暑期实习论文范文 复合土钉墙的应用

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复合土钉墙在深基坑支护工程中的应用

复合土钉墙在深基坑支护工程中的应用

复合土钉墙在深基坑支护工程中的应用摘要:在工程地质条件较好及基坑周边距离允许的情况下,采用复合土钉墙支护可以有效的节约造价,节省工期。

本文结合案例概述了土钉墙施工过程中应注意的质量控制要点,及信息化施工在基坑支护过程中的重要性。

关键词:基坑支护,复合土钉墙,信息化施工随着社会经济及城市化进程的不断发展,城市的居住生活空间不断向地下开发,深基坑支护也越来越得到人们的重视和研究,目前比较常用的支护类型有地下连续墙、排桩+支撑、排桩+锚杆、水泥土重力式短墙、土钉墙、逆作拱墙等,其中桩+支撑+止水帷幕的支护体系安全可靠,具有普遍的适用性。

但是这种支护形式往往造价较高,施工工期较长,对于土层情况较好且周边具有放坡距离的基坑,采用复合土钉墙的支护形式相比较而言能节约造价、节省工期1 /3以上。

1、工程概况某工程结构±0.00相当于黄海高程4.45m,根据基础埋深不同,基坑分为两个工作断面设计施工,一期工程挖深为9.5m,二期工程挖深6.5 m,基坑面积约12440m2,支护总周长约为590m。

2、设计参数场地内地质条件自上而下为:杂填土、硬塑粘土、可塑粉质粘土、粉土、粉砂。

场地地下水按其埋藏条件划分为上层滞水和浅层承压水两种:上层滞水主要含于①层杂填土中,由大气降水补给,以蒸发方式排泄。

水位随季节变化。

勘察时测得上层滞水水位埋深为0.8~1.2m,平均水位埋深为1.0m。

浅层承压水赋存于粉土粉砂中,由长江、运河水补给。

实测水位黄海标高平均-3.51m。

根据基坑开挖深度、土层情况和环境条件,总体设计采用土钉墙支护方案,降水采用管井降水。

3、土钉墙施工技术要求及质量控制要点3.1土钉墙施工工序为:土方开挖→人工修坡→测放孔位→施工土钉→注浆→绑扎面网钢筋→喷射砼面层等步骤。

其施工工序流程及质量控制见图3.1。

图3.1 土钉墙施工工序流程及质量控制图3.2土钉墙施工步骤3.2.1土方开挖①.土方开挖应分层分段施工,分段长度以20~40m为宜,分层高度以满足土钉施工作业为度。

浅述复合土钉支护技术的应用

浅述复合土钉支护技术的应用

浅述复合土钉支护技术的应用一、复合土钉支护技术复合土钉墙支护技术是将土钉墙与预应力锚杆(锚索)、止水帷幕(水泥土桩)、超前锚杆(预支护微型桩)等结合起来形成的一种复合支护技术。

该技术弥补了一般土钉墙的许多缺陷和用限制,在保证支护体系安全稳定的同时满足某些特殊的工程需要,如限制基坑上部变形,阻止边坡土体内水的渗流,解决开挖面的自立性以及阻止基坑底部隆起,具有更广泛的应用领域和适用范围。

在地质条件复杂的地区,复合土钉墙支护技术具有传统土钉墙无法比拟的优点,可应用于基坑较深、地质情况复杂、周围建筑物离基坑较近、附加荷载大、地下水位高、单一支护形式无法满足工程安全要求的复杂基坑工程。

其主要有以下几种形式:一是土钉+止水帷幕(水泥土桩);二是土钉+预应力锚杆(锚索);三是土钉+超前锚杆(预支护微型桩);四是土钉+混凝土灌注桩、加筋水泥土、内支撑等其他支护形式;五是土钉与以上多种形式的复合土钉支护。

二、复合土钉支护技术在深基坑支护中的应用(一)工程概况某建筑工程为地下3层,地上34层,总建筑面积96000m2,其中地下室建筑面积为18000m2。

基坑开挖轮廓(长×宽)为92m×73m,开挖深度约11.65m。

该基坑开挖范围内自上而下主要地层有:人工回填土,埋藏植物层,淤泥质粘土,粉质粘土,粗砾砂,残积粘土层等。

基坑东侧和南侧有较密的管网和重要交通道路,特别是南侧,道路下有煤气管,排洪沟,上,下水管等7种管线,离基坑最近处只有2m。

北侧相邻建筑为沉管灌注桩基础,西侧为待建小区道路。

(二)支护方案根据地质和周边工程条件,基坑支护南、北、东3面采用复合土钉墙即单排深层搅拌桩止水帷幕+土钉墙+预应力锚杆,其中南侧为保护坑边煤气管,在长约36m的地下车道处(坑壁距煤气管约3m)增加了一排型钢微型桩,即采用复合土钉墙第4种模式。

