土钉墙支护结构施工技术实践.doc

土钉墙支护结构施工技术实践
【摘 要】实践证明，由于土钉墙能充分利用土体的自承能力的特点，与喷锚支护相比，其造价低，施工方便。因此在条件允许的情况下，采用土钉墙支护，可以大大节省投资，值得继续推广应用和不断提高。
【关键词】土钉墙；支护结构；施工技术
1、引言
工程实际中，深基坑支护设计与施工，是目前城市高层建筑施工的重点和难点，有不少建筑工程由于深基坑支护的失误，导致重大经济损失并延误工期。因此，在经济合理的前提下，确保深基坑支护工程的安全可靠，已成为当前城市建设中的一项重要课题。
2、土钉墙支护应用的必要性
土钉墙支护，是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。土钉墙支护必须自始至终做到施工及现场监测相结合，根据施工中出现的情况和监测数据，及时反馈修改设计，并指导下一步施工。常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护，具有施工快捷简便、经济可靠的特点。另外，土钉墙施工周期短，与挖土同时进行，很少占用独立工期。挖土与土钉支护都分层分块施工，充分发挥土体的空间支护作用，并在开挖后几个小时内封闭，使边坡位移和变形及时得到约束限制。
3、工程背景简述
某市某高层商住楼，主楼为28层，裙楼为3层，长约70.5m，宽约38.8m，总高度96.4m，框剪结构，筏板基础。基础埋置深度-11.5 m。带二层半地下室。基坑设计开挖深度7.3-11.4m。开挖过程中采用土钉支护方案，基坑周围有建筑物及地下管线。
该基坑地质条件相差较大，地面高差悬殊，拟建场地中部有一陡坎，南高北低，高差约3.5m，地层自上而下依次分布为：（1）杂填土层：厚度差异较大，呈东厚四薄状，在0.70-5.5m之间。（2）黄土状粉土层：厚度0.55-7.0m，局部区域缺失。（3）卵石层：埋深4.1-8.2m，勘察厚度7.2-25.6m。
本工程主楼与裙楼的筏板板底标高不一致，使得基坑边坡深度相关较大，为了合理经济地支护基坑，根据不同的深度分区分别进行支护。主要考虑保证坑壁土体稳定及周围留有一定的施工空间，采用适度放坡后土钉墙支护的方案。
4、土钉墙边坡支护的施工工艺
在对土钉墙边坡支护的施工材料及机具安排妥当后，进行具体施工。一般，土钉墙的施工流程为：挖土→整理坡面→初喷→打孔眼→插杆→灌注→挂网→复喷。
4.1 开挖整理坡面
土钉支护是分层进行的，开挖高度按照土钉的设计高度1.5m分层进行开挖，严禁超控，同时要保证坡角达到设计要求的78°～80°，坡面平整光滑，坡角未达到设计要求的则要进行专门修整。清除待喷面上的松散杂物，以便于后面初喷、成孔的施工。
4.2 初喷混凝土
为使挖好的坡面不产生垮塌，凡挖好的坡面需立即进行混凝土喷射，以使表层固结。其混凝土材料的配合比为水泥：石子=1.5:1.5，水灰比=0.5～0.6。喷射40mm厚的混凝土层，使暴露的土体及时封闭，以免风化、坍塌。
4.3 钻孔成孔
按设计要求施工，孔深见设计图孔径100mm，层高1.5m，第一层距地表1.0m，钻孔下倾角度为15°-25°，采用风钻的方法进行，人工挖工用的是洛阳铲，两人一组。成孔时必须干式钻进，避免冲洗液冲刷孔壁，降低土钉的抗拔能力。在卵石层如遇到成孔困难时，可用锚管注浆完成土钉。
4.4 插杆与灌浆
成孔后按设计要求插入直径中22mm加筋杆，加筋杆每1.5m焊接直径110mm的扶正环，起导正作用。在插筋的同时，用加筋杆将注浆管带进离孔底0.3m的地方，然后进行灌注，注浆材料的配合比为水泥：砂子=1:2。水灰比=0.4～0.5。孔内一定要灌满，不能形成空洞和孔隙。
4.5 设置土钉与注浆
成孔后，应及时将土钉钢筋连同注浆管送入孔内，在放置土钉钢筋前尽可能对孔内残存及扰动的废土进行清除。土钉钢筋上间隔2.0m设置一组导正支架。并灌注纯水泥浆至孔口溢出，必要时进行补浆一次。为防止水泥净浆固结收缩时降低土钉的锚固力，掺入水泥用量3%的氧化钙类膨胀剂。
4.6 挂网
上道工序完工后，按设计要求，将直径中6mm的钢筋，按200cm×200cm的网距焊接，固定于坡面之上；同时，在危险坡上的土钉之间用金属件连接在一起，以进一步加强支护强度。
4.7 复喷
挂网后，整个坡面复喷混凝土，其喷射厚度达到设计要求。喷射混凝土终凝20h后，应喷水养护，养护时间大于3d。3d后再进行相邻土体或下一层体的开挖，并进行下一段土钉墙的施工。根据土质情况也可适当缩短时间。
5、土钉墙边坡支护的施工质量控制
5.1 原材料控制
采购的各种材料必须满足规范及设计要求，必须选择清洁、坚硬、耐久的材料，禁止使用含有达到有害量的废物、泥、盐类、有机物等的不合格材料；选择的混合剂不能对水泥的凝固、水化作用产生有害的影响。
5.2 施工工艺控制
土钉孔眼的位置必须根据受喷面实际情况和设计布置。作土钉用的钢筋，使用前须除锈矫直，安装位置距孔眼中心，钢筋插入深度不得小于设计要求，安装后不得敲击、碰撞。灌浆用的砂浆应拌和均匀，随用随拌，孔眼在灌浆前用风吹净，灌浆时从孔底开始，连续均匀的进行。挂钢筋网前必须将坡面清理平顺使钢筋网紧靠坡面钢筋网与土钉的联接必须牢固可靠。喷射混凝上的配合比必须经试验确定喷射混凝上宜随拌随用。分层喷射混凝土时后层混凝土应在前层混凝土终凝后进行，如超终凝1小时以上时，则受喷面必须用水、风清洗；喷头应与受喷面垂自其间距以0.6-1.2m为宜。喷头应连续、缓慢横向移动喷射厚度应均匀。喷射混凝土施工终凝后及时进行湿润养护，养护时间不得少于4天。
6、结语
总之，在现代高层建筑基坑工程中，土钉墙及其复合支护以其经济实用安全可靠的特点优势正逐渐得到越来越广泛的运用。土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。值得我们在工程中不断实践改进与应用探索。