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。
    關鍵詞：土釘；土釘支護；錨頭；預應力；
 
 
    某醫(yī)院放療樓工程地上兩層，地下室一層，基礎埋置深度為9.5m（主要是防止輻射）。本施工現場十分狹小，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濟合理、安全可靠特點。可用于基坑直立開挖或陡坡開挖?？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或弱膠結包括毛細水粘結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在開挖前預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、土釘設計
    （一）地層參數
    1、1m厚雜填土。C=0Kpa，Φ=0，γ=18.6KN/m3
    2、2.7m厚黃土狀粉質粘土。C=28 Kpa，Φ=30，γ=19KN/m3
    3、1.7m厚的黃土狀粘土夾粉質粘土。C=55 Kpa，Φ=24，γ=19KN/m3
    4、5.1m厚的黃土狀粉質粘土。C= 42 Kpa，Φ=26，γ=19KN/m3
    5、4m厚的黃土狀粉質粘土夾粉土。C=58 Kpa，Φ=22，γ=19KN/m3
    （二）、設計指標
    1、坡頂設計堆載為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、側摩阻力取120*0.8=96KPa。9、土釘局部穩(wěn)定性安全系數1.2。10、內部整體穩(wěn)定性安全系數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計軟件計算，最后取值結果結合了本地區(qū)實際施工經驗。
    3、計算結果結合本地區(qū)施工經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上加長150（預應力部分按結點）。③、為防止開挖過程中對建筑影響過大，本區(qū)設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，基坑上部不變形，此區(qū)域采用了預應力土釘。
    （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、非預應力部分：修理邊坡→造孔→釘桿安設→注漿→掛網→錨頭固定→噴射細石砼
    2、預應力部分：修理邊坡→造孔→釘桿安設→注漿→掛網→噴射細石砼→預應力張拉
    （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、鉆孔前根據設計，定出孔位，作出標記。孔徑100mm。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、孔深不得小于設計長度，也不得大于設計的1％。
    （四）、土釘制作與安放：
    1、桿體鋼筋應平直，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。（預應力部分按結點）
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、預應力錨頭作法如下圖：
    （六）、注漿
    1、注漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，應在初凝前用完。
    2、注漿時當能看到孔內的漿體時，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，應停注封孔。
    4、當漿體凝固后，不能充滿錨固體時，應補注。
    5、注漿完成后，應器械清洗干凈，以便下次再用。
    6、注漿時按規(guī)范做好記錄。
    （七）、掛網
    1、外網與桿連接要牢固，鋼筋網采用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＞300㎜。焊接時要有一定的搭焊長度，單面焊時為10d。
    2、網掛好后，加入加強筋。
    3、網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；噴頭應盡量與受噴面保持垂直，減少回彈及砼流淌現象。在面板上應2000×2000間隔留置一個100×100的泄水洞，此點非常重要，但現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害性的結果。
    （九）、預應力錨桿的張拉與鎖定
    1、錨桿張拉前應對張拉設備進行標定；臺坐的承壓面應平整，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，方可進行預應力施加，施加預應力不大于錨固力的30%。具體按下面說明進行：第一排錨桿自由段為1米，預應力施加30KN。第二排自由段長度為2米，預應力施加60KN。以上要求是針對本工程的物殊性而做為的，如設計中完全依賴預應力，應參照規(guī)范執(zhí)行。
    3、錨桿張拉應考慮對鄰近錨桿的影響，控制應力不超過0.6fptk。
    4、錨桿鎖定后，若發(fā)現有明顯的預應力損失時，應進行補償張拉。
    三、施工時應注意的幾個方面
    1、施工現場設立工程技術組，全面負責整個工程中的有關技術及質量安全，及時解決施工中出現的各類問題監(jiān)督各道工序質量。
    2、施工前應詳細了解有關基坑周圍地下管網及障礙物情況，以便及時采取相應措施，保證施工質量，且不對已有管道或電纜造成破壞。
    3、嚴把材料質量關，必須采用有出廠合格證或化驗的鋼材、水泥，并對進行有關的試驗，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)測至少應包括下列內容
    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施的變形測量和裂縫觀察。
    4、基坑滲漏水和基坑內外的地下水位變化。
    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，施工監(jiān)測過程應持續(xù)至整個基坑回填結束支護退出工作為止。
    6、對支護位移的量測至少應有基坑邊壁頂部的水平位移與垂直沉降。測點位置應選在變形最大或局部地質條件最為不利的地段測點總數不宜小于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施時也應在相應位置設置測點，宜用精密水準儀和精密經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應力的部分，沉降和位移都不大于5mm，達到預期效果。