支护参数为,深层搅拌桩φ500@400,桩长14m;土钉设置7排,长度10~12m,采用打入式高压注浆钢管土钉(φ48、δ3.5);预应力锚索设置两排,长16~18m,由3根φj15钢绞线组成;微型桩直径φ250,配置型钢为18a工字钢;基坑西侧为普通土钉墙,并设有5口降水井。

复合土钉墙支护技术在基坑中的成功应用

复合土钉墙支护技术在基坑中的成功应用

复合土钉墙支护技术在基坑中的成功应用摘要:复合土钉墙是由天然土体通过土钉就地加固并与喷射混凝土面板相结合,形成一个类似重力挡墙,这个土挡墙称为复合土钉墙,起到对土体原位加固的作用。

通过土钉所具有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯刚度特性,确保基坑的稳定性。

本文结合工程实例,详细介绍了其主要施工技术及质量控制要点,对其位移监测方式和结果进行了具体评析。

关键词:复合土钉墙基坑应用1、工程概况某综合楼工程地上8层,地下1层,建筑面积12290m2,主体结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构;基坑长65.6m、宽22.5m、深度4.8 m,采用钢筋混凝土筏形基础。

工程土层物理参数如表1 所示:根据工程实际情况同时兼顾工期、技术、经济等条件,在经过详尽计算、比较分析后并报相关方审批,本工程基坑支护方案采用复合土钉墙进行支护。

表1土层物理参数2、土钉墙支护的计算土钉墙支护计算采用以极限平衡法为基础的条分法,分析潜在滑移面位置及形状,将坡体条分,利用剩余推力法计算每块剩余下滑力及坡体的整体稳定性。

土钉墙计算中考虑深基坑的大滑裂面影响,将土钉墙长度加长,第3 层土钉施加预应力,以弥补下部开挖的影响。

2.1 确定土钉长度和主筋直径根据《建筑基坑支护技术规程》,按0.5 1.3 ,满足内部稳定要求。

(3) 土钉墙混凝土面层厚度及配筋简化为受均布荷载P 作用的双向四边简支板进行设计计算。

经计算,土钉与面层的L 形弯钩单面搭接焊10 d ( d 为钢筋直径),能承受土钉端部受拉荷载Ti 的作用。

2.5 土钉墙外部稳定性验算土钉墙外部稳定性分析验算与重力式挡土墙的稳定分析相同, 依据《深基坑支护设计与施工》计算土钉的抗滑移稳定性安全系数KH = 1.31 > 1.2 ,满足抗滑移稳定要求;计算的土钉抗倾覆稳定性安全系数KQ = 2.214 > 1.3 ,满足抗倾覆稳定性要求。

3、土钉墙施工工艺测量放线→开挖→修边坡(预留100mm人工修整)→定孔位→成孔→土钉制作、安放(焊对中支架) →堵孔注浆(低压底部注浆) →二次补浆→绑扎、固定钢筋网(竖向搭接200mm) →土钉端部焊接→喷射混凝土面层(工作压力0.3~0.4MPa) →土钉及混凝土面层养护(添加4 %早强剂) →预应力张拉( 锚固段强度大于15MPa 并达到设计强度的75 %) →浆体及面层强度达到70% ,进行下层土钉施工。

复合土钉墙在深基坑中的应用

复合土钉墙在深基坑中的应用

复合土钉墙在深基坑中的应用【提要】通过上海市肺科医院基坑土钉支护工程实践,表明土钉支护在复杂地质条件及较深基坑中的适应性及可行性。

【关键词】土钉墙深基坑止水沉降位移一、引言3年来,土钉墙基于其明显的价格优势和方便快速的施工特性,在浅基坑中的应用越来越广泛了。

但由于土钉墙对于地层的依赖性很强,上海又是典型的高含水量的软弱土层,故面对较深基坑(6m以上)时是慎之又慎的,一般所采取的设计及施工手段无外乎以下几种:地下连续墙、钻孔灌注桩+搅拌桩止水、钢板桩、沉井以及稍后出现的SMW工法等。

