地下室基坑土钉墙支护施工方案.doc

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地下室基坑土钉墙支护施工方案

一、工程概况：
江西**实业有限公司珑郡项目工程位于**路与**路交叉处, 1#、2#、3#、4#住宅楼，占地南北长52m，东西宽10.5m，设双层地下室。基坑开挖按0.4:1放坡，为防止开挖出现事故问题，确保周边的安全，结合该工程地质现场勘察的地质情况，遵循安全可靠、技术可行、经济合理、节约工期的原则，该工程土方开挖时，拟采用土钉墙支护技术对基坑部分边坡进行支护加固处理。
　　地基土的构成及岩性特征，自上而下分为六层 ：
　　（1）素填土：分布厚度0.8～2.1m，平均厚1.2m褐黄，以粉土为主。
　　（2）细砂：分布厚度1.0～6.0m，平均厚度4.8，灰黄
（3）中砂：层底埋深6.9～8.0m，分布厚度1.2～4.2m，平均厚度2.7m，场地东为细砂、中砂互层，以细砂为主，含有粉质粘土和中砂，场地西以中砂为主，夹有粉砂、粗砂，粗砂中含有大量的卵石。
　　（4）粉土：层底埋深10.0～11.5m，分布厚度2.0～3.6m，平均厚度为1.9m。
　　（5）粉质粘土：层底埋深12.5～14.0m，分布厚度1.4～4.0m，平均厚度2.7m。
　　（6）粉土：本次勘察未穿透该层，该层顶部为一厚1.3m左右的细砂层。

二、土钉墙工艺简介
　　土钉墙支护随基坑逐层开挖，逐层进行支护，直至坑底，施工时在基坑开挖坡面，用洛阳铲人工成孔或机械成孔，孔内放锚杆并注入水泥浆，在坡面安装钢筋网，喷射强度等级不低于 C20的混凝土，使土体、土钉锚杆及喷射混凝土面层结合，为深基坑土钉支护。其技术原理是利用岩土介质的自承能力，借助土钉与周围土体的摩擦力和粘聚力，将不稳定土体和深部稳定土层连在一起形成稳定的组合体，土钉端与钢筋网相互连接，之后喷射混凝土，土钉与土体形成复合体，提高了边坡整体稳定和承受坡顶超载能力，增强土体破坏延性，改变边坡突然坍方性质。有利于安全施工，由于该技术具有施工简便、灵活机动、适用性强、隔水防渗等优点，近年来在我国的应用日益广泛，在《建筑基础工程技术政策（1996～2010）》中，被列为 积极开发的支护技术。

三、施工组织
　　健全施工组织机构是保证施工质量和进度的关键，工程实行项目管理，管理人员应履行各自职责。
　　加强组织管理，根据工程需要实行例会制。施工班组由具有丰富施工经验的劳务队组成，劳动力合理调整，确保各阶段施工人员及时到位。
　　作业层施工人员组成情况见附表。
施工人员组成情况表
序号 工 序 工 种 数 量 备 注
边坡修整
成孔
安装土钉锚杆
安装钢筋网片
注浆
喷射混凝土

辅助施工
钢筋工
电焊工
机械工

四、主要施工机械设备

主要施工机械设备表
序号 名 称 单 位 数 量 备 注
空气压缩机
混凝土喷射机
砂浆搅拌机
注浆机
锚杆钻孔
切割机
电焊机
输料管
风管
洛阳铲
铁锹
辅助工具

五、工艺流程及施工方法

从保证工程质量的重要性来看土钉墙施工是关键环节，其特点表现为作业时间长，施工难度大，受土体影响大。施工应根据土方开挖情况、降水情况进行。开挖一步，支护一步，直至基坑底。施工前设置位移观测点，施工期间应连续观测，直至施工完毕。
　　1、工艺流程 ：

