土釘支護在深基坑護壁中的運用

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摘   要：本文對土釘支護的設(shè)計思路，施工過程，施工中的注意事項，以及對特殊情況的處理作了詳細的闡述。
    關(guān)鍵詞：土釘；土釘支護；錨頭；預(yù)應(yīng)力；
 
 
    某醫(yī)院放療樓工程地上兩層，地下室一層，基礎(chǔ)埋置深度為9.5m（主要是防止輻射）。本施工現(xiàn)場十分狹小，且基坑與部分建筑物較近，最近的部位不足1米。為了保證基坑的穩(wěn)定，需對基坑進行支護。具體位置見基坑平面圖。
    土釘支護用于基坑工程具有經(jīng)濟合理、安全可靠特點?？捎糜诨又绷㈤_挖或陡坡開挖?？拥纳疃炔灰顺?8米，使用期限不宜超過18個月。土釘支護適用可塑硬塑或堅硬的粘性土膠結(jié)或弱膠結(jié)包括毛細水粘結(jié)的粉土砂土和角礫填土風化巖層等。在松散砂土和夾有局部軟塑流塑粘性土的土層中采用土釘支護時應(yīng)在開挖前預(yù)先對開挖面上的土體進行加固如采用注漿或微型樁托換。
    一、土釘設(shè)計
    （一）地層參數(shù)
    1、1m厚雜填土。C=0Kpa，Φ=0，γ=18.6KN/m3
    2、2.7m厚黃土狀粉質(zhì)粘土。C=28 Kpa，Φ=30，γ=19KN/m3
    3、1.7m厚的黃土狀粘土夾粉質(zhì)粘土。C=55 Kpa，Φ=24，γ=19KN/m3
    4、5.1m厚的黃土狀粉質(zhì)粘土。C= 42 Kpa，Φ=26，γ=19KN/m3
    5、4m厚的黃土狀粉質(zhì)粘土夾粉土。C=58 Kpa，Φ=22，γ=19KN/m3
    （二）、設(shè)計指標
    1、坡頂設(shè)計堆載為40KN/m2 主要考慮在坡上建筑物荷載，另一種坑邊離建筑物較遠的坡頂堆載為20KNKN/m2，具體位置見支護平面布置圖。2、設(shè)計考慮坡度87°~90°。3、基坑深度9.5m。4、土釘傾角為15o。5、土釘水平間距1500，土釘垂直間距1500（從上至下共6排）。6、孔徑100。7、護壁施工與土方工程同時進行。8、側(cè)摩阻力取120*0.8=96KPa。9、土釘局部穩(wěn)定性安全系數(shù)1.2。10、內(nèi)部整體穩(wěn)定性安全系數(shù)1.3。11、邊坡穩(wěn)定保證期4個月。
    （三）、計算過程
    1、 計算模型建立如圖。
    2、計算過程
    計算采用理正超級土釘設(shè)計軟件計算，最后取值結(jié)果結(jié)合了本地區(qū)實際施工經(jīng)驗。
    3、計算結(jié)果結(jié)合本地區(qū)施工經(jīng)驗后的實際取值及節(jié)點圖
    （1）、第一區(qū)（為離建筑物較近的部分）
    ①、土釘采用φ25及φ20鋼筋具體見圖示。②、土釘從上到下分為六排，第一排距地面1m，其它每1.5m一排。第一、二排長度12米，第三排長度為8.5米，第四排長度為7米，第五排長度為6.5米，第六排長為6米。圖中的土釘長度均不含外露部分，加工時在圖中尺寸的基礎(chǔ)上加長150（預(yù)應(yīng)力部分按結(jié)點）。③、為防止開挖過程中對建筑影響過大，本區(qū)設(shè)計采用了超前微型鋼管樁，間距1米，具體要求見圖示。④、坑上即為已有建筑物，建筑物內(nèi)醫(yī)療不能中斷，此部分的坑壁上緣有任何的變形，都會造成房子的開裂，甚至會造成安全事故，為防止在基坑作業(yè)的近3個月的時間內(nèi)，基坑上部不變形，此區(qū)域采用了預(yù)應(yīng)力土釘。
    （2）、其它區(qū)
    ①、土釘采用φ25及φ20鋼筋具體見圖示。②、土釘從上到下分為六排，第一排距地面1m，其它每1.5m一排。第一、二排長度11米，第三排長度為8.5米，第四排長度為7米，第五、六排長度為6米。
    （3）噴射面配筋
