2018探讨土钉墙在地下室工程支护中的应用

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　　 摘 要：文章根据施工工艺和相关的理论，并结合作者多年工作经验，分析探讨了土钉墙在地下室工程支护中的应用。
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　　关键词：土钉墙；地下室；基坑支护；施工工艺
　　1、工艺施工特点
　　1.1采用该工艺，具有施工操作简便、安全度较高、使用周期较长等特点。
　　1.2代替钢支撑工作的侧壁支撑，可大量节省钢材，改善施工条件，减少土方开挖量，为地下室施工提供开阔的作业面。
　　1.3使土钉与土体结合在一起，能承受较大的土压力，土体变形受到一定的制约。
　　1.4施工所需钻孔孔径较小，无须使用大型机械，施工噪音和振动很小。
　　1.5适应性强，土钉墙中的土钉拉力由试验确定，适应各种工程和一般土质边坡支护，可确保施工质量，并有足够的安全度。
　　1.6施工中采用分层流水施工，大大降低施工难度和加快地下室施工进度。
　　1.7该工艺适用于基坑开挖深度有限（一般为1~2层地下室），施工区域狭小和一般土质边坡场地。不适用地下水位高、水量大及土层松散或软弱、2层地下室以上的深基坑支护的工程中应用。
　　2、工艺原理
　　土钉墙支护是利用钻机在土层中钻孔，将钢筋或钢管（角钢）等插入孔内，用注浆机将水泥浆灌入孔内，形成锚固系统，与滑裂面以外的土体连成一个整体，再利用钢筋网片和喷射混凝土对可能发生滑裂面的土体组合成柔性整体支护结构，承受边坡主动土压力、水压力，利用土层钢筋（管）的锚固力，以维持基坑坑壁整体稳定。
　　3、工艺流程及施工要点
　　3.1施工准备
　　3.1.1编制施工组织设计，根据工程结构、地下室尺寸、地质、水文情况及所需施工机具、施工场地条件制定施工方案，进行施工平面布置，选定并准备钻孔机具、配套设备和材料加工与准备，安排土钉及零件制作，提出保证质量、安全和节约的技术措施。
　　3.1.2在施工区域内搭盖临时设施，修建施工临时便道及排水沟，安装临时水电线路。
　　3.1.3作好土钉墙的钢筋、水泥、砂、石等备料工作，并进行相关的质量检验。
　　3.1.4进行技术交底，使施工作业人员掌握土钉的排数、孔位、孔距、孔深及施工要求。
　　3.15按照土钉墙支护设计图纸，测放出基坑坡顶线及支护坡脚线，其中土钉墙支护的坡脚线与建筑物外边界，根据现场情况必须保证有足够的施工操作距离，以保证地下室施工有足够的施工空间。
　　3.2施工要点
　　①首先做好坡顶以上一定宽度的地面整平、拍实。
　　②按设计要求布设地面插筋（管），在插筋（管）上焊制Φ14或Φ16水平拉筋，再按网度@200mm×200mm或@300mm×300mm绑扎Φ6.5或Φ8的钢筋片，并垫好网片垫块，最后喷射Cl5或C20的细石混凝土，硬化基坑周边一定宽度的地面。细石混凝土配合比为水泥：砂：细石=1：2：2，同时加入减水剂，水泥为Po32.5级。
　　③在地面硬化层外侧设置截水明沟，将雨水和地面水截阻和排走。
　　④根据工程的特点和设计要求，基坑开挖分层、分段进行。
　　a.采用挖土机将分层土开挖到预定深度，由人工进行边坡坡面修整和拍实，当坡面土质过于干燥时，适当洒水润湿。
　　b.根据设计图纸测放土钉孔孔位（根据现场实际情况，经设计同意可作适当调整），采用小型水平钻桩成孔，沿150-200俯角快速成孔，成孔结束时，土钉孔直径要求达到100mm~120m左右，孔的深度及倾角要符合设计要求（见图1）。
　　
　　
　　c.设置土钉（管）土钉一般采用Φ20或Φ25螺纹钢筋制作（或采用Φ48锚管），按设计长度截断焊接，土钉在使用前应清泥，清锈（土钉插入孔内情况见图2）
　　
　　
　　d.注浆。在作业钻机拔出钻杆后要立即灌浆，以防塌孔注浆管使用前，要检查有无破裂、堵塞，接口处要处理牢固，防止压力加大时开裂跑浆，灌浆压力一般不低于0.4MPa，并不宜大于2MPa，采用封闭式压力灌浆，注浆材料选用32.5级普硅水泥，配合比为水泥：砂：水=1：1：0.5的水泥砂浆，适量掺加减水剂，水泥砂浆强度≥M15。
