土钉墙(喷锚)支护系统施工--教案.doc

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课 题
土钉墙（喷锚）支护系统施工
项 目
项目二：土方工程施工
任 务
任务二：基坑支护系统施工（子任务二：土钉墙（喷锚）支护系统施工）
教
学
目
标
能力目标
①具备钻土钉墙支护系统施工图识读能力；
②具备土钉墙支护系统施工方案编制能力；
③具备组织土钉墙支护系统施工验收能力
知识目标
①土钉墙施工图识读知识
②土钉墙支护系统施工知识
③土钉墙支护系统施工验收方法

教学重点
土钉墙施工施工图识读方法，筋混凝土支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法
教学难点
土钉墙支护系统施工施工质量控制要点及控制指标、编制施工方案，和验收要点。
设计思路
通过具体工程实例的实际工程的图片和动画片、施工录像，讲解土钉墙（喷锚）支护系统支护系统支护系统施工图识读方法，在讲解施工图识读过程中穿插讲解土钉墙（喷锚）支护系统支护系统桩支护结构施工方法、施工质量控制要点，支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法。然后，安排学生针对某特定工程实例（任务驱动），编制施工方案（学做合一），训练学生旁站监理的能力和验收要点。
教学方法
与手段
多媒体课件、图片等，让学生在人物驱动下实现学做合一。
课前回顾
钻孔灌注桩、水泥搅拌桩支护系统施工图识读方法，钻孔灌注桩、水泥搅拌桩支护系统施工质量控制要点以及验收方法
教学引入
通过观看施工现场的图片引入基坑支护施工的内容。
课堂小结
土钉墙（喷锚）支护系统施工图识读方法，支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法
课外训练
安排学生针对某特定工程实例（任务驱动），编制施工方案（学做合一），训练学生旁站监理的能力和验收要点。
教学体会

课堂教学设计
一、土钉墙
1、概念：土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。它是将拉筋插入土体内部全长度与土粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以提高整个原位土体的强度并限制其位移，同时增强基坑边坡坡体的自身稳定性。
2、土钉墙适用范围：
开挖支护、天然边坡加固（是一项实用的原位岩石加筋技术）
3、土钉墙的类型
按施工方法不同可分为：钻孔注浆型土钉墙、打入型土钉墙、射入型土钉墙
（1）土钉支护的构造： 土钉支护的构造（见课件相应图）
（2）土钉支护构造要求如下：
1）土钉墙的墙面坡度不宜大于1∶0.1；
2）土钉必须与面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造，承压板或加强钢筋应与土钉钢筋焊接连接；
3）土钉的长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍，间距宜为1～2m，与水平面夹角宜为5°～20°；
4）土钉钢筋材料宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋或钢管，钢管直径易为48、53mm；钢筋直径宜为16～32 mm，钻孔直径宜为70～120mm；
5）注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于M10；
6）喷射混凝土面层中宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10 mm，间距宜为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80 mm；
7）坡度上下段钢筋网搭接长度应大于300mm；
8）土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，在坡顶和坡脚应设排水措施，在坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