而笔者在本工程中大胆使用了土钉墙作为围护措施,为业主节省了近百万的资金。

一、工程环境及地质条件工程位于五角场上海市肺科医院园内,为12 层的病房大楼,长70m,宽22m,基础为桩+箱结构,基坑挖深为6.15m。

工程桩采用350×350钢筋混凝土预制桩,桩长28m。

东侧距基坑16m处有一幢6层医技楼;西北面1.5m处为医院保留之二层建筑;北侧为花园和病房老楼,同时有150煤气管线。

基地范围内有暗浜与人防存在。

上海地矿完成了本工程的地质勘察工作,地质报告提供土层分布情况及围护设计有关参数见表1(略)。

二、基坑支护设计方案基坑围护的目的就是要解决两个问题;挡土及止水。

就本工程而言,就是要采取有效的措施防止支护体系产生过大位移,对邻近建筑及管线造成有害影响;同时防止地下水位的下降及流砂的产生从而导致邻近建筑的有害沉降。

本工程开挖深度为6.15m,通常可采取钻孔桩+水泥土搅拌桩+支撑工艺或者SMW工艺,搅拌桩坝体一方面较难控制位移量且现场无施工间距;而肺科医院的特殊环境同样也不允许钢板桩的施工。

基于工期紧张及造价控制诸原因,设计人员考虑采用“复合土钉墙”工艺,尽管此深度已远超出之前市区土钉墙工艺所能对付的基坑深度。

所谓“复合土钉墙”支护就是以水泥土搅拌桩或竖向压管注浆帷幕等超前支护措施解决土体的自立性、隔水性,以水平向压密注浆及二次压力灌浆解决土体加固及土钉抗拔力问题,以一定的插入深度解决坑底的抗隆起和管涌问题,由止水帷幕、超前支护及土钉三者组成的复合型的土钉墙支护方式。

基坑工程中复合土钉墙的应用

基坑工程中复合土钉墙的应用

简单、 速度快等特点 , 应用十分广泛 , 别是地质 情况或 周边环境 良好的经济效果和社会效益。 特
比较 良好的浅基坑。但 是 , 土钉墙 支护 也有不 少应 用局 限性 , 例 2 深层 搅拌 桩在 支护 中的作 用
如: 地下水位 以下就不能得 到有效 应用。随着高 层建筑 的发展和 与单一的土钉墙支护不同 , 深层搅 拌桩复合土钉 墙具有 更好 地下空间的利用 , 深基坑 工程 日益增 多 , 下水 的问题不可 避免 , 的受力性能和抵抗 变形 的能 力。深 层搅拌 桩不仅 能起 到隔水 帷 地 在这种情况下 , 用单 一的 土钉墙 支护 已不能 满足 要 求。这 时 , 幕的作用 , 采 而且也可 以在支护体系 中发挥一定的作用。 在土钉支护体系 中加 入深 层搅拌 桩作 为隔水 帷幕 则能有效 的解 深层搅拌桩具有较高的抗剪强度, 常是土体 的几倍 , 通 可以提 表4 单 桩竖向 极限 承载力标准值
3O 5 4
灌注桩
80 0
1 9
1 8
28 6 0
3 18 7
3 36 8.
3 17 5 .
02 .0
0 1 .9
10 .9
10 .o
1 9 l 8
33 7 6 26 1 o
3 30 5 . 11 6 0 5 .
O1 .9 0 5 .3
1 3 1 .3
34 4 9 26 1 2 楼座 编号 桩型
桩 径 桩长 承载 力 承载 力效率 经济效率 k N k/ 3 Nm 效率比 k 元 N/
5 0 0 1 8 28 7 3 12 0 9 6 . 05 .7 3 o .8
A 8
预制桩
B 1
A 8

复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用

复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用

复合土钉墙支护技术在深基坑中的应用摘要:复合土钉墙支护技术是一种根据不同场地和地质条件因地制宜的柔性组合支护技术。

它在国内外得到了广泛的应用。

将土钉墙与相应的结构相结合,可以保证基坑的安全,满足工程应用的需要。

本文就复合土钉墙支护技术在深基坑施工中的应用进行详细探讨。

关键词:复合土钉墙;深基坑;支护1.复合土钉墙支护技术概述说到复合土钉,首先要说的是“土钉”。

土钉支护是将细长杆嵌入土中并紧密布置,土钉是一种常用的加固方法。

在土钉墙技术中,“土钉”的作用是将土钉与土壤结合形成类似混凝土的复合结构。

由于土钉的强度和刚度较强,可以防止将其插入土壤时土壤的移动,从而有效地防止遏制失稳,这就是土钉技术的本质。

这表明土钉技术不是一种简单的墙,它是一种不同于挡土墙的技术,可以比挡土墙起到更大的保护作用。

锚杆是一种新型承重构件,其一端与建筑物或边坡防护桩墙连接;另一端锚定在基础的土层或岩层上,以抵抗结构的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力、水压力,并通过地层的锚定力保持结构的稳定性。

