高速公路基坑土钉墙支护施工工法

'基坑土钉墙支护施工工法中铁xxx局一公司一、前言xx高速公路扩建工程A7标位于沈海高速xx段，距xx市里大约20～30km，该段起点是K446+000～K459+000，长13Km;本合同段共有大桥2座，中小桥10座，高速公路拓宽需拼接，因此在桥涵施工过程中，需要挖除老桥锥坡，南方雨水大，另加老桥台背回填不标准，容易塌方，由于该段工程拓宽时不封闭交通，易造成事故，为了施工方便和交通安全，决定对老桥的锥坡挖除后进行土钉支护。基坑土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构，由于其具有造价低、施工快且性能可靠等优势，在我国得以推广应用，通过xx高速公路扩建A7标多项桥涵锥坡防护工程实践总结，形成本工法。二、土钉支护工法特点1.能合理地利用上体的自承能力，将上体作为支护结构的不可分割部分。2.结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性。3.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。4.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。5.稳定可靠，支护后边坡位移小，水平位移一般为基坑深度的0.1％-0.2％，最大不超过0.3％，超载能力强。6.总工期短，可以随开挖随支护，不占用施工工期。 三、土钉墙支护的应用范围本工法适用于托换基础，基坑或竖井的支挡，基坑工程抢险，斜坡面的稳定，与预应力锚杆相结合做斜面的防护等。四、工艺原理及设计原则1.土钉墙支护的作用原理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.土钉支护构造要求如下：1）土钉墙的墙面坡度不大于1∶0.1；2）土钉必须与面层有效连接，设置承压板或加强钢筋等构造，承压板或加强钢筋与土钉钢筋焊接连接；3）土钉的长度为开挖深度的0.5~1.2倍，间距1～2m，与水平面夹角为5°～20°；4）土钉由钢管直径为50mm；钢筋直径为12mm的材料组成，钻孔直径为70mm；5）注浆材料采用水泥砂浆，其强度不低于M10；6）喷射混凝土面层中配置钢筋网，钢筋直径为8mm，间距为100mm；喷射混凝土强度等级为C20，面层厚度为100mm；7）坡度上下段钢筋网搭接长度为300mm；8）土钉墙墙顶采用混凝土护面，在坡顶和坡脚设排水措施。 3.土钉墙施工工艺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。根据xx高速扩建现场情况调查，确定采用钻孔注浆型土钉墙方案。具体图示如下：图1土钉及钢筋网连接构造图图2土钉支护断面示意图1）分层、分段施工流程：沿基坑内侧周边分层、分段均衡挖土，并进行土钉墙支护施工。2）施工工艺流程 a.挖土、修坡、喷射第一层砼、土钉埋设、注浆、挂网、焊接骨架钢筋及焊接土钉连接件、喷射第二层砼、养护。b.基坑开挖边线定位，基坑底线满足桥的承台施工的需要。4.土钉墙施工1).作业面开挖图3锥坡开挖土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，在土钉墙具体施工中每层开挖高度为2.0m，边壁采用铁锹进行切削清坡，以保证边坡平整并符合设计规定的坡度，并在修整好的坡壁上埋设喷射混凝土厚度的控制标志。按照土钉打入的设计斜度制作了一个操作平台，紧靠土钉墙墙面安放。 图4开挖整平坡面图5下一级开挖预加固2).钻孔钻孔时将螺旋钻机垂直于操作平台安放、钻孔，在成孔后钻杆退出孔洞，并在孔口处设置止浆塞及排气管，旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合。3).置筋在置筋前，对钢筋进行除污、除锈，并采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。放置的钢筋采用φ8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。4).喷射混凝土面层根据地层的性质，为了防止土体松弛和崩解，xx高速扩建A7标在土钉墙施工中采用喷射两层混凝土。喷射混凝土强度等级为C20，混凝土中水泥含量不低于400kg/m3。喷射混凝土最大骨料尺寸不大于15mm，通常为10mm。，开挖后迅速做第一层喷射混凝土。喷射时，自下而上，喷头与受喷面保持垂直距离为0.6m，喷射厚度为50mm。待第一层面层混凝土终凝后，开始设置土钉，定出土钉孔并作出标记和编号。 图6喷锚面层结构大样图7初喷混凝土图8终喷混凝土a.两次喷射面的搭接：两次喷射作业留有一定的时间间隔。每层下部300mm暂不喷射，并做45°的斜面形式。喷射混凝土终凝2小时后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，为3天。图9喷浆现场照片b.土钉同面层连接处理：在面层与土钉交接中间加一块350mm×350mm×15 mm的承压板，承压板后放置8根加强钢筋。图10土钉断面示意图Ⅰ图11土钉横截面示意图Ⅱ图12土钉结构示意图Ⅲc.喷射混凝土中的钢筋网片：在喷射混凝土中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。钢筋网间距双向为100mm，钢筋为φ8钢筋，在喷射混凝土面层中配置1层。图13钢筋网配筋图（单片）A大样图 图14喷射混凝土中的钢筋网片d.待上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70％后，再开挖下层土方及进行的土钉施工。