    分布筋均為φ6.5@200×200mm。土釘水平豎向用2φ14加強鋼筋連接，加強筋穿過錨頭里邊，并與錨頭焊接，焊接長度為140。
    （4）注漿、細石砼面板
    ①、注漿水灰比為0.5，壓力為0.3-0.5Mpa，水泥砂漿配比為1：1~1：2，32.5R水泥。強度不低于12Mpa，3天不低于6MPa。
    ②、細石砼面板厚100，配比為水泥：砂：石子＝1：2：2，水灰比為0.4~0.45。32.5R水泥。強度不低于C20，3天不低于10MPa。
    二、施工過程
    （一）、工藝流程
    1、非預(yù)應(yīng)力部分：修理邊坡→造孔→釘桿安設(shè)→注漿→掛網(wǎng)→錨頭固定→噴射細石砼
    2、預(yù)應(yīng)力部分：修理邊坡→造孔→釘桿安設(shè)→注漿→掛網(wǎng)→噴射細石砼→預(yù)應(yīng)力張拉
    （二）、開挖土方及修理邊坡
    土方開挖必須緊密配合土釘支護施工。土方開挖采用挖掘機分段分層開挖，嚴格做到開挖一層，支護一層，上一層未支護完或達不到一定的強度，不得開挖下一層，每層開挖深度以1.5m－3m為宜（在坑壁上不堆載的情況下），嚴禁超挖。
    機械開挖后，及時配合人工修整壁面，要求達到平整，可稍帶坡度，坡度以1：0.1為宜，邊坡的軸線位置要準確，嚴禁護壁后掏挖。必要時先噴射一層30㎜厚左右的砼，以保護開挖壁面。嚴格控制邊壁周圍積水。
    （三）、鉆孔
    1、鉆孔前根據(jù)設(shè)計，定出孔位，作出標記?？讖?00mm。2、土釘水平方向孔距偏差不得大于50mm，豎直方向孔距偏差不得大于100mm。3、鉆孔底部的偏斜尺寸不得大于桿的3%。4、孔深不得小于設(shè)計長度，也不得大于設(shè)計的1％。
    （四）、土釘制作與安放：
    1、桿體鋼筋應(yīng)平直，除油、除銹。
    2、如需焊接時，焊接長度10d。
    3、土釘沿軸線方向，每2m采用Φ6.5鋼筋做對中支架，以保證桿體在孔中央。
    4、安放桿體時，應(yīng)防止桿體的變形。注漿管隨桿體一同放入。注漿管距孔底宜為50~100mm。
    5、桿體插入孔的深度不得小于桿體的95％。桿體放入后，不得隨意敲擊，不得懸掛重物。
    6、普通土釘外端頭井字型焊接4Ф20鋼筋，每根鋼筋長650㎜，以增強抗拔力和固定鋼筋網(wǎng)。（預(yù)應(yīng)力部分按結(jié)點）
普通土釘錨頭示意圖
 

    （五）錨頭施工
    1、普通錨頭
    錨頭采用4Ф20鋼筋組成井字形，形式如圖，每根鋼筋長650㎜，與土釘部分焊接要牢固。
    2、預(yù)應(yīng)力錨頭作法如下圖：
    （六）、注漿
    1、注漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，應(yīng)在初凝前用完。
    2、注漿時當能看到孔內(nèi)的漿體時，可邊注漿，邊緩慢地拔出注管，且注漿管始終不得露出漿體。注漿壓力不小于0.3-0.5Mpa。
    3、注漿到孔口時，應(yīng)停注封孔。
    4、當漿體凝固后，不能充滿錨固體時，應(yīng)補注。
    5、注漿完成后，應(yīng)器械清洗干凈，以便下次再用。
    6、注漿時按規(guī)范做好記錄。
    （七）、掛網(wǎng)
    1、外網(wǎng)與桿連接要牢固，鋼筋網(wǎng)采用Φ6.5＠200雙向鋼筋，接頭搭接＞300㎜，用扎絲綁扎牢固，縱向鋼筋插入土中長度應(yīng)＞300㎜。焊接時要有一定的搭焊長度，單面焊時為10d。
    2、網(wǎng)掛好后，加入加強筋。
    3、網(wǎng)在噴砼時不得有晃動。
    （八）噴射砼施工：
    噴射面板厚度為100mm，在工作面情況不好時可進行初噴。采用干噴法，采用32.5R 普通硅酸鹽水泥，骨料為中砂和粒徑為5～10㎜的碎石，砼強度＞C20，水泥：砂：石：水=1：2：2：0.5，摻速凝劑10%；噴射槍頭處的工作風壓保持在0.3MPa；噴頭應(yīng)盡量與受噴面保持垂直，減少回彈及砼流淌現(xiàn)象。在面板上應(yīng)2000×2000間隔留置一個100×100的泄水洞，此點非常重要，但現(xiàn)場很多施工人員容易忽略此點，如果不留泄水洞，在有滲水時，水壓將非常大，可能會給基坑造成災(zāi)害性的結(jié)果。