预应力锚索是一种预应力锚杆。

其受拉构件为钢绞线,通过预张力主动支撑加固建筑物。

当锚固段中的杆受压时,钢筋与周围水泥砂浆之间的夹紧力首先传递到砂浆,然后通过砂浆传递到周围土壤。

随着张力的增加,当锚固区产生最大粘着力时,会产生与土壤的相对位移,然后产生与杆的摩擦阻力,直到达到最终摩擦阻力。

近年来,我国城市深基坑开挖施工日益增多,周围环境条件也相对复杂。

支护桩或锚固工程完成后,由于基础工程的需要,需要进一步加固,因此此时无法调整支护方案。

合理增加锚杆的弯曲量可以有效地解决这些问题,采用预应力锚杆是一种可行的方法。

2.复合土钉墙支护技术现状复合土钉墙支护技术在地基中的作用机理十分复杂,目前尚无明确的理论研究。

然而,基坑开挖工程是一项高度系统的工程,影响因素众多。

在设计中,通常参考常规土钉支护计算,其安全储备过高,造成大量资源浪费。

此外,由于对其工作机理缺乏了解,在设计中往往采用工程类比法,无法充分把握实际支护过程中的不确定性,导致许多事故。

复合土钉墙支护技术应用

复合土钉墙支护技术应用摘要:本文分析了复合土钉墙的作用机理,结合具体的工程实例,提出采用复合土钉墙支护技术进行基坑支护并给出了相关的设计计算方法。

关键词:复合土钉;基坑支护1 引言土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的挡土技术,已在深基坑开挖施工中得到越来越多的应用,但单一的土钉支护技术不能用于淤泥质土,砂土等不良土层及对变形控制严格的情况,所以近年来又发展了土钉与搅拌桩、微型桩等支护相结合的复合型土钉墙支护形式。

2复合土钉墙支护机理复合土钉墙支护就是将土钉支护技术与其他支护形式联合使用,在保证支护体系安全稳定的同时满足某种特殊工程需要的土钉支护技术。

常用的复合土钉支护有三种基本形式:十钉与预应力锚杆结合、土钉与微型钢管桩结合、土钉与搅拌桩(止水帷幕)联合应用。

本文就预应力复合土钉做一些简要的机理分析。

土钉与预应力锚杆联合应用时,与其各自单独使用时有着不同的受力机制,土钉是被动受力,预应力锚杆是主动受力。

两者协同工作的机理非常复杂,目前对其受力情况的认识还不十分清楚,大多只能作一些定性的分析。

据对部分工程研究,本人认为:(1)基坑开挖初期阶段,当开挖超过土体临界高度,需要在土体中植入土钉,但当其高度不大时,此时土体中植入的土钉实际受力与锚杆并没有多大差别,随着开挖深度的增大,土体边坡潜在滑移面不断向土体内部发展,直至土钉长度在潜在滑移面之内,土钉不再起到锚杆的作用,在此之前及时植入预应力锚杆,将能极大提高已开挖土体的整体稳定性,当基坑全部开挖且土钉、锚杆全部植入完毕,土钉长度全部在潜在最危险滑移面之内,预应力锚杆锚固在潜在最危险滑移面之外的稳定土层中,通过施加预应力锚杆提高用以提高土体抗拉承载力,锚固段将拉应力荷载向远离滑移面以外稳定土体中传递,减少土体变形,有效保障土钉支护墙体的稳定。

(2)锚杆施加的预应力使边坡土体潜在的可能滑动部分受到一定的挤压作用,尤其在基坑开挖的前期更为明显,这就使得被加固土体力学指标较原有土体为高,同时预应力锚杆在下步土体开挖前已经施加了预应力,通过锚头装置、钢垫板(或腰梁)和混凝土面层将预应力传递给边坡土体,限制因下步边坡土体开挖应力释放而产生的土体变形。

复合土钉墙支护在深基坑中的应用

复合土钉墙支护在深基坑中的应用1、土钉墙应用概述随着我国城市建设的发展,建筑物越来越密集,基坑开挖深度不断加大,基坑降水深度不断增加,对基坑支护和降水工程的要求也更加严格。

