湖南高层培训中心自钻式钉管组合双液注浆土钉施工工法

'自钻式钉管组合双液注浆土钉施工工法1.前言随着我国城市深基坑工程的蓬勃发展，在城市复杂环境及复杂软弱地层中因为地下水发育、地基土强度低所造成土钉支护法施工难度大，质量难以保证的问题日益突出。自钻式钉管组合双液注浆土钉施工工法采用水泥-水玻璃浆液和特殊注浆工艺使复杂软弱地层的物理力学性质发生改变，而成为一种其性能明显提高的新地质体。本工法的关键技术通过了湖南省住建厅的审定，同时我公司通过多个项目的施工实践，不断优化施工工艺、总结施工经验而形成本施工工法。2.工法特点自钻式钉管组合双液注浆土钉施工工法与国内外同类施工比较，有以下几个特点：2.1浆液的扩散半径较容易控制，避免了浆液的流失，既保证了注浆的质量，又节约成本。2.2成孔费用低，钢材消耗少，大大节约工程造价。2.3在填土层、淤泥层通过增大双液注浆钉管组合土钉注浆量，能有效改善了土体的力学强度，增加钉土的界面摩阻力，提高土钉的抗拔能力。2.4土钉成孔跟管钻进，成孔后不用拔管，在砂层及淤泥层、填土层等软弱层成孔时可避免由于垮孔造成土钉钢筋下放困难。成孔后钢管又可用做注浆管，直接注浆提高功效。2.5施工便捷、安全，土钉的制作与成孔简单易行，且灵活机动，便于根据现场监测的变形数据和特殊情况，及时变更设计。11 2.6施工不需单独占用场地，对于施工场地狭小，放坡困难，有相邻建筑，大型护坡施工设备不能进场时，该技术显示出独特的优越性。3.适用范围自钻式钉管组合双液注浆土钉支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的粘性土，胶结或弱胶结(包括毛细水粘结)的粉土、砂土和角砾、填土；随着土钉墙理论与施工技术的不断成熟，在经过大量工程实践后，自钻式钉管组合双液注浆土钉支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用，并可与混凝土灌注桩、钢板桩或在地下水位以上的土层与止水帷幕等配合使用进行支护，从而扩大了土钉墙支护的使用范围。单纯采用钉管组合土钉支护的基坑其深度不宜超过9m，且放坡坡比不小于1∶0.2。4.工艺原理钉管组合土钉采用便携式设备成孔，钢管前置钻头，钻头为“双叶合金钻头”(成本3-5元/个)，钢管作为钻杆，回旋钻进成孔。成孔后，钢管不拔出，作为钉体的一部分，解决了传统土钉在填土、软弱土层及粉砂、流沙地层中，成孔后易垮孔、钢筋下放难等问题；采用封孔高压双液注浆，有效控制注浆的扩撒半径，增大土钉的锚固直径，提高了土钉的抗拔力，解决了由于填土层钉土的界面摩阻力低，引起土钉抗拔力不足问题；根据土钉设计承载力大小，在钢管内插φ12-16螺纹钢筋(土钉设计承载力在30KN-60KN)或不插入钢筋(土钉设计承载力小于30KN)。钢管内插钢筋增加土钉的抗拉力，注浆后形成钉管组合土钉共同受力；采用“预加固技术”11 ，减少了基坑开挖过程中，土体产生的变形；根据开挖过程中地层情况，分层灵活使用竖向或斜向注浆管，加固基坑壁后背土体，增强坡面强度，防止发生渐进性破坏。5.施工工艺及操作要点5.1施工工艺流程注浆施工准备坡顶竖向注浆孔成孔放线定孔第一次喷射砼（底层）人工坡面修整第一层土方开挖放线定孔安装螺纹钢筋钢筋网筋制安注浆钻孔根据土层情况设置竖向或斜向注浆孔注浆焊接锚头第二次喷射砼养护清扫坡面重复第一层土方开挖后施工步骤…施工至基底第二层土方开挖5.2操作要点5.2.1土钉成孔①打孔前，应按设计要求确定出孔位，作出标记。②成孔孔径60mm-90mm。③打孔方法：煤电钻成孔。④钻孔作业手严格按标定的孔位和设计的孔角、孔深钻孔，并做好记录。5.2.2安装土钉11 ①土钉端部焊接“双叶合金钻头”，焊接要牢靠，且在焊接部位预留注浆孔，注浆浆液从土钉端部往孔口返浆，因此土钉端部钢管上，无须钻注浆孔。②土钉注浆后，待浆液初凝前向钢管内插入螺纹钢筋。③弯曲土钉头部。将土钉端部钢管和钢筋一起弯起90°，长200mm，伸入坡面钢筋网内与坡面成三角形状。④土钉端头与坡面加强筋焊接，加强筋再与土钉端部周围井字形钢筋焊接，见土钉连接大样图。