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土钉支护技术在福州软土层中的应用


□ 吴承彬 许金鼓

  摘 要:文章结合工程实例,就土钉支护技术在福州软土层基坑的应用,从工艺原理、工艺流程、施工要点、施工应急措施等技术方面进行了介绍。
  关键词:土钉;支护;软土层;基坑
  作者简介:吴承彬(1969-),男,江苏人,俞林陈建筑设计事务所,工程师,研究方向:施工设计与监理。
  
  近年来随着福州城市建设的发展,小高层、高层建筑大量涌现,多数新建筑设计有1层地下室,开挖深度一般多在室外地坪以下5-7m之间。因此大开挖深基坑工程越来越普遍,加之福州地质条件的特殊性及周围复杂的地下设施,使得放坡开挖基坑这一传统技术不再能满足现实的需要,因此,深基坑开挖与支护技术引起各方面重视,成为建筑工程界的热点问题之一,土钉支护技术因其便于基坑土方开挖以及地下室结构的施工,能够充分提供地下室的空间,施工速度快,工期较短,工程造价较低等原因得到了广泛的采用。本文以某写字楼为例,对土钉墙支护技术加以介绍,并结合施工中出现的一些问题,提出一些建议,希望能对该技术在福州地区的使用有所帮助。
  
  一、工程概况
  
  某写字楼上部为钢筋混凝土框架结构,地下室为平战结合人防地下室,平时停车,地下室层高4.25m,基坑开挖深度为6m。现场四周场地狭小,不能大开挖,施工过程中为了尽量减少对周边建筑物的影响。故护坡基本按垂直考虑,东、西、北三面坡角设为800度,需要进行基坑支护。根据地质勘察报告,该场地地下水埋深位于室外地坪以下3.2m,为浅表孔隙潜水,对混凝土无侵蚀性。基坑影响范围内的地层分布叙述如下:
  1、杂填土:灰色,土质松散,工程性能差。厚度约0-7米。
  2、粉质粘土层:褐黄色,软可塑,很湿。厚度约0~1.9米。
  3、淤泥质土层:深灰色,软可塑一流塑,饱和,厚度约0-18.6米。
  4、粉细砂层:浅灰色。稍密为主,厚度约0-24.6米。
  5、淤泥质土层:深灰色,流塑,饱和,厚度约0~18.6米。
  从地质钻探报告提供的资料,基坑开挖范围内主要分布较厚的淤泥质土层及杂填土。经验算,若采用深层水泥搅拌桩或松木桩不能满足抵抗土体压力的要求,若采用沉管灌注桩和搅拌桩相结合的方案,不但工期长,而且造价相对较高,综合比较后决定采用土钉墙支护技术。
  
  二、土钉墙支护各组成部分参数的确定及设计计算
  
  土钉墙支护技术是近三十年来在国内外发展起来的一种用于保持土体开挖时边坡稳定的支护技术,其基本原理是通过土钉对天然土体的加固并与喷射混凝土面板互相结合形成复合加固土带,使土体变荷载为支护结构。来保持开挖坡面的稳定。目前土钉支护应用最广泛的设计计算方法是极限平衡法,其缺点是无法考虑各土条对土钉提供的拉力大小以及剪阻力沿钉长的分布规律。因此要根据理论分析、数值计算和施工经验,结合土钉支护的设计原则进行土钉的设置,
  第一,锚杆各参数的确定、注浆的控制、支护面层的做法。在方案布置阶段应根据基坑、边坡的几何尺寸来作土钉的布置,选择孔径、钉长、间距、土钉杆等基本参数,对于常用的注浆钉,在初选钉长、间距、和倾角时可参考以下数据
  1、土钉长度:一般非饱和土中的L/H(钉长与支护高度之比)值宜在0.6-1.0范围内,对顶部不宜小于0.8;而在饱和土中,由于土体抗剪能力很低,而且土钉内力因水压力作用增加,L/H值甚至超过2。
  2、土钉密度:一般工程中多取土钉的水平间距与竖向间距相等,在非饱和土中为1.2m-1.5m左右,对坚硬粘土或风化岩土有超过2m的。一般来说,土钉的间距不宜超过2m。该工程锚杆双向间距均取1.5m。
  3、土钉倾角:对直立的支护,土钉倾角一般在00-25。之间,取决于施工工艺与土体分层特点等多种因素。该工程按最不利情况考虑,取θ=200度。
  注浆采用普硅32.5R水泥,注浆压力大于4Mpa,注浆配合比为水泥:砂=1:0.3(重量比)水泥砂浆,在施工中应该注意止浆塞的安放和注浆排气管放置位置,这会直接影响注浆饱满度。此外,水泥砂浆及水泥应该拌和均匀,随搅随捣,一次拌合的水泥浆及水泥砂浆应在初凝前用完,初凝后补浆1-2次。
  土钉墙围护设计中,面层的工作机理尚不明确,通常做法是按构造规定的厚度及配筋喷射砼,该工程采用C25厚100mm面层,内配τ6钢筋网片,间距@250x250,贴网片纵横向配中14加强筋,横向置于土钉弯钩内侧,纵向与土钉弯钩焊接连接,喷射混凝土配合比为水泥:石子:砂:1:2:2细石砼(重量比),石子为粒径5-10mm的碎石,坡顶应设排水措施,坡面上每隔3-5m,设置泄水孔,孔径70-110mm。
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