而采用土钉墙以其工期短、施工便捷、经济节能、稳定可靠等诸多优点得到迅速的发展。

但是,对于深基坑的支护,单独的土钉支护方法往往无法满足工程需求。

土钉墙支护适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土的基坑支护或边坡加固。

土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土, 不宜用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。

若在软土中应用土钉墙,可以结合使用其他支护形式(如水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩) 。

复合土钉墙支护具有轻型,机动灵活,适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点,支护能力强,可作超前支护,并兼备支护、截水等效果。

在实际工程中,组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合,形式多样,是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术,本文介绍的是深层水泥搅拌桩配合土钉锚杆的基坑支护方法。

2、工程实例工程概况:厦门绿苑海景地下一层,地上11-33层,总建筑面积9.8万平方米,框剪结构。

地下室层高4.5m,场内自然地坪标高-0.20,基坑实际开挖深度约6.3m,项目周围有主干道、酒店和在建工地。

2.1工程地质条件地基土按其工程地质性质自上而下为:①人工填土分布于整个场地表层,厚1.2~2.6m,松散状,稍湿;②粉砂厚1.0~2.3m,松散、饱和;③淤泥质土分布于整个场地,厚3.0~5.0m,流塑,属高压缩性土层;④粉质粘土厚0.90~3.0m,呈软塑~可塑,属高压缩性土层;⑤粉细砂分布广,厚1.2~3.5,松散,饱和;⑥淤泥质土分布广,厚0.9~3.5m,流塑,属高压缩性土层。

通过地质勘查报告,本工程基底坐落在淤泥质土和粉质粘土之间,地下水位在1.6~2.2m之间。

本场地多为弱透水层,局部为强透水层,含水量比较丰富,地下水靠大气降水及地表水补给,排泄方式为蒸发及向下渗透。

复合土钉墙在工程中的应用及分析

复合土钉墙在工程中的应用及分析本文详细介绍了复合土钉墙的计算方法,并结合虹梅新苑工程,从复合土钉墙设计、施工和经济性等角度分别进行了论述,就其支护稳定性进行计算验证,指出应注意的问题,为今后类似工程提供参考。

标签复合土钉墙、支护设计、施工工艺、经济性复合土钉墙是近年来在土钉墙基础上发展起来的新型支护结构,它是将土钉墙与止水帷幕(深层搅拌桩或旋喷桩)、各种微型桩、钢管土钉及预应力锚杆等结合起来,解决土体的自立性、隔水性以及喷射面层与土体的粘结问题,这种由超前支护、土钉和土体组成的复合型土钉墙支护结构即为复合土钉墙。

具有安全可靠、造价低、工期短、使用范围广等特点,获得了越来越广泛的工程应用。

但其变形大,施工中容易出现工程事故,尤其是软弱地层中。

本文从复合土钉墙设计和施工的角度分别进行了论述,指出应当注意的问题,使得该方法应用更合理。

1 复合土钉墙计算方法分析根据理论研究和工程实践,应用最多的复合土钉墙主要有以下4种类型:(1)土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆;(2)土钉墙+预应力锚杆;(3)土钉墙+微型桩+预应力锚杆;(4)土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆。

复合土钉墙的计算方法与土钉墙相似,包括整体稳定性分析和土钉抗拔力验算两部分。

在整体稳定性分析中,除考虑土体、土钉的作用外,需计算止水帷幕、微型桩和预应力锚杆对整体稳定的作用。

土钉(锚杆)抗拔力验算方法与普通土钉墙相同。

1.1 普通土钉墙整体稳定性计算普通土钉墙整体稳定性分析采用圆弧滑裂面计算,安全系数Ks:Ks= +(1)式中:Ks——土钉墙整体稳定性安全系数;Ci——土体的粘聚力,kPa;——土体的内摩擦角,(°);Li——土条滑动面弧长,m;Wi——土条重量,kN;TNj——土钉的极限抗拔力,kN;S——土钉的水平间距,m;——滑动面某处切线与水平面之间的夹角,(°);ai——土钉与水平面之间的夹角,(°);ξ——折减系数,根据经验取0.5。