    （九）、預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉與鎖定
    1、錨桿張拉前應(yīng)對張拉設(shè)備進行標定；臺坐的承壓面應(yīng)平整，并與錨桿的軸線方向垂直；
    2、錨固體與臺座混凝土的強度均≥15Mpa時，方可進行預(yù)應(yīng)力施加，施加預(yù)應(yīng)力不大于錨固力的30%。具體按下面說明進行：第一排錨桿自由段為1米，預(yù)應(yīng)力施加30KN。第二排自由段長度為2米，預(yù)應(yīng)力施加60KN。以上要求是針對本工程的物殊性而做為的，如設(shè)計中完全依賴預(yù)應(yīng)力，應(yīng)參照規(guī)范執(zhí)行。
    3、錨桿張拉應(yīng)考慮對鄰近錨桿的影響，控制應(yīng)力不超過0.6fptk。
    4、錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯的預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)進行補償張拉。
    三、施工時應(yīng)注意的幾個方面
    1、施工現(xiàn)場設(shè)立工程技術(shù)組，全面負責整個工程中的有關(guān)技術(shù)及質(zhì)量安全，及時解決施工中出現(xiàn)的各類問題監(jiān)督各道工序質(zhì)量。
    2、施工前應(yīng)詳細了解有關(guān)基坑周圍地下管網(wǎng)及障礙物情況，以便及時采取相應(yīng)措施，保證施工質(zhì)量，且不對已有管道或電纜造成破壞。
    3、嚴把材料質(zhì)量關(guān)，必須采用有出廠合格證或化驗的鋼材、水泥，并對進行有關(guān)的試驗，杜絕使用不合格材料。
    4、在施工期間和施工后要做好坡面排水，坑壁附近不得有積水。
    四、施工監(jiān)測
    土釘支護的施工監(jiān)測至少應(yīng)包括下列內(nèi)容
    1、支護位移的量測。
    2、地表開裂狀態(tài)位置裂寬的觀察。
    3、附近建筑物和重要管線等設(shè)施的變形測量和裂縫觀察。
    4、基坑滲漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。
    5、在支護施工階段每天監(jiān)測不少于2次，在完成基坑開挖變形趨于穩(wěn)定的情況下可適當減少監(jiān)測次數(shù)，施工監(jiān)測過程應(yīng)持續(xù)至整個基坑回填結(jié)束支護退出工作為止。
    6、對支護位移的量測至少應(yīng)有基坑邊壁頂部的水平位移與垂直沉降。測點位置應(yīng)選在變形最大或局部地質(zhì)條件最為不利的地段測點總數(shù)不宜小于3個，測點間距不宜大于30米。當基坑附近有重要建筑物等設(shè)施時也應(yīng)在相應(yīng)位置設(shè)置測點，宜用精密水準儀和精密經(jīng)緯儀必要時還可用測斜儀量測支護土體的水平位移，用收斂計監(jiān)測位移的穩(wěn)定過程等。
    7、在可能情況下宜同時測定基坑邊壁不同深度位置處的水平位移，以及地表離基坑邊壁不同距離處的沉降，給出地表沉降曲線。
    8、應(yīng)特別加強雨天和雨后的監(jiān)測以及對各種可能危及支護安全的水害來源。如場地周圍生產(chǎn)生活排水，上下水道、貯水池罐、化糞池滲漏水。
    五、本工程實施效果
    目前此工程已近交工，坑壁頂部邊緣實測位移和沉降在有建筑物的部分幾乎無變化，在其它部分即沒有預(yù)應(yīng)力的部分，沉降和位移都不大于5mm，達到預(yù)期效果。