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建筑工程深基坑支护技术应用研究

来源:用户上传      作者: 付晋柱

  【摘要】深基坑开挖是建筑工程经常出现的土建工程,其关键技术在于深基坑的支护,本文针对深基坑的支护方式作了介绍,并重点介绍了土钉墙深基坑支护技术的原理、特点和适用范围,详细阐述了其施工工艺流程,最后结合工程实践介绍了深基坑土钉墙技术的应用。
  【关键词】建筑工程;基坑支护;土钉墙
  1、深基坑支护与土钉墙基坑支护技术
  1.1基坑支护概述
  建筑工程中,深基坑开挖后需要对其侧壁进行加固,以防止其片帮崩落,即不利于基坑本身的稳定,也不利于下一步的施工开展。支护、加固是增强深基坑结构安全和周边建筑安全的主要手段。在现场施工设计中,结合施工地点的水文、地质、开挖深度、基坑结构、排水条件、周边载荷等众多因素,再根据经济技术要求,设计出相应的支护方式。基坑支护技术近年发展较为迅速,其成熟的支护技术有以下六种方式:①钢板桩支护法;②钻孔灌注桩发;③土钉墙法;④水泥墙加钢筋法;⑤锚联网法;⑥外部拉铆法。
  1.2土钉墙深基坑支护技术
  土钉墙法是在锚杆支护技术的基础上发展出来的,它规避了锚杆只有锚固部分受力,而其他段只是传递力的局限,土钉墙能够使整个钢筋处于受力状态,在基坑开挖中用来维护基坑结构的良好支护方式,是一种全新的挡土结构。
  土钉墙结构是在深基坑墙体上用锚杆钻机打孔,再将土钉置入孔内,最后通过注浆锚固土钉,土钉从头部到底部始终与孔内周围土体紧密连接,最后在土钉外部安装外部结构,并喷射混凝土面板。土钉整个与基坑周边土体充分铰接,通过粘结摩擦力与周边形成复合体。土钉即使受到工程扰动,可以通过喷射的混凝土版面加以约束土体,保障深基坑周边土体的稳定性。土钉墙广泛适用于边坡高度不大于12m的深基坑。
  2、土钉墙基坑支护技术施工工艺
  2.1开挖修坡和初喷混凝土 土方应分层分段开挖,每层开挖深度一般为1m~2m,每段长度可取10m~20m。初喷混凝土应分段分片依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上,段片之间,层与层之间做成45°角的斜面,以保证混凝土前后搭接牢固,并凝结成整体。
  2.2成孔
  土钉放置于土体内,首先需要风动锚杆钻机打孔,打孔直径在42mm左右,具体视土钉直径计算。施工中为保证深基坑的整体完整性,不可使用水钻降温,且在刚进入土体的表层时,应保证钻机的稳固性,防治大面积破坏土体表层,造成局部片帮。
  2.3安土钉、注浆、安连接件
  1)安土钉。土钉钢筋采用螺纹钢,置入孔中前,应先设置定位支架,保证钢筋处于钻孔的中心部位,支架沿钉长的间距为2m~3m,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动,支架材料为金属或塑料件。
  2)注浆。土钉钢筋置入孔中后,可采用压力注浆,压力注浆采用二次注浆法:一次注浆导管应先插至距孔底250mm~500mm处,并在孔口设置止浆塞和排气孔,以低压(0.4 MPa~0.6MPa)注浆;二次注浆管采用φ20花管,应先固定在土钉钢筋上与土钉钢筋同时置入孔中,待一次注浆完间歇24h后进行二次注浆,压力控制在0.5MPa~2.0 MPa。
  3)安连接件。土钉钢筋端部通过锁定筋与面层内的加强筋及钢筋网连接时,其相互之间应可靠焊牢。当采用钢管杆体时,钢管通过锁定筋与加强筋焊接。
  2.4编制钢筋网和复喷混凝土
  为保证基坑表体的稳定性,在基坑垂直表体上铺上一层金属网,金属网必须全部覆盖表体,金属网的固定采用干喷混凝土,混凝土的厚度不得低于25mm,在边坡线附近的混凝土注意坍落度的问题。钢筋金属网要求采用焊接而成,对于混凝土保护层较厚的情况,金属网可以采用绑扎方式。最后在初喷混凝土上进行二次复喷混凝土。
  3、土钉墙支护实例
  3.1工程地质条件
  某工程需要开挖深度自然地坪下9m的深基坑,其基坑开挖的土层物理力学指标见表1。
  3.2支护结构方案选型
  现场勘查的结果表明,基坑附近存在一些低层民用建筑,侧壁安全防护要求为二级,在工程不具备放坡开挖的现实背景下,对比比水泥挡土墙、土钉墙及复合土钉支护方案的优缺点。结合经济性和安全性,支护结构对于距建筑物较近部位采用复合土钉墙支护,其余部位要用土钉墙支护方案。
  3.3土钉方案计算
  按照各层土的设计参数,主动土压力按朗肯土压力理论计算,地面堆载按q=20kPa考虑。
  1)单根土钉抗拉承载力验算。按《建筑基坑支护技术规程》要求,单根土钉抗拉承载力应按1.25y0Tjk≤Tjk验算。单根土钉受拉载荷折减系数取0.7562。经验算,各开挖层按前述方案施工时土体的整体稳定性安全系数在1.55~2.86之间,均满足规范要求。土钉设计计算结果如表2所示。
  由于基坑东北部、西部南北两侧建筑物距基坑较近,为了限制基坑开挖时边坡位移量,在这些部位采用复合土钉墙,即增加施工超前微型桩。并且该部位的土钉根据需要可改为φ38的锚管支护。超前微型桩间距0.8m~1.0m,施工自地表下2m~10m,直径100mm~150mm,钢管采用38底部花管。
  4、结束语
  在现场施工设计中,结合施工地点的水文、地质、开挖深度、基坑结构、排水条件、周边载荷等众多因素,再根据经济技术要求,设计出相应的支护方式。此外还要做好深基坑土钉墙施工工艺的管理工作,保证每一步骤都符合质量要求,做好质量控制。做好基坑支护的源头设计和施工管理目工作,对减少甚至杜绝基坑工程事故、规范建筑施工必将起到积极的推动作用。
  参考文献
  [1]曾宪明.土钉支护设计与施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
  [2]陈圆圆,曾复生.西安某基坑土钉墙支护设计[J].山西建筑,2008,34(7):130-131.
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