深基坑土钉墙支护设计方法及应注意的问题
来源:用户上传
作者:
摘要：近年来，深基坑的施工日益增多，深基坑支护技术越来越得到广泛应用，土钉墙支护技术以其简便的工艺、快速的施工、经济的造价，在深基坑支护工程中得到广泛应用。本文主要对深基坑土钉墙支护设计方法及应注意的问题进行了探讨。
关键词：深基坑；土钉墙支护；设计；注意问题
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
引言
从目前国内外对土钉墙技术的应用状况以及研究的现状来看，土钉墙作为一种挡土技术已得到越来越多的应用。土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和护面板组成。天然土体通过土钉就地实施加固并与喷射混凝土面板相结合，形成一个类似重力式墙的土挡土墙，以此来抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使得开挖坡面稳定。
一、土钉墙支护施工特点及适用范围
1、土钉墙支护施工特点
土钉墙支护就是用加固和锚固现场原位土体的细长杆件(土钉)作为受力构件，与被加固的原位土体、喷射混凝土面层组成的支护体系。土钉墙支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统。喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗等作用。
2、土钉墙支护施工的适用范围
土钉墙支护工艺适用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地，适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的粘性土，胶结或弱胶结的粉土、砂土和角砾、填土。随着土钉墙理论与施工技术的不断成熟，在经过大量工程实践后，土钉墙支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用，并可与混凝土灌注桩、钢板桩或在地下水位以上的土层与止水帷幕等配合使用进行支护，从而扩大了土钉墙支护的使用范围。采用土钉墙支护的基坑其深度不宜超过18m。地下水位以上或经人工降低地下水位后的人工填土、粘性土且深度不大于12m的基坑支护或边坡加固，当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联合使用时，深度可适度增加。
二、土钉墙工作的基本原理
1、土钉墙的作用原理
土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但是土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，可存在使边坡保持直立的临界高度，在超过这个深度或者在超载及其它因素影响下将发生突发性整体破坏。直立土钉墙顶比素土边坡承载力提高一倍以上，更为重要的是，土钉在受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑。它不仅延迟了塑性变形发展、而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏存在逐步扩展，直至丧失承受更大荷载的能力，但仍不会发生整体塌滑。土钉墙的这些性状是通过土体相互作用实现的，这种作用一方面体现在土钉与土界面间阻力的发挥程度，另一方面，由于土钉与土体的刚度比相差很大，所以，在土钉墙进入塑性变形阶段后，土钉自身作用逐渐增强。从而改善了复合土体塑性变形和破坏性状。
2、土钉的作用机理
土钉在复合土体内的作用有以下几点：土钉对复合土体起着箍束骨架作用。箍束骨架作用是由土钉本身的刚度和强度以及它在土体内分布的空间组合方式所决定的，它具有制约土体变形的作用，并使复合土体构成一个整体。土钉起着分担作用。在复合土体内土钉分担的比例取决于；1、土钉与土体的相对刚度比2、土所处的空间位置；3、复合土体的应力水平。
土钉起着应力传递与护散作用，土体部分的应变水平与荷载相同条件下的素土边坡相比较是降低了，从而推迟了开裂域的形成和发展坡面变形的约束作用，在坡面上设置的与钉连在一起的钢筋网喷射混凝土面板也是发挥土钉有效作用的重要组成部分。
三、土钉墙边坡支护的施工工艺
1、原材料及施工工具
首先，原材料。土钉钢筋使用前应拉直、除锈、涂油，优先选用42.5普通硅酸盐水泥，采用干净的中粗砂，粒径2～4mm，含泥量小于5％，采用干净的圆砾；使用速凝剂，应做与水泥相容性试验及水泥浆凝结效果试验。其次，施工机具。注浆泵选用孔口压力大于0.1MPa的泥浆泵；混凝土喷射机应密封良好，输送连续均匀，输送水平距离不小于110m，垂直距离不宜小于40m；土钉成孔机具根据土质和现场环境条件选用(冲击钻、螺旋钻、风枪或洛阳铲等)能完成设计要求的有效机具；空压机应满足喷射机工作压和耗风量的要求；搅拌方法采用现场人工拌和或混凝土搅拌机搅拌。
2、工序流程
开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设土钉钢筋(钢管)→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→开挖下一步。根据不同土性特点和支护构造方法，上述个别顺序可以变化。支护的内排水以及坡顶和基底的排水系统应按整个支护从上到下的施工过程穿插设置。
3、施工要点
首先，认真学习规范，熟悉设计图纸，以书面形式让甲方出据地下障碍物、管线位置图，了解工程的质量要求以及施工中的监控内容，编写施工方案。其次，土钉墙支护应按施工方案规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷射混凝土以前，不得进行下一层深度的开挖。在钻孔过程中，应认真控制钻进参数，合理掌握钻进速度，防止埋钻、卡钻、塌孔、掉块、涌砂和缩径等各种通病的出现，一旦发生孔内事故，应尽快进行处理。第三，为了减少基坑变形，可通过施加预应力的办法使其变形有效得到控制，而在软土地区，则可附加深层搅拌和注浆技术对基坑底部进行加固处理。第四，注浆应按设计要求，严格控制水泥浆、水泥砂浆配合比，做到搅拌均匀，并使注浆设备和管路处于良好的工作状态。施工中应对土钉位置，钻孔直径、深度及角度，土钉插入长度，注浆配比、压力及注浆量，喷射混凝土厚度及强度等进行检查。第五，土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
四、深基坑土钉墙支护设计应注意的问题
1、土钉长度
量测表明，在一般土体(不包括软土中，沿支护高度上下分布的土钉，其在使用状态的最大内力相差甚多，一般中部大，上部和底部都偏小，中部土钉所起作用较大。但是顶部土钉对于限制支护最大水平位移甚为重要。
2、土钉间距
为使土钉与周围土体形成一个组合的整体，土钉间距不能过大，目前尚不能给出有足够理论依据的定量指标，但土钉的水平间距与垂直间距的乘积应不大于6.0m2。一般工程中多取土钉的水平间距与竖向间距相等，在非饱和土中为1.2m～1.5m左右。对坚硬粘土或风化岩土有超过2.0m的，而对软土则可小于1.0m。一般来说，土钉的间距不宜超过2.0m，底部土钉的间距也不宜减少，除非底部土层具有较强的抗剪能力。
3、土钉倾角
对直立的支护，土钉倾角一般在0°～25°之间，取决于注浆钻孔工艺与土体分层特点等多种因素。
4、地下水
设计时要充分考虑地表径流、地下水管变形后漏水和地下水的影响。
结束语
深基坑土钉墙支护在深基坑支护方式中占有主导地位，土钉墙通过土钉所具有较高的抗拉、抗剪强度和刚度特性提高边坡的基本稳定性和承受坡顶荷载，由于其施工简便有效，在深基坑支护中具有重要的发展空间。
参考文献
［1］钱惠明．建筑地基深基坑土钉墙支护施工方法探讨［J］．科技促进发展(应用版)，2010(8):155．
［2］陈晨，赵峰．深基坑土钉墙护壁体系的设计与施工［J］．东北水利水电，1998(4):21-24．
［3］冯晓青．深基坑喷锚网支护现场监控要点［J］．广东建材，2006(6):45-47．
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4399035.htm