4、土钉的特点
（1）土钉墙的优点
1）安全可靠；
2）可缩短基坑施工工期；
3）施工机具简单、易于推广；
4）经济效益较好。
（2）土钉墙在应用上的局限性：
1）坡壁土体需有一定的内聚力
土钉施工时一般要先挖土层1～2m深，在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定至少几个小时，因此土层必须有一定的天然“凝聚力”，否则需先进行地基加固处理来维持坡面稳定，从而使施工复杂化、造价加大；
2）施工时要求坡面无水渗出，否则开挖后坡面会出现局部坍滑，这样就不可能形成一层喷射混凝土面层；
3）软土开挖不宜采用土钉墙支护。因为土钉锚固体与软土的界面摩阻力小，造成土钉的承载能力小，同时在软土中成孔也较困难。（目前已有一定的适用范围）
5、基坑支护中土钉墙的适用范围
土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土及微胶结砂土的基坑开挖支护，不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。土钉墙基坑支护开挖深度适宜于5～12m与护坡桩或预应力锚杆联合支护时，深度还可适当增加。
（二）土钉支护的施工
1.作业面开挖
土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取决于该土体可以直立而不破坏的能力，在砂性土中每层开挖高度为0.5～2.0m，在粘性土中每层开挖高度可按课件中所给公式估算：
（2.成孔）
当采用钢筋等作为土钉时成孔工艺和方法与土层条件、机具装备及施工单位的手段和经验有关。当前国内大多数采用螺旋钻、洛阳铲等干法成孔设备，也可使用如YTN－87型土锚专用钻机成孔。对边坡加固土钉，要求使用质量轻、易操作及搬运的钻机。
3. 置筋
在置筋前，最好采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。放置的钢筋一般采用Ⅱ级螺纹钢筋，为保证钢筋在孔中的位置，在钢筋上每隔2～3m焊置一个定位架。当在软土区域施工时，由于无法成孔，可改为用钢管代替成孔和置筋的双重作用。
4. 喷射混凝土面层
一般情况下，为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土。根据地层的性质，有的在设置土钉之前做，也有的在放置土钉之后做。对于临时性支护来说，面层可以做一层，厚度50～150 mm；对永久性支护则多用两层或三层，厚度为100～300 mm。喷射混凝土强度等级不应低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400 kg/m3。喷射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15 mm，通常为10 mm。
（1）两次喷射面的搭接：两次喷射作业应留一定的时间间隔。每层下部300 mm暂不喷射，并做45°的斜面形式。
（2）土钉同面层连接处理：一般在面层与土钉交接中间加一块 150 mm×150mm×10 mm或200 mm×200 mm×12mm的承压板，承压板后一般放置4～8根加强钢筋。
（3）喷射混凝土中的钢筋网片：在喷射混凝土中应配置一定数量的钢
筋网，钢筋网能对面层起加强作用，并对调整面层应力有重要的意义。钢筋网间距通常双向均为200～300mm，钢筋直径为6～10 mm，在喷射混凝土面层中配置1～2层。也可用粗钢筋将各土钉相互连接起来，进一步加强面层的整体作用。
5. 注浆
土钉注浆可采用注浆泵或砂浆泵灌注，浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆。纯水泥浆可用425号普通硅酸盐水泥，用搅拌装置按水灰比0.45左右搅拌，水泥砂浆采用1：2至1：3的配合比，用砂浆搅拌机搅拌，再采用注浆泵或灰浆泵进行常压或高压注浆。