5).注浆土钉注浆采用注浆泵灌注，浆液采用水泥砂浆。水泥砂浆采用1：2的配合比，用砂浆搅拌机搅拌，再采用注浆泵进行高压注浆。图15注浆完成 注浆时通过止浆塞将注浆管插入注浆口，深入到距孔底50mm处，注浆管连接注浆泵，边注浆边向孔口方向拔管，直至注满或排气管停止排气为止。注浆完成后放松止浆塞，将注浆管、排气管与止浆塞拔出，用水泥浆充填孔口。图16施打土钉，注浆，挂网，锁定土钉6).泄水管根据支护面上的排出水量，在支护面上设置泄水管，泄水管长度1.0m，PVC管壁上开适量孔，外包双层纱网，并用铁丝绑扎。将支护壁附近的水排出，以减小对支护壁的压力，且不影响喷锚网面层的施工。五.材料、设备及劳动力组织1.主要材料1）.水泥：采用强度等级为42.5MPa普通硅酸盐水泥；2）.土钉钢筋：采用土钉钢筋为φ12钢筋，钢筋网片为φ8钢筋；3）.钢管：直径为50mm的钢管；4）.外加剂：采用符合有关规范要求的早强剂。2.主要机具设备土钉工程钻机、水泥浆搅拌机、混凝土搅拌机、注浆泵、电焊机、混凝土喷射机、空气压缩机、冲击器。3.劳动力组织 基本操作人员配置表序号工种人数1焊工22钢筋工63成孔工64注浆工25混凝土喷射工23合计18六、质量控制1.工程质量控制标准1）.土钉墙基坑支护施工执行现行规范：《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）、《基坑土钉支护技术规程》（CECS96:97）。2）.土钉成孔施工符合下列规定：a孔深允许偏差±50mm；b孔径允许偏差±5mm；c孔距允许偏差±100mm；d成孔倾角偏差±5%。3）.土钉墙支护施工所用原材料的质量符合现行的国家标准。4）.喷射混凝土厚度检验采用凿孔法，每10m2取一组，每组不少于3个点，合格条件为：各检查点厚度平均值大于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的80%。 5）.土钉应进行抗拔试验：每一典型土层中，至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，非工程土钉各项参数及施工方法与工程土钉完全相同，依据抗拔试验得到的极限荷载计算界面粘结强度的实测值，抗拔试验平均值大于设计计算所用标准值的1.25倍，否则应进行反馈修改设计。2.质量保证措施1）.为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷，对于易塌的土体可采用以下措施：a.在水平方向上分小段间隔开挖；b.在开挖前，沿开挖面垂直击入钢筋或钢管，或注浆加固土体。2）.土钉注浆时一定要注满整个钉孔，以免减弱土钉的作用，影响土钉墙的稳定性。3）.土钉墙的施工过程中需有效排除地下水。地下水的存在对土钉墙的施工及土钉的作用均有影响，故在施工过程中应将地下水位降至开挖面以下。3.施工监测土钉墙支护的施工监测至少应包括下列内容：1）.支护位移的测量。2）.地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察。3）.附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察。4）.基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变化。监测过程中应特别加强雨天和雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水源进行仔细观察。在支护施工阶段，每天监测不少于1-2次，在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下可适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。4.施工质量验收 支护工程竣工后，由工程建设单位、监理和支护的施工单位共同按设计要求进行工程质量验收，认定合格后予以签字。工程验收时，支护单位应提供以下竣工资料：1）.施工方案及施工图;2）.各种原材料的出厂合格证及材料试验报告;3）.工程开挖记录;4）.土钉墙支护工程质量检验记录;5）.设计变更报告及重大问题处理文件，反馈设计图;6）.土钉抗拔测试报告;7）.支护位移、沉降及周围地表、地物等各项监测内容的量测记录与观察报。七、安全措施1.施工必须符合国务院颁发的《建筑安装工程安全技术规程》，操作人员持证上岗，并进行安全技术交底，遵守用电安全规则。2.施工机械应落实班前检查和定期保养。3.操作人员应遵守设备的操作规程。4.注浆、喷射混凝土工人作业时，必须戴防护眼镜。5.应制定监测方案，定时定专人对边坡稳定情况进行监测或检查，排除溜方、塌方隐患。6.遇天气变化（如暴雨）应提前做好防洪、排水工作。八、效益分析经大量工程对比及综合分析，土钉墙支护技术具有良好的社会效益和经济效益： 1.边开挖，边支护，工期很短。2.支护后，与其他支护方法相比，边坡稳定，对相邻建筑和道路影响小。3.与其他支护类型相比，可降低造价10％～40％。九、应用实例本工法应用于xx高速公路第七合同段1.K448+794.76xx中桥，从2008年7月21号开始施工，到7月26号结束；2.K453+144.96xx中桥，从2009年3月6号开始施工，到3月10号结束；3.K453+376xx通道桥从2009年9月6号开始施工，到9月9号结束。这些工程顺利完成表明土钉支护工法在技术上是切实可行的，在经济上也是合理的，即能达到良好的处理效果，又能减少基础工程投资，增加经济效益。因此该项技术具有广阔的应用前景，值得推介。编写：单位：xx项目部'