钢管Ф25-Ф32钢筋Ф12-Ф1611 骨架筋Ф12-Ф16横向压筋Ф12-Ф16连接筋Ф12-Ф165.2.3注浆①以普通硅酸盐水泥（P.O.32.5）和40Be水玻璃为主要制浆材料，水玻璃作为添加剂调节注浆液的初凝时间。②根据当地土层结构特性，采用水灰比0.5～1∶1，水泥浆液和水玻璃液体体积比1∶0.1～0.15，浆液浓度由稀到浓，水泥浆强度M20。④注浆压力控制在1.0-2.0Mpa，注浆开始或中途停止超过10分钟时，应用水或稀水泥浆润滑注浆机及其管路，作业结束时应用水清洗。⑤浆液严格按配合比计量并搅拌均匀，随拌随用，一次拌合的浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。5.2.4二次压力注浆为防止钢筋安放过程中钢管内浆液流出及注浆后浆液渗入土中而使土钉注浆不够饱满，在首次注浆一小时后，进行二次压力注浆。5.2.5竖向或斜向注浆11 根据土层情况设置一排或多排竖向或斜向注浆孔，注浆孔间距1.0-1.5m，成孔及注浆参数同土钉成孔及注浆参数，注浆压力控制在1.0-2.0Mpa。注浆扩散半径控制在700-800mm，注浆用量控制在100-200kg/m。5.2.6挂钢筋网①挂网应在二次压力注浆4小时后进行。②使用Ф6.5钢筋，孔网参数200×200，双向网。③挂网后要在网与坡面土层之间垫砖石垫块，使钢筋网与坡面之间保持3—4cm的距离，使Ф6.5钢筋网具有保护层。④网与孔内土钉相交处用电焊，其余用18#铁丝扎牢。5.2.7第一排土钉的上方和反沿的外边按照设计分别打入固定拉筋。5.2.8焊压筋（加强筋）①使用Ф14钢筋将上下层土钉之间“叉”型焊接（包括上口反沿部分），压紧Ф6.5钢筋网，以使上下左右钢筋与土钉成为一个整体。②Ф14压筋于锚头处交汇后应焊在90°弯曲拐头之下，使土钉钩住压筋。5.2.9安装泄水管为了便于坡面排水，防止混凝土背后的积水浸泡软化土壤从危及基坑，在喷射混凝土前预先设置Ф50PVC管，长度为400—600，纵横间距为2m。设置时应先将PVC管周边打孔，坡面内放置少量卵石，并将PVC管用铁丝捆扎在钢筋网上。5.2.10喷射混凝土①水泥为普通硅酸盐水泥（P.O.32.5），砂为中粗砂，含水率在5—7%，卵石要坚硬耐久，粒径控制在5—12mm。11 ②喷射混凝土标号为C20。水泥与砂石的重量比为1:3—4（根据试验室的配比最终确定），水灰比为0.4—0.45，砂率为45—55%，速凝剂用量为水泥重量的3～5%。③严格配比计量和搅拌时间次数，当采用强制性搅拌机搅拌时，搅拌时间不少于1分钟；当采取人工拌和时，拌和次数不少于3次。④混合料随拌随用，存放时间不超过30分钟。⑤喷射前应在坡面上设置厚度标志。⑥喷射混凝土的做法是分区进行；在同一作业区内仍要分片进行。喷射顺序是自下而上，分两次喷射成型：第一次喷射约50mm，待其初凝后再第二次喷射50mm，最终形成厚度约100m的混凝土壁。⑦喷射混凝土应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象，严格按厚度标志喷射混凝土。5.2.11养护必须按照规范对喷射后的混凝土进行养护。根据天气及温度情况，一般喷射混凝土完成4小时后进行湿水养护，养护时间不少于14天。6.材料与设备6.1主要材料水泥：采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥。钢筋、钢管：Ⅱ级钢筋，直径14mm；盘条钢筋6.5mm，钢管直径25mm，壁厚2.5mm。砂、石子：采用细度模数不小于2.3的中砂和粒径不大于12mm的细石，砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于2%。11 外加剂：40Be水玻璃作为添加剂调节注浆的初凝时间。6.2主要工具和机具表1施工设备一览表名称规格单位数量功率（KW）主要功能双液高压注浆机LGZ-60/210台17.5注浆高速搅拌机XS-11台15.5制浆空压机13m3台175喷砼煤电钻机ZM-12T台21.2钻孔电焊机315型台222.5焊接7.