二、土钉墙支护案例
浙江工贸职业技术学院科研教学综合楼地下室基坑支护
（一）设计依据
1. 浙江省建筑设计研究院设计的《浙江工贸职业技术学院科研教学综合楼》总平面图及地下室结构图；（设计号：3447）
2.温州市勘察测绘研究院勘测的《浙江工贸职业技术学院教学科技综合楼岩土工程勘察报告》（详勘）；（工程编号：2006-016）
3.中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数ro=1.00；
4.中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；
5.浙江省标准《建筑基坑工程技术规范》（DB33/T1008-2000）；
6.《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22-90）
7.《锚杆喷射砼支护技术规范》（GBJ50086-2001）
8.计算软件采用北京理正软件设计研究所“理正深基坑支护结构设计软件（F-SPW5.30）”，局部作了修正、补充；
9. 工程场址现周边环境由浙江工贸职业技术学院提供；
10. 坑边荷载按基坑边沿地面6m范围内允许堆载15KN/㎡，严禁超载。
（二）工程概况
本工程位于温州市鹿城区蒲鞋市街道，学院中路浙江工贸职业技术学院内，北邻人才大厦，府前路的西侧。拟建筑物由2幢9层的中高层建筑物和2层的裙房组成，总建筑面积32000m2。主体采用框架结构。
建筑物室内地坪设计相对标高±0.000相当于黄海高程系绝对标高7.400m，自然地面标高4.100m，相差3.300m。底板厚为0.35m，其底板顶面结构标高为-5.530m，地下室底板采用片伐底板基础，垫层为150mm厚块石灌砂夯实，上浇100厚C15素砼垫层。桩基工程采用φ700、φ800钻孔灌注桩基础。基坑围护总延长米约为66m，基坑挖土深度见表一。
（三）场地工程地质条件
1、场地地基土地层结构
拟建场地在勘探深度范围内,地层右杂填土、粘土、淤泥及淤泥质粘土、深部粉质粘土、砾砂、圆砾、粘土、风化基岩等8个工程地质层和8个亚层组成如表所示（见课件）。
2、水文地质条件
根据勘察资料有潜水和承压水两种类型地下水。
表层地下水属潜水型，赋存与杂填土、粘性土及淤泥中，地下水迳流条件较复杂，水平向渗透性稍大于竖向，水量较小，杂填土具强透水性；主要由邻近地表水体、大气降水补给；勘察期间测得钻孔中稳定地下水位埋深0.5～1.1m，高程2.77～3.71m，地下水位年变化幅度约2～3m，常水位可取（1985国家基准高程）4.0m，根据温州市区水文资料，内河水位50年一遇的最高水位约3.9m。
（四）喷锚网支护结构设计要求
1. 钢材：钢管采用D=48mm，t=2.5mm的焊接钢管，
骨架钢筋采用φ12（HRB335），
挂网钢筋采用φ6.5 @250×250（HPB235）。
2. 水泥：注浆和喷射砼均采用32.5号普通硅酸盐水泥，注浆配合比为水泥：砂=1：0.2（重量比），水灰比为0.45；喷射砼配合比为水泥：石子：砂=1：2：1.5（重量比），石子粒径为5～10mm，强度相当于C20，水泥浆及水泥砂浆应拌合均匀，随捣随用，一次拌合的水泥浆及水泥砂浆在初凝前用完。
3. 土钉墙面层喷射砼的强度相当于C20，面层厚度为100mm，其中初喷为30～40mm。
4. 锚管上的注浆孔开口直径为8mm，螺旋型布置，单面孔间距300mm；注浆压力0.4～0.6MPa。
5. D=48mm，t=2.5mm锚管注浆量大于30kg/m（水泥用量指标）。
6. 锚管的锚固体水泥浆或水泥砂浆，其强度等级≥M10；
7. 北侧与东侧进管需避免与工程桩碰撞而损坏桩身；
8. 焊条HPB235钢筋采用E4300～E4313, HRB335钢筋与HPB235钢筋焊接采用E5001～E5014；其余钢材电焊均采用E5001～E5014。
（五）基坑的排水
1. 基坑坑底边沿不设排水沟，在大承台之间用管道连通的小积水坑及转弯处设长宽高各600的集水坑进行坑底抽水。
（六）基坑监测工作
1. 变形达到5mm/d并且连续三天不收敛或支护上部结构面（压顶板）累计变形量达到或超过1.0H/100（H为开挖深度）时报警，以便分析原因，及时采取加固措施。
2. 对南侧道路应作监控对象。
3. 土钉墙喷射C20细石砼其面层100厚，作3组抗压试块,每组3块，墙面喷射混凝土厚度采用钻孔检测，共作1组（一组3点）；
4. 每排随机抽取2组（每组3根）锚管进行抗拔试验，建议在注浆15后进行，试验结果及时反馈给设计人员，以便修改调整参数，确保支护安全。
抗拔承载力设计值：第一排 27.8 kN（9m长锚管）、第二排 40.3 kN（12m长锚管）、第三排 51.2 kN（12m长锚管）。
（七）应急措施
1. 在施工现场准备200只麻袋（平时装100只砂袋）、φ48×2.5 L=9m锚管20根与φ100 L=5m松木桩20根等应急抢险物资；
2. 基坑边若有超载，及时卸载；
3. 根据现场监测的变形数据围护结构位移过大时，立即停止土方开挖，坑底用砂袋堆叠反压或用挖土机将原土回填进行反压，并在坡顶打竖向花管注浆
三、基坑支护结构验收
1. 排桩墙支护工程检验批质量验收记录（重复使用的钢板桩）
2. 排桩墙支护工程检验批质量验收记录（混凝土板桩制作）
3. 地下连续墙检验批质量验收记录（地基基础工程）
4. 锚杆及土钉墙支护工程检验批质量验收记录
5. 水泥土桩墙支护工程检验批质量验收记录
6. 钢及混凝土支撑系统检验批质量验收记录
四、小结：
1. 土壁支护2. 基坑支护结构3. 土钉支护

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