　　2、主要技术参数：
　　（1）土钉孔径100mm，孔内注浆体强度等级M15；
　　（2）钻孔深度（自上而下分两排）：
　　第一排：7m
　　第二排：8m
　　（3）钻孔间距：水平间距1.2m，竖向间距1.5m；
　　（4）土钉锚杆： HRB335级热轧带肋钢筋φ20。
　　（5）土钉布置形式：三角形；
　　（6）网片钢筋： CRB550φ5, 间距200mm；
　　（7）喷射混凝土强度等级： C20；
　　（8）喷射混凝土厚度：80～100mm；
　　（9）坡顶混凝土：外延1.0m，作好护坡顶排水；
　　3、施工方法 ：
　　A 、材料：矿渣硅酸盐32.5级水泥，5mm碎石，中砂， CRB550级φ5冷轧带肋钢筋。
　　B 、施工：
　　1、挖土应按土钉垂直间距挖土并修坡面。机械挖土时应预留0.1m，之后人工修整，根据边坡土质情况，可采取全面或分段挖土支护。
　　2、土钉定位成孔：按设计孔深，人工或机械成孔。
　　3、注浆：按配比制浆，注浆采用底部注浆法，注浆管应插入距孔底250～500mm处，随浆液的注入缓慢匀速拔出，为保证注浆饱满，
　　孔口宜设止浆塞或止浆袋。
　　4、铺设钢筋网片：网片筋应顺直，按设计间距绑扎牢固。在每步工作面上的网片筋应预留与下一步工作面网筋搭接长度。钢筋网应与土钉连接牢固。埋设控制喷层混凝土厚度的标志。
　　5、喷射混凝土：按配合比要求拌制混凝土干料。为使回弹率减少到最低限度，喷头与受喷面应保持垂直，喷头与作业面间距宜为0.6～1.0m。喷射顺序应自下而上，喷射时应控制用水量，使喷射面层无干斑或移流现象。
　　喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7d 。
　　以此类推，下一步工作面重复1～6工序循环，直至支护到基坑底标高。
　　注：基础施工前应设置坡顶和坡脚排水设施。

六、质量保证措施

（一）、技术准备
　　1、了解地质情况和地下管网、构筑物情况，认真编制基坑支护的设计、施工方案，做好施工前的技术交底和安全交底。根据现场实际情况，对可能出现的突发情况采取有效措施防范，必要时现场商定调整技术参数应急施工。
　　2、提前计算施工用材料量，以便备料。
　　3、根据水泥浆和混凝土的强度及工艺要求，提前做好配合比的试配和优选。
　　4、严格按照基坑支护施工方案精心施工，技术人员跟班指导作业，确保每道工序符合要求。
　　5、严把钢材、水泥、砂、石等材料的质量关，原材料应具有合格证。
　　6、对每个施工环节严格把关，质检员必须对工作认真、及时到位，对施工质量进行监督检查，检查合格后方可进行下道工序施工。
　　7、设专人对坡顶水平位移、坡顶沉降观测点进行测量，每天将测量结果反馈给责任工程师以指导施工。

七、安全生产、文明施工的技术组织措施

该支护工程具有离周边建筑物近、地质条件复杂、交叉作业、工期紧等特点，安全工作十分重要，严禁施工中在坡顶堆放材料及重物以免造成未成形的坡体滑移，各级管理人员应引起高度重视。
　　1、施工现场必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，坚持“管生产，必须管安全”的原则。建立安全管理生产责任制。
　　2、建立并认真执行安全交底制度，班前安全活动制度。
　　3、进入施工现场施工人员必须戴好安全帽，现场临时搭设的脚手架，支撑杆必须稳固。
　　4、土方坍落和滑坡是本工程最容易发生的安全隐患。在危险处设置醒目警示标志。施工过程中设专人对边坡进行监测。
　　5、施工前应提前做好防雨准备工作，遇雨天应停止施工，对施工用材料、机具及坡面进行覆盖防护，雨后复工须认真检查边坡情况。决定是否有必要采取措施，之后才能施工。
　　6、施工现场要做到及时清理，保持场容整洁，道路畅通。
　　7、施工期间严格遵守安全用电操作规程。
　　8、认真贯彻执行国家有关安全生产和文明施工的规定，确保支护施工的顺利进行。

八、施工中注意的问题

1、土方开挖、支护施工应分段进行，土方开挖后应尽量减少基坑边坡暴露时间，遇雨天应大面积覆盖，同时在坡脚堆载以防止滑坡。
　　2、成孔时遇砾石、砖块、管网或地下构筑物时，孔位及其下倾角可以调整，如遇到砾石层可改用钢管做锚杆。
　　3、护坡坡脚的处理：喷射混凝土面层伸入基坑底标高下至少0.2m，以形成护脚。
　　4、基坑支护完毕，甲方应及时进行后序施工，同时做好有序排水，防止水浸渗入坡脚底下。