质量控制7.1遵守下列质量标准及技术标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）《建筑工程水泥-水玻璃双液注浆技术规程》（JGJ/T211-2010）7.2土钉成孔控制指标项目误差名称允许偏差值实际偏差）土钉成孔孔深±50mm±20mm孔径±50mm±30mm孔距±100mm±60mm成孔倾角±10%5%7.3基坑要按设计要求严格分层、分段开挖，每层挖至土钉标高下0.3m左右。7.4土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，严禁积水浸泡基脚。7.5土钉施工按照设计要求，进行基本试验及竣工验收试验。7.6成品保护11 必须按照规范对喷射后的混凝土进行养护。根据天气及温度情况，一般喷射混凝土完成4小时后进行湿水养护，养护时间不少于14天。8.安全措施8.1坑壁渗水、漏水应及时排除，防止因长期渗漏而使土体破坏，造成挡土结构受损。8.2钻孔应连续完成。作业时，严禁人员触摸钻杆；搬运、安装土钉时，不得碰撞人、设备。8.3遇有不稳定的土体，应结合现场实际轻卡采取防塌措施。8.4喷射混凝土和注浆作业人员应按规定佩戴防护用品，禁止裸露身体作业。8.5施工过程中，严禁利用支护结构支搭作业平台、挂装起重设施等。8.6健全各级各部门安全生产责任制，责任落实到人，做到常备不懈，一抓到底。9.环保措施采取必须的环保措施，确保施工现场无噪声、无尘土、工完场清。10.效益分析10.1社会效益11 基坑支护较传统工艺，减少钢材消耗，可以显著减少钢筋生产所带来的能源消耗，也降低了生产钢筋所产生的污染，符合建设节约型社会和节能减排新能源政策。10.2经济效益10.2.1具有同地质条件下，广泛的推广和应用价值。10.2.2设备操作简便，轻便，成孔费用低，与其他支护类型相比，工程造价降低10％～40％左右。10.2.3可以随开挖随支护，基本不占用施工工期。11.应用实例11.1湘潭市第一人民医院肿瘤防治科研大楼北向局部基坑支护工程湘潭市第一人民医院肿瘤防治科研大楼北向局部基坑支护工程，位于湘潭市书院路湘潭市第一人民医院院内，地层由杂填土、粉质粘土、圆砾及强风化粉砂质泥岩组成。场地主要有上层滞水和潜水。该工程上层滞水主要赋存于杂填土及粉质粘土，顶部裂缝中，初见水位1.80m-3.50m,相应高程45.20-47.65m；潜水主要赋存于圆砾层中，初见水位8.30-10.8m，相应高程34.30-39.30m,稳定水位3.5m，地下水特别丰富。本工程基坑深度5.5m，局部深度9m，北向局部基坑采用放坡（1∶0.3）+自钻式钉管组合双液注浆土钉支护，该北向局部基坑支护工程于2010年2月开工，2010年4月完工。基坑安全稳定、质量优良，至今无任何病害，现状良好。11.2三建兴城培训中心基坑支护工程三建兴城培训中心基坑支护工程，位于湘潭市书院路以北、金迪化纤有限公司以东。地层由杂填土、粉质粘土、圆砾、粉质粘土、强风化粉砂质泥岩、中等风化粉砂质泥岩组成。属亚热带湿润季候气候区，主要河流为湘江，流经市区。场地主要见上层滞水及潜水，上层滞水主要赋存于杂填土①及粉质粘土②11 的顶部裂隙中，受大气降水及地表水的补给，季节性变化明显，潜水主要赋存于圆砾③中，受同层地下水补给，水量较大。基坑深度7.3～8.7m，采用放坡（1∶0.2～0.3）+自钻式钉管组合双液注浆土钉进行支护。该基坑支护工程于2011年7月开工，2011年9月完工。基坑安全稳定、质量优良，至今无任何病害，现状良好。11.3老年养护楼基坑支护工程老年养护楼基坑支护工程，位于湘潭市第六人民医院内。地层由杂填土、粉质粘土、圆砾、强风化粉砂质泥岩、中等风化粉砂质泥岩组成。基坑均采用放坡（1∶0.3）+自钻式钉管组合双液注浆土钉进行支护。支护深度8.0m。填土层最深达3.0m。该基坑支护工程于2012年2月开工，2012年3月完工。基坑安全稳定、质量优良，至今无任何病害，现状良好。钢管Ф25-Ф32骨架筋Ф12-Ф1611'