复合土钉墙支护技术

复合土钉墙支护技术哎呀,这题目听起来挺专业的哈,复合土钉墙支护技术,这玩意儿听起来就像是建筑工地上那种高大上的东西。

不过,别担心,咱们今天就用大白话聊聊这玩意儿。

记得有一次,我路过一个正在施工的工地,那场面,真是壮观啊。

各种机器轰隆隆的,工人们忙得不亦乐乎。

我站在围栏外,看着那些巨大的机器,心里想,这得是多复杂的技术啊。

然后,我就看到了那面墙,那不是普通的墙,那是复合土钉墙。

你可能会问,啥是复合土钉墙啊?简单来说,它就是一种加固土体的方法,就像是给土体打了个“补丁”,让土体更结实。

这技术,可不是随便拿几根钉子往土里一钉那么简单。

它需要精确的计算,专业的设计,还有精细的施工。

我看着那些工人们,他们手里拿着的不是普通的锤子和钉子,而是专业的土钉。

他们得先测量好位置,然后在墙上钻孔,再把土钉插进去。

这土钉可不是一般的钉子,它得有足够的长度和强度,才能支撑起整个墙面。

我看着他们把土钉一个个插进去,然后填上水泥浆,让土钉和土体紧密结合。

这过程得小心翼翼的,不能有丝毫的马虎。

我心想,这活儿可真不容易啊,得有技术,还得有耐心。

等到土钉都插好了,工人们又开始在墙上铺上钢丝网,然后用水泥砂浆把钢丝网和土钉一起固定住。

这水泥砂浆得搅拌均匀,不能太稀也不能太稠,这样才能保证墙面的强度。

我站在那里,看着这面墙一点点地变得坚固起来,心里不禁感叹,这技术真是了不起。

它不仅能保护工地的安全,还能减少土体的位移,提高工程的稳定性。

最后,当这面复合土钉墙支护技术完成的时候,我看着那面墙,它就像是工地上的守护神,静静地守护着工地的安全。

虽然它不会说话,但它的存在,就是最好的证明。

所以,你看,这复合土钉墙支护技术,虽然听起来挺复杂的,但其实它就像是给土体穿上了一件坚固的盔甲,让它更加稳固。

这就是我那天在工地上看到的,一个简单而又不平凡的技术。

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复合土钉墙支护技术的应用东南大学土木工程学院【摘要】随着建筑科技的日益发展,现在的建筑越来越高、跨度越来越大、深入地下也越来越深,现在的建筑基坑越来越大、越来越深,越来越复杂。

随之而来的就是支护方式的多样化,特别是多种支护技术复合应用。

本文作者结合北京市朝阳区通州八里桥一号地区的康泉小区职工住宅项目实例对复合土钉支护技术在软土地区的应用进行了一些探讨。

【关键词】复合土钉墙;预应力锚杆;支护技术;深基坑1 .前言土钉墙支护作为一种原位土体的加筋技术,在土体发生变形的情况下通过接触界面的粘结力给土体以约束加固使其稳定,其作用效果主要依赖于土体本身的力学强度,因此一般不宜用于软土地区基坑支护工程。

它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。

但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,复合土钉墙的应用被逐渐推广。

复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系,它的构成要素主要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层、原位土体等。

新型复合土钉墙技术是将土钉墙与深层搅拌桩、旋喷桩、树根桩、钢管土钉及预应力锚杆结合起来,通过多种组合,形成复合基坑支护技术,大大扩展了土钉墙支护的应用范围,但是,采用土钉墙支护的基坑其深度不宜超过18m。

本文通过工程实例,对此进行分析研究。

2. 工程概况今年7月16日至8月13日,我有机会在北京市某职工住宅项目一区地下车库的施工现场进行了为期四周的暑期实习。

建设单位为中央国家机关公务员住宅建设服务中心,设计单位为北京市建筑设计研究院,监理单位为*******公司,施工单位为中国***********有限公司。

该项目工地的东侧为东一时区公园,南侧为远洋住宅小区,北侧为规划绿地。

该工程的最终效果图如下图1所示。

图1.工程效果图康泉小区职工住宅项目一区有5个单体,其中1#、2#、3#、4#、5#楼为地上28层,檐高为80米,4#、5#楼在地库范围内,地库为地下三层,基坑深度14米。

地库南北长约145米,东西长约151米,面积约为22000平方米,其中南北方向后浇带有5条,东西方向有3条,将这个地库划分为17个区域,因施工的要求,需要每个区域分开施工,分布如图1所示,基坑采用垂直开挖。

图2.地库的分段施工图依据岩土工程勘察报告,场地地形基本平坦,在勘察深度范围内地下水为潜水和部分微承压水,地下水位较低,基坑开挖影响范围内场地地层主要分布如下:①杂填土:杂色,土质不均,以建筑垃圾和工业垃圾为主,层厚0.5~2.5m。

