土钉墙支护结构在深基坑工程施工中的应用

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　　【摘 要】深基坑工程的增加一定程度上对深基坑支护结构的要求更为严格了。土钉墙支护结构凭借着诸多优势在深基坑工程施工中得到广泛的应用。本文结合应用实例，对土钉墙支护结构施工技术进行了介绍，并阐述了施工监测和施工注意事项等方面，取得了较好的支护效果，为土钉墙的推广应用起到一定的指导和借鉴作用。
　　【关键词】土钉墙；支护；施工技术；监测；注意事项
　　随着我国城市化进程的推进、土地资源日趋减少，建筑物不断向高、深方向发展，深基坑工程项目越来越多，因此，对基坑支护结构的要求就更为严格了。不仅要求基坑支护方式能保障邻近建筑物和地下设施的安全及自身稳定，还要求合理地降低基坑支护的工程造价。土钉墙支护近年发展起来的一种通过原位土体加固、充分利用原位土体自稳能力的支护技术。由于其具有施工经济、施工快捷、支护效果显著等优势，在深基坑工程施工中得以迅速推广应用。
　　1.工程概况
　　某建筑工程，建筑面积49500m2，地下2层，地上18层，开挖深度至自然地坪以下10.3m，整个基础坐落于③土层，基础为筏板基础。东面和南面相邻建筑物，西面紧接道路主干道。
　　2.准备工作
　　1）根据施工图纸及有关资料核对现场平面尺寸和坑底标高，掌握设计内容及各项技术要求，熟悉土层地质、水文勘察资料；会审图纸，搞清地下构筑物、基础平面与周围地下设施管线的关系，了解基坑支护尺寸的允许偏差，支护坡顶的允许最大变形。
　　2）综合考虑工程的现场情况、进度要求，以及分期分批施工工程的土方堆放和调运问题，确定土方开挖支护方案，开挖采取两台挖掘机分层同时作业，由西向东退行开挖施工，并按围护结构要求及时修整边坡及放坡，防止土方坍塌，基坑的坡度为1：0.3。
　　3）所选用原材料有合格复试报告及配合比试验报告；土钉钢筋使用前应调直、除锈除油；采用干净的中粗砂；选用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥。
　　4）施工机具：成孔采用洛阳铲；混凝土喷射机应密封良好，输送连续均匀；空压机应满足喷射机工作风压要求；输送管能承受0.8MPa以上的压力；注浆泵规格、压力和输浆量应满足使用要求。
　　3.基坑支护的施工
　　3.1 工艺流程
　　工艺流程为：测量放样→第一层基坑开挖→人工修整→初喷射混凝土面层→钻孔→插入钢筋土钉→注浆→布钢筋网→复喷射混凝土→第二层基坑开挖。
　　3.2 基坑开挖
　　土方开挖由专人指挥，采取分层分段开挖，每层开挖深度不超过2m。在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层土层的开挖。土方开挖过程中，应采取措施防止碰撞支护结构。机械开挖后，及时配合人工修整壁面，要求达到平整，无虚土，边坡的轴线位置准确，严禁护壁后掏挖，若开挖面出现渗水、裂缝现象时应先喷射一层30mm厚左右的混凝土，以保护开挖壁面。
　　3.3 初喷射混凝土面层
　　每步开挖后即对修整后的边壁立即初喷上一层50mm强度为C20的混凝土。混凝土采用32.5普通硅酸盐水泥，骨料为机制砂和粒径为小于20mm的碎石，含泥量应小于3%，水泥：砂：碎石：水=1：2：2：0.5，注浆水灰比：0.4～0.45。喷射作业分段分片进行，喷射顺序从下而上，喷头与土钉墙墙面保持垂直，距离宜为0.6～1.0，喷射混凝土终凝后2h应及时喷水养护。
　　3.4 钻孔
　　1）钻孔前根据图纸设计，土钉水平间距1.5m，竖向间距2m，定出孔位，孔径100mm，最上一排水平孔深度9m，以下三排深度为6m，采用人工洛阳铲成孔，土钉倾角为5°～15°，以便于注浆。如遇障碍物可以偏移孔位，个别情况下不能成孔的不影响边坡整体稳定。2）土钉水平方向孔距误差不得大于50mm，竖直方向孔距误差不得大于100mm。3）孔深应大于设计长度0.1m，土钉杆体大于设计长度。4）正常情况施工应符合以下规定：孔深允许偏差：±30mm；孔径允许偏差：±5mm；孔位允许偏差：±100mm；成孔倾角偏差：3°。
　　3.5 插入钢筋土钉
　　1）土钉采用φ25钢筋，使用前应调直并清除污锈。2）当钢筋需要连接时，采用双面搭接焊，搭接长度不小于主筋直径的5倍，焊缝高度不应小于主筋直径的0.3倍。3）土钉必须严格按照设计规定的各排土钉长度、直径制作，将加工合格的锚杆置于孔的中心位置，每隔2.0m焊接一个直径8mm的对中支架，以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于20mm。
　　3.6 注浆
　　1）注浆材料采用纯水泥浆，水灰比0.5～0.55，水泥选用32.5级普通硅酸盐水泥，浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。2）注浆时将注浆管插入孔底，边注浆边缓慢地拔管，注浆管始终保持在液面以下，注浆压力不小于0.4kPa。3）注浆到孔口时，应停注封口。当浆体凝固后不能充满锚固体时，应补注。4）注浆完成后，将器械清洗干净，以便下次再用。