　　注浆前用水引路、润湿，检查输浆管道；注浆液应搅拌均匀，随拌随用；浆液应在初凝前用完，要严防碎石、杂物混入浆液；中途停止较长时间时，宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路；注浆过程中应边注浆边拔出注浆管，切不可拔出过快，应始终保持注浆管头在水泥浆液中；注浆后及时用水清洗拌浆和压浆设备及灌浆管等。
　　e.锚管补强。在边坡土质松软的区域，由于不能成孔注浆，或钢筋的锚固力不能满足要求，可采用钢管（角钢）代替钢筋实践证明，锚管代替钢筋在边坡土质软弱的基坑支护工程中的应用效果良好。
　　f.编制钢筋网。采用Φ8钢筋一般按200mm×200mm或300mm×300mm网度编制，各段钢筋之间的连接采用焊接，钢筋网片编制完毕后即焊接水平和纵向连接筋（Φ14或Φ16），再与锚固筋焊接，均应焊牢，使钢筋网片与护坡之间铺设均匀。
　　g.土壁泄水孔。在具体施工中，发现边坡的个别地方，有比较大的渗透水流，考虑到支护壁的成形初期，强度未形成，边坡土体的渗水压力会对护壁产生损坏，因此，应在渗水区加设泄水孔，泄水孔多采用Φ50，L=40cm~50cm的硬质PVC管，管子根部钻出一此孔洞，要求直接从孔洞中渗水，加大管子的引流量。如发现边坡渗水区域过大时，要采用分层布置泄水孔，在立面上呈梅花型布置，间距根据水流量而定，一般为3m左右。
　　h.喷射细混凝土面层。钢筋网编制好且与连接拉筋焊接完后，应及时采用9.0m3空压机喷射细混凝土。
　　在坑壁喷护过程中，为确保混凝土面层强度，应注意：
　　①按喷射混凝土机的工作特性参数调节好工作风压。
　　②水灰比控制在0.4~0.5之间。
　　③需调整好喷面和喷头之间的距离和角度，尽量使喷头和受喷面垂直。
　　④基坑边坡坡面有渗水成集中漏水处，在喷护之前应设泄水管。
　　⑤喷头在受喷面的移动一般以划圆圈的形式螺旋前进。
　　如一次喷射厚度达不到设计厚度时，应等到第一次喷射的混凝土终凝再补喷，直到达到规定厚度为止。
　　⑥喷射混凝土拟采用中粗砂，含水率≤5%，石子粒径≤15mm的细石，喷射机筛应完好，防止过大粒径石子进入机管而引起堵塞。
　　4、资源配制
　　4.1材料
　　水泥：普通硅酸盐水泥33.5级
　　中粗砂：含水率≤50%
　　碎石：粒径≤15mm
　　土钉钢筋：Φ20~Φ25螺纹钢
　　钢筋网片：Φ8圆钢
　　连接钢筋：Φ14或Φ16螺纹钢
　　PVC管：直径Φ50
　　4.2机具设备
　　土钉墙施工需要机具设备：9m3空压板、混凝土喷射机、水平钻孔机、柱塞式注浆机、交流电焊机、切割机、调直机等，根据任务量大小确定机具设备台数。
　　4.3劳动力安排
　　土钉墙施工劳务作业班组配备：钢筋班、成孔班、注桨班、细石混凝土喷射班，并根据任务量大小，配备劳务班班数和人数
　　5、安全生产与文明施工
　　5.1施工前，对参与护坡工作全体施工人员进行一次安全生产与文明施工岗前教育和书面技术交底，每个班组长兼任本组的安全责任人，并对所在的班组的安全负责。
　　5.2现场用电要符合“三级配电两级保护”和“一机、一闸、一漏、一箱”的要求，施工用的电缆、水泵线严禁随意拖地，碾压和磨损。
　　5.3施工期间，对基坑土钉墙支护施工及所用的机械、器具经常检查维修，以防伤人和损坏。
　　5.4基坑四周设护栏，排水通畅，施工场地整洁有序，材料进场堆放整齐，并作标示。
　　6、质量要求
　　6.1严格按《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）和《锚杆喷射混凝土支护技术规范》进行施工，质量控制标准见下表：
　　
　　6.2开展QC小组活动，组织技术攻关，改进施工工艺。
　　6.3切实做好技术交底，认真执行测量复核制。
　　6.4开挖尺寸符合设计要求。
　　6.5无漏喷、离鼓现象。
　　6.6无仍在扩展中及危及使用安全的裂缝。
　　6.7土钉尾端及钢筋网不得外露。
　　7、结束语
　　现代都市建筑一般都带有地下室，但是，由于场地狭窄，常常给地下室开挖造成很大困难。因此，基坑支护结构的设计与施工，已成为当前高层建筑基坑施工的热点与难点，成为影响整个工程造价及进度的关键。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。