软土深基坑支护中加强型土钉墙的应用分析
摘要
关键词
软弱土层;深基坑支护;加强型;土钉墙
正文
近年来土钉墙作为基坑首选支护结构之一,其优点在于为主体提供了充分的施工空间,并且施工方便,价格便宜。严格地说,不断地改进与提高,在原土钉与喷网表面发展出了“加强型土钉墙”.这种土钉墙建立在传统喷锚网上。基坑周边土壤预加固如采用微型桩通常采用钢管桩等,当基坑底部上方有淤泥时,钢管桩须与水泥搅拌桩共同作用才能维持被支护土抗剪强度、增加土壤自身稳定性、降低基坑内土壤变形及水分。采用复合加固措施以减少阻塞,如水泥土连续墙,高压注浆及其它土工复合高强材料既能克服土钉支护的技术限制,又能克服先进桩墙的缺点,还可将岩土加固方法引入土钉支架中,以拓宽土钉支护的使用领域及应用领域。
1 土钉墙的类型与结构形式分析
1.1 钢管注浆型土钉墙
以往采用的钻孔灌浆式土钉墙施工过程中存在两大弊端:(1)当施工现场土壤结构较松散,如砂土,软土地基及粉土居多时,一般孔口成型工艺难度较大,该工艺既极大地增加了施工成本又无助于施工进度及质量控制;(2)开挖时可能需通过止水帘等原因,导致地下水流失问题突出,严重影响建设项目管理及地面沉降问题难度变大,所以针对这一问题可采用钢管注浆型土钉壁对当前施工进行处理。
1.2 加强型土钉墙
该种土钉墙在限制位移方面有很大优点,要应用这一技术就必须将土钉墙与预应力锚固技术相结合。若施工期变形比较严重,壁位移问题采用在土钉墙中心设置1排或2排锚杆以及根据场地条件给土钉墙以初始预应力等措施,可以较好地解决。另外加强型土钉墙也能提升工程安全效果,在复杂地质环境中起到了积极作用。钢绞线或者增强预应力锚索都能应用于建筑用预应力锚杆中,施工期混凝土表面层必须与锚杆锚头位置牢固相连,这样锚杆张力才能进一步转移至土壤及土钉墙。
1.3 止水型土钉墙
该型式土钉墙可以应用于建筑,避免基坑外地面水平较低造成建筑物沉降问题。施工土钉墙前,建设者须先施工防水幕,再采用分层开挖的办法表面施工及土钉施工。通常止水土钉墙可以分为土钉墙与防水帷幕两大重要组成部分,须采用深层搅拌桩技术或者高压喷射灌浆桩技术进行防水帘的设置。本技术应用无需预先沉淀,特别适用于人工充填黏性及粉土时,其涂层效果优异。但若施工现场地质条件差或者地下水量大时,可采用双排桩或者多排桩,对土体加固很有帮助。
2 加强型土钉墙的概述
2.1 作用机理
加强型土钉墙较以往采用的土钉墙技术应用优势更为显着,一方面加强型土钉墙支护能力较强,适用范围比较广,现阶段能够应用于超前支护以及兼备支护中,另一方面钢管桩以及双排或者多排水泥搅拌桩组成的复合水泥墙作为加强型复合土钉墙支护面能够有效地阻水并能防止基坑分层开挖过程中软弱土层出现滑移隆起。另一方面,采用该技术作为支撑,不仅使施工过程变得非常简单,而且使工程设计成为可能,造价管理变得容易。通过连续挖掘土方工程实施混凝土支护工程时,由于土体发生横向移动,土方工程用土钉长度须贯穿天然滑移面。由此,当坡沿滑表面存在滑问题时,钉有稳定土壤的土钉作为固定物使用,以避免坡表面存在滑问题,还缝有土钉。另外,锚杆高压灌浆过程中,斜坡处土壤可得到加固,主要是灌浆压力控制在0.5MPa左右。泥浆因压力而沿土壤中裂缝、孔隙传播,起补强作用。施工期间微桩直径以250~300mm为主,土钉间距以0.5~2.0m为主。骨架构造可以使用钢笼或者型钢,施工时一定要保证边缘距矿坑底部的延伸不少于2.0~4.0m。另外,施工期垂直钢管桩直径以48~60mm为宜。