　　3.7 布钢筋网
　　1）采用φ8圆钢按网格200mm×200mm制作，允许偏差10mm，网筋的搭接长度大于300mm。2）铺设钢筋网前，先调直钢筋。3）加强筋焊接：加强筋采用Φ14钢筋，施工时必须与土钉钢筋焊牢，外焊挡块，纵横连接成一体。加强筋采用单面焊接，焊接长度不小于10d。
　　3.8 复喷射混凝土
　　钢筋网经验收合格后，进行第二次面层喷射，厚度为50mm，喷射方法与第一层面层喷射相同。
　　4.雨季施工及特殊情况下的技术处理措施
　　（1）雨季施工措施主要做好以下准备：
　　①现场配备抢险物资，如钢管、木板、草包等，以备万一出现土体大幅裂缝、滑移时作应急之用；
　　②现场配备泥浆泵、潜水泵共10 台，一般情况 　　下布置4～6台于基坑周边，使基坑坡脚保持干燥，雨量大时加大投入工作的水泵数量，杜绝坡脚积水现象；
　　③现场配备120kVA柴油发电机动车1台，并做好调试、试车等准备工作，以确保在停电状态下快速投入使用以保证井点降水工作的顺利进行；
　　④对基坑周围边界地下水位、表层及深层土体位移进行同步监测，专人分析监测结果，在数据超过正常值时发出警报，实施应急措施，并立即会同设计单位、业主及监理公司进行现场研究解决；
　　⑤在地下室基坑开挖中及底板施工阶段，合理安排基坑排水明沟，将地表水汇集到集水坑，采用水泵集中排出；
　　（2）特殊情况下的技术处理措施特殊情况是指地下水的突然回升，坑顶区域地面荷载的突然大量增加，坑顶位移> 25 mm，开挖深度大于设计深度等超过设计条件的情况。若出现以上情况立即采取以下措施；
　　①卸荷：保证坑顶荷载不超过设计值；
　　②停挖和回填：保证每次开挖深度不超过设计值；
　　③排水：包括立即降低地下水位，和加强地表排水系统的建立，或增加喷射混凝土面层的排水孔数量；
　　④补强：当坑顶荷载不可避免或坑顶位移大于25 mm 时，应立即停止开挖土方，并在位移过大区域增加锚杆和加强筋，加强喷射混凝土面板的刚度。
　　5.施工质量检验
　　5.1 材料
　　所使用原材料的质量应符合相关标准和设计要求，并具备出厂合格证及试验报告书；材料进场后进行复验。
　　5.2 土钉现场抗拔试验
　　土钉的抗拔承载力检测试验在注浆固体强度达到10MPa或达到设计强度的70%后进行，检测数量不少于土钉总数的1%，且同一土层中的检测数量不少于3根。
　　5.3 土钉墙面层质量检验
　　1）土钉墙面层混凝土进行现场试块抗压强度试验：每500m2面积不少于一组试块。2）土钉墙的喷射混凝土面层厚度进行检测：每500m2面积检测数量不少于一组，每组的检测点不少于3个，全面检测点的面层厚度平均值不小于厚度设计值。3）面层外观检查无漏喷、离鼓现象。
　　6.基坑施工监测
　　为确保基坑施工安全顺利进行，施工中进行24h的系统监测，及时掌握围护结构、周围土体的受力与变形情况，使基坑处于安全稳定监控中。监控内容：基坑四周邻建物沉降观测、地下水位观测、位移观测；现场设置观测点20个。在支护施工阶段，每天监测不少于2次，连续3d沉降速率达到1mm/d，或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩张，应及时上报监理并研究处理方案；每天进行观测成果汇总并绘制地表沉降曲线图，并进行讨论，分析变形是否过大及是否趋于稳定，确定是否需采取补救措施。监测结果表明，沉降、位移量均控制在预定的范围内，基坑施工始终是安全稳定的。
　　7.注意事项及有关问题
　　1）土方开挖应按照确定的基坑边界分层分段进行，边坡附近不留孤岛、土柱，每层开挖深度2m左右，绝不可超挖，随开挖随支护。2）加强安全监控。由于土性及地下工程的复杂性，施工过程中常存在许多影响安全的不可知因素，因而必须在基坑开挖和基础施工期间，进行边坡土体及周边位移观测，分析对比观测值以指导和控制施工。3）边坡浸水对边坡的稳定性危害极大，要求查明基坑周边上下水管道，切断可能侵蚀边坡的水源，并做好基坑周边地表水的排水工作。4）基坑边沿严禁超载，以免导致支护结构较大变形而危及边坡及建筑物安全。5）基坑开挖到底后，应迅速做好垫层并尽快浇筑底板，避免基底暴露时间长。
　　8.结束语
　　随着基坑向着深、大、周围环境复杂的方向发展，使得基坑支护的难度愈来愈大。实践证明，本工程采用的土钉墙支护结构是有效、可行的，施工结束至今，基坑开挖后支护体系的稳定性得到了保障，均未发现任何异常情况。只要在施工过程中执行正确的施工工艺和加强施工监测，土钉墙在深基坑施工中具有很大的发展空间。
　　参考文献：
　　[1] 刘旭灵；周觐.土钉墙支护技术在深基坑工程中的应用[J].建筑科学，2010年第S2期.
　　[2] 蒋斌.浅谈深基坑土钉墙支护施工技术[J].科学之友，2011年14期.
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