九、应急措施

支护施工完成至基坑回填之前，如遇暴雨洪水等，甲方必须将施工人员设备撤离现场，支护坡面上需覆盖蓬布以免造成塌方，同时增加监测次数，并做好相应的措施（如临时回填或在坡脚增加堆载）防止滑坡。如遇重物垂落，需要修复的地方，重新喷射砼或抹水泥砂浆，防止雨水灌入，造成不必要的损失。
土钉墙支护；边坡；材料；施工工艺、质量控制土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。尽管该技术应用较为广泛，但其理论研究却落后于工程实践，特别是对于土钉支护软弱岩质边坡工程的研究则更少，因此，本文通过分析土钉墙支护的特点，针对边坡支护的机理，从施工材料及机具的准备，到施工工艺及质量控制的相关技术进行探讨，以期充分发挥土体的空间支护作用，使边坡位移和变形及时得到约束限制。
1土钉墙支护的特点土钉墙支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统；喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。2土钉墙边坡支护的机理土钉墙加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样，土钉墙在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的，加固区的整体稳定，包括加固区抗倾覆与抗滑移问题，用增加加固区的宽度和底排土锚杆打成向下倾斜穿过滑移面等措施来解决，土钉墙通过下述几个方面的综合作用使边坡周边土体形成加固区。
2.1锚固作用
密布的锚杆与砂浆柱体相结合对周围土体产生有效的锚固作用，限制了砂浆柱体周围的土体变形。①土钉不需要施加预应力，而是在土体发生变形后使其承受拉力工作；②土钉支护在边坡中比较密集，起到了加筋的作用，提高了土的强度，为被动受力机制。由于土钉在全长范围内与土体接触，其荷载传递沿整个土体进行。
2.2土钉浆孔对土体的挤密作用
由于土钉锚杆的密度比较大，挤密作用的影响也较大，使加固区的土体比非加固区土体密度大。密集的土钉与土钉之间土形成复合土体，其结构类似重力式挡土墙，个别土钉的破坏不会使整个结构的功能完全丧失。
2.3护坡作用
土钉墙的面层不是主要受力结构，其主要作用在于保持土体的局部稳定性。在公路边坡治理中，土钉墙的面层还起到防止冲刷、防止雨水渗入坡体影响边坡稳定性的重要作用。
2.4土钉受力及规模
一般锚杆长度在15～45m之间，直径较大，锚杆所承受的荷载可达400kN以上，某些预应力锚索设计荷载更可达3000kN。其端部的构造较土钉复杂，以防止面层冲切破坏；而土钉长度一般为3～10m，浆体直径100mm左右，一般不提供很大的承载力。单根土钉受荷一般在100kN以下，面层结构较简单，利用小尺寸垫板及挂网喷射混凝土即可满足要求。
目前国内土钉支护结构主要用在建筑基坑支护上，用于公路边坡支护的较少。这主要是因为基坑深度不大，一般不超过20m。但是山区，道路路堑边坡很高，原来的力学平衡破坏严重，产生的滑坡推力每延米可达1000kN以上，采用土钉支护结构则难以满足要求。对于一些滑坡推力小的土石质路堑边坡，仍可采用土钉支护，既节省投资，也能缩短工期，具有明显的优势。一些缺乏稳定性的高路堤或挡土墙也可以采用土钉支护加固，但还有待于我们改进土钉支护技术，使其优点发挥在整个边坡支护中。3土钉墙边坡支护的施工材料及机具3.1原材料
土钉钢筋使用前应拉直、除锈、涂油；选用P032.5普通硅酸盐水泥；采用干净的中粗砂，含泥量小于5％；采用干净的圆砾，粒径2～4mm；使用速凝剂，应做与水泥相容性试验及水泥浆凝结效果试验。
3.2施工机具
土钉成孔机具根据土质和现场环境条件选用能完成设计要求的有效机具；注浆泵选用孔口压力大于0.1MPa的泥浆泵；混凝土喷射机应密封良好，输送连续均匀，输送水平距离不小于60m，垂直距离不小于10m；空压机应满足喷射机工作压和耗风量的要求；搅拌方法采用现场人工拌和或混凝土搅拌机搅拌。4土钉墙边坡支护的施工工艺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，因此挖土深度不能超过设计深度，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。
4.2初喷
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。
4.3钻孔
采用人工机械一起作用的方法，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。
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挂网
上道工序完工后，按设计要求，将直径中6mm的钢筋，按30cm×30cm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。
4.6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。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的90%，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2h后及时进行湿润养护，养护时间不得少于l4天。结束语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。此外，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。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。

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