2.2应用范围
加强型土钉墙在支护方面具有比较明显的优点,他们已经被广泛应用于现今软土地基建筑之中:(1)可用来支护黏性土、回填土及其它土壤层;(2)它可以应用于软土、淤泥等土壤层施工中,需注意软土、淤泥厚度及力学性质,超过10 m厚深基坑不宜施工。此外,在施工现场场地狭小时,还可采用此项技术进行施工。在具体施工过程当中,需要对现场实际状况进行分析,并对这一技术运用进行灵活、合理的落实。
3 土钉墙施工及质量控制
3.1基坑的开挖
基坑开挖前,基坑四周形成水泥土混合式防水帷幕防止基坑外地下水对基坑壁的冲刷。基坑内采用井口沉降法使工作表面保持干爽,基坑钻探分级深度要结合土钉墙对施工机械要求进行严格控制,且宜与土钉摆放情况匹配,特别对于软土层,其不宜大于2 m;禁止过挖。同层开挖面支护结构可划分为独立结构部分以保证两部分结构都处于平衡状态。一般情况下,斜坡支护要层层推进,以避免上部松动、脱落。
3.2土钉及锚杆施工
由于该复合结构以土钉与锚杆为主支,因此设计要求如锚杆与土钉长度,土钉孔间距,土钉孔倾斜度应严格按照水泥钉用量及水泥注入量控制,并须依据水灰比严格控制。
3.3喷射混凝土面层
水泥与土桩拌合面的虚土层要彻底去除,尽量整平。表面混凝土并非主要应力区域,而能增大横截面积+水的土钉墙在表面团聚对斜坡变形有抑制作用。喷射混凝土由于表面混凝土和土钉壁在斜坡上摩擦阻力较大,表面约束很重要,所以必须严格按照设计要求进行喷射。按有关规定自上而下喷入,以便对喷入的防滑钉混合比、厚度等参数进行适当的控制。当每一层土钉灌浆体及喷射混凝土表面均达到设计强度70%时,即可将底下的土挖出,以构筑底下的土钉。
4 案例分析
4.1 项目概况
拟建工程为地上三层、地下二层钢筋混凝土结构、筏板基础、基坑开挖深度8m左右、周长180.3m左右。
4.2 支护设计
工程师先对场地及周边环境地质数据进行分析,并经过反复探讨论证后最终选定加强型土钉墙施工工艺。在一些支护环节中,先用机械设备把钢管打入土中,再沿钢管把配制的浆料推入土中,采用土钉注浆对周边地层进行加固处理,使软土地基得到有效固化。对结构而言,选用压力注入钢管、锚杆直径48mm、施工工艺人工。另外,底部1.0m用于设置圆形间隔的接地孔,将开口控制为5~9mm,相邻孔之间的距离为150~200mm。
4.3 施工管理措施
对加强型土钉墙支护结构除需认真设计外,还要实施信息化施工,因其不同于其它支护结构之处在于其通过被动力而发挥作用,在土体发生变形后水平锚固管拉力会逐渐增大,而水平锚固管拉力大小主要由灌浆水泥对周边土体摩擦阻力大小决定,灌浆在土钉结构中占有重要地位,需保证压力与钢筋准确对齐。施工期间需及时反馈支护监控信息,按要求采取防范措施,才能保证工程安全,尽量减少投资。
5 结束语
总之,加强型土钉墙越来越多地被运用到深基坑支护技术当中,提高支护系统运行的安全性以及可靠性,同时降低对周边环境以及建筑物造成的损害,在实际的施工过程中,有必要将预应力锚杆技术以及土钉墙进行有机的融合,从而提升该项技术的效果。
参考文献:
[1]吴逸宏.加强型土钉墙在深基坑支护中的应用[J].广东建材,2008(3): 83-85.
[2]简文立.加强型土钉墙在软弱土层基坑支护工程中的应用[J].矿产勘 查,2006,9(7):58-59.
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