邻近建筑物一侧采用土钉墙+混凝土搅拌桩(止水)复合支护方案,其他采用1:1.5放坡。
选用的水泥土搅拌桩,桩径为500mm,桩长自开挖面以下12.0m,搭接长度为150mm。工艺流程:桩机定位、对中——调整导向架垂直度——预先搅拌下沉——拌制浆液——喷浆搅拌提升——重复搅拌下沉——喷浆重复搅拌提升——桩机移位。
土钉墙是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固,边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。土钉墙节点大样见图3。
土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆,也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。其构造为设置在坡体中的加筋杆件(即土钉或锚杆)与其周围土体牢固粘结形成的复合体,以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1,土钉必须和面层有效连接,应设置通长压筋、承压板或加强钢筋等构造措施,承压板或井字形钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接。
2土钉墙的特点
土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点:
(1)形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。
(2)施工设备简单,由于钉长一般比锚杆的长度小的多,不加预应力所以设备简单。
(3)随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短。
(4)施工不需单独占用场地,对现场狭小,放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性。
(5)土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。
(6)施工噪音、振动小,不影响环境。
(7)土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。
3土钉墙的作用机理
土钉在复合土体内的作用有以下几点:
(1)土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体。
(2)土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力,土钉起分担作用,由于土钉有很高的抗拉抗剪强度,所以土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移,土钉分担作用更为突出。
(3)土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和发展。
(4)坡面变形的约束作用,在坡面上设置的与土钉在一起的钢筋网喷射砼面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形,加强边界约束的作用。
4土钉墙的施工
锚喷网支护要与基坑开挖紧密配合,各道工序实行平行作业,依次有序地进行。锚喷网支护施工顺序:造孔(打土钉)→注浆→挂钢网→焊加强筋→喷射硅。
(1)凿孔
采用人工造孔,按设计的标高,进行测量画线,标出准确的位置,然后按设计要求和长度、俯角进行施工,严格注意质量,逐个进行验收记录。
(2)土钉安放
按照设计规定的土钉长度、直径,加工合格的土钉。安装位置距孔眼中心、孔口用水泥袋临时封固,安装后不得敲击、碰撞。
(3)注浆
安置好后的土钉孔内注入0.38~0.45纯水泥浆,压力不低于1.0MPa,注浆采用由里向外注,确保土钉与土体之间注满水泥浆。
(4)挂网
在修好的边坡坡面上,按各坡面设计要求,铺上一层直径6.5@200200钢筋网,网筋之间用扎丝扎牢,网片之间搭接要牢。
(5)加强筋焊接
待土钉施工完成后,用中直径12圆钢将管锚头部连接起来,焊在杆体上,各焊接点必须牢固。
(6)喷砼
在上述工序完成后,即可喷射砼,厚度按设计要求喷100mm,配合比为水泥:石:砂=1:2:2,水泥标号325#,要求表面平整。
5降水方案
离建筑物较近的西侧和南侧采用双排500@350单轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕,保证一定的插入深度,可保证抗管涌的安全性。降水方案拟采用管井+轻型井点降水。在基坑范围内及周边均布一定数量的管井和轻型井点,可保证抗管涌的安全性。施工期间落深区降水如不满足要求,可增加轻型井点。降水过程及监测等不是本文重点,这里就不再赘述。
6结束语
通过该工程的施工实践表明,在城市建设中,由于受周围环境条件的限制,建筑场地狭小,对于砂卵石地层中深基坑无放坡开挖的条件时,采用土钉墙支护效果比较理想,且施工简单、操作简便、安
全、质量可靠、经济合理,在工程建设中可结合实际要求广泛采用。
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