②素填土:土质不均,以粘性土为主,层厚0.3~5.2m。

③粉质粘土:灰黄色,可塑状态,土质较均,标准贯入击数为6~8击,层厚0.8~4.4m。

④粘土:灰黄色,可塑状态,土质较均,底部夹粉土薄层,标准贯入击数为5~12击,层厚1.3~3.4m。

⑤粉土:灰色,湿,中密状态,土质较均,夹粉质粘土薄层,标准贯入击数为10~24击,层厚3.7~5.3m。

⑥粉质粘土:灰黄~褐黄色,可塑状态,土质较均,层厚5.8~8.7m。

⑦粉土:黄褐色,湿,密实状态,土质较均,标准贯入击数为37~50击。

3 .基坑工程设计(1)基坑支护方案的选择在确定基坑方案的时候先进行了一系列的比较,本基坑南北长约145m,东西长约151m,总面积约为22000 m2。

如果采用常用的地下连续墙和内支撑支护结构,支撑结构体量巨大且需进行整体开挖,经济性不佳;如采用桩锚支护结构,可满足分区开挖支护的要求,但也面临造价较高的问题。

根据以上情况,决定采用复合土钉墙支护结构,分期分区域进行开挖,首先进行基坑东北角的开挖与支护。

在施工时间和空间的安排上更为灵活。

本例工程目前主要施工的是东北角的1#地库地区,具体参考图1所示。

(2)基坑隔水和排水该地区的地下水位整体较高,因为北京的地下整体是处于缺水的现状,北京市政府出台的规定限制城市的地下水的降水,一般都明令禁止施工工地等对其基坑以外的地区进行地下水的排降,防止引发地下水大量丧失,城市地面发生大的沉降。

另外,经实际施工发现,在砂质粉土和淤泥质粉质粘土中间存在滞水现象,不易排出。

这一滞水带的渗流水给开挖施工带来极大地不便,严重影响了施工进度。

因此,采取适当的隔水或排水方案对基坑的稳定至关重要。

首先,对于坑外地下水的隔绝问题,采用两道旋喷桩形成两道止水帷幕阻隔基坑外地下水,避免坑外地下水内渗,有效避免了坑外水位的下降。

内侧再加一道搅拌桩,作护坡用,桩顶用混凝土连梁相连。

旋喷桩和搅拌桩都深入到一定深度,满足坑底抗渗稳定和承压水抗渗稳定要求。

其立面布置见图3。

图3.护坡桩和止水帷幕桩其次,基坑内的排水是采用真空疏干与井点复合降水技术原理,主要是因为该地的砂质粉土和淤泥质粉质粘土中间存在滞水现象,水不易排出。

基坑开挖前,先在基坑内钻孔安置真空疏干降水井 , 在基坑开挖施工前一个月埋设一定数量的滤水管(井),在基坑开挖前和开挖过程中,利用真空原理,不断抽取地下水,使井管内的地下水抽汲到地面,而且在滤管附近和土层深处产生较高的真空度,即形成负压区。

滞水层中的水难以利用真空疏干法排出,采用轻型井点降水法可以有效的将滞水层中的水抽排掉,同时真空降水连续不间断作业。

待井点降水管内无水时,再进行开挖。

随时观测坑外地下水变化情况,必要时采取回灌措施。

具体参见图4、图5。

图4.基坑内的疏干井图5.井点管降水另外,对于坑壁渗水,在喷射混凝土面层上增设排水管。

同时为避免地面水流入基坑及有效排除局部积水,在边坡顶及每层台阶坡脚处设置排水明沟。

参见图6.图6.基坑边的明沟集水排水(3)基坑支护设计按照《建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)》严格计算,基坑不同位置的基坑支护的相关规格可能会有一些变化,这里展示一幅复合土钉墙支护立面全貌图,如图7所示。

图7.复合土钉墙全貌该复合土钉墙自上而下整体分为两部分,上部分以土钉墙和锚杆为主,下部分是以桩和锚杆为主。

剖面图如图8所示图8.复合土钉墙的剖面简图(自己手绘) 土钉墙自上而下分成四道固定,依次是土钉、锚杆、土钉、锚杆和锚杆混合的顺序,第一道(最上面)土钉成孔采用洛阳铲人工成孔,下面的三道均为机械成孔。

连接预应力锚杆的钢梁的规格是Ι18,土钉的深度均为9m,第一道锚杆的深度为9m,最下面一道锚杆的深度为15m。

搅拌桩的桩间预应力锚杆有三道,其中第一、二道深度为23m,第二到深度为27m。

以下是土钉墙、旋喷桩、护坡桩和锚杆的制作工艺:土钉墙施工流程:先按设计要求定出孔位并做标记和编号,成孔过程中注意记载土体特征、成孔质量和事故的处理。

成孔方式如上,利用洛阳铲或机械成孔的方式进行。

成孔后要进行清孔处理,对于孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理,成孔后及时安设土钉钢筋并注浆。

注浆采用低压注浆填孔,注浆时采用底部注浆方式,在注浆同时将导管以均匀缓慢速度撤出,保证孔中气体能全部逸出,在欠固结地层增加土钉注浆量。

接着就是钢筋挂网,钢筋挂网的间距规格是200mm*200mm,钢筋直径18mm,土钉钢筋与网片用横向、竖向钢筋焊接,在土钉端部以L形与钢网焊接在一起。

再喷射混凝土,喷射砼强度为C20, 粗骨料最大粒径不宜大于12mm, 水灰比不宜大于0.5,喷射混凝土的厚度为80~100mm。

其中,挂网喷浆,参见图9、图10。

图9.正在挂网喷浆的墙面图10.工地上的挂网喷浆现场护坡桩施工流程:护坡桩施工采用长螺旋钻机成孔, 流态砼灌注后插入钢筋笼施工工艺。

在土方挖至相应段施工作业面后,进行护坡桩施工。

具体工艺流程为放桩位线→钻机就位→对准桩位→调整垂直度→钻孔至设计深度→中心压灌砼同时提钻→吊入钢筋笼→钢筋笼插入砼内→振捣成桩→帽梁施工→桩间土护壁。

其中,帽梁施工的砼均为C25, 采用商品砼运至现场后进行灌注, 并用振捣棒振捣, 浇灌时要注意控制桩顶标高。

浇灌帽梁混凝土前应仔细检查帽梁的主筋直径、数量、位置是否符合图纸要求。

浇筑时砼直接倒入模内, 然后用振捣器振实抹平。

其中,钢筋笼吊放见图11,钢筋笼的制作见图12,桩帽施工参见图13。

图11.钢筋笼吊放图12.钢筋笼图13.桩帽支模施工预应力锚杆施工过程:放线→钻机就位→钻进成孔→安置锚杆钢筋→压力注浆→养护→拉拔锁定。

预应力张拉锚杆注浆3 天后, 进行连梁施工,悬挂腰梁。

当锚固体强度达到设计强度的75%或大于15Mpa、连梁混凝土强度达到设计值的70%以上时, 按设计要求对锚杆进行张拉, 施加预应力,上紧锚头。

锚杆制作参见图14,锚杆机的施工参加图15,预应力张拉参见图16。

图14.预应力锚杆制作图15.锚杆机钻孔图16.锚杆张拉4.施工监测观测点的布置采用沿基坑周边布置观测点的方法。

在基坑紧邻建筑物的地方埋设1~2 个观测点, 并在开挖前对其进行观测, 作为基点以便与日后测量比较分析。

在做上层土钉时将观测点埋好, 在下层开挖前要核对基准点并对其进行保护。

观测时间要求: 基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。

雨天以及各种可能危及支护安全的水害来源( 如周围生活排水、上下水道、管道渗水等) 都需要进行仔细的观察。

在我实习的一个月里,北京频频降雨,特别是7月21日的特大暴雨,给已经施工好的基坑地段带来极大的挑战,实践也证明了复合土钉墙的安全性非常好。

参见图17。

图17.“7.21”特大暴雨后的基坑一角 经各项监测结果表明, 基坑施工对周边环境影响很小, 复合支护结构在整个工作阶段保持安全状态, 深层土体的水平位移未发生明显变化, 同时, 复合土钉墙支护技术也为工程施工带来了较好的经济效益。

通过对变形监测记录数据进行分析,并将数据与施工记录进行比对后发现,预应力锚杆作用后基坑变形速率均出现降低趋势。

5.束语复合土钉墙直呼具有轻型,机动灵活,适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点,支护能力强,可作超前支护,并兼备支护、截水等效果。

经过不断的理论研究和工程实践,土钉墙现实了很多传统土钉墙无法比拟的优点,并极大扩展了土钉墙的应用范围,成为一种前途很光明的技术手段。

本工程对复合土钉支护技术在软土地区的应用进行了有益尝试,在实际工程中,组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合,形式多样。

【参考文献】[1]陈肇远,崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.[2]王洪凯,赵巧伶,张爱军.复合式土钉墙在软土层中的应用[J].西部探矿工程,2005(1).[3]JGJ120-2002.建筑基坑支护技术规程.。

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