深基坑土钉墙支护施工技术

刘俊林

由中国移动阳泉分公司新建的生产楼工程,基坑开挖深度约-9.2 m,基坑北邻桃南东路,西邻泉中路,东侧紧邻桃南巷,南侧为富百家商城(5层),其地下室深度约6 m,距基坑边约8.0 m;且该建筑物北侧(本工程基坑方向)约2 m的地方与本工程自然地坪形成错台,其地面比本工程自然地坪低约2.0 m,并做过土钉支护。经过邀请省内专家对现场进行分析,本工程采用土钉墙进行支护。

1 水文地质条件

1)根据本工程勘察报告,本支护工程可不考虑地下水影响。

2)土质条件。

根据建设单位提供的该场地岩土情况,结合本次支护设计,可重点利用以下4层:①杂填土:杂色,由建筑和民用垃圾组成,成分有混凝土块、砖块、砂浆块、灰渣、炉渣、卵石、砂类土及少量粉土、粉黏土等,含布片、塑料片、木块等有机杂物,稍湿,松散。①杂填土层整个场地均有分布,层底埋深7.1 m～8.8 m,层底标高657.86～659.52,层厚7.1 m～8.6 m,平均厚度7.93 m。②上层卵石土:褐黄、黄褐色,级配较好,一般粒径 5 cm～15 cm,含10%的漂石,漂石粒径25 cm,骨架颗粒含量50%～60%,颗粒形状大部分呈亚圆状,颗粒排列大部分不连续,母岩成分为砂岩,微风化,充填物大部分为砂类土和砾石,含少量黏性土,局部为砂类土、砾石、黏性土混合充填,充填程度一般,稍密～中密。②上层卵石土整个场地分布,层底标高 656.43～667.26,层底埋深9.4 m～10.6 m,层厚0.6 m～4.3 m。9号孔控制地段最薄,2号孔控制地段最厚。4号孔控制地段②上层卵石,④下层卵石之间无分层地层。③1粗砂:黄褐色,以长石、石英颗粒为主,级配良好,含少量卵石,颗粒形状大部分呈次亚圆状,部分呈棱角状,粘粒含量约15%,稍湿～湿,稍密～中密。③1粗砂分布在1,2,3,15,5,6,8号孔控制地段,层底埋深10.2 m～13.4 m,层底标高653.04 m～656.29 m,层厚0.5 m～2.0 m,1号孔控制地段最薄,8号孔控制地段最厚。③2粉质黏土:褐红色,土质较均匀,含少量砂粒、卵石,局部夹薄层粗砾砂,可塑,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。③2粉质黏土分布在7,9,11,12,13号孔控制地段,层底埋深 11.5 m～12.7 m,层底标高 665.70～654.06,层厚1.1 m～2.6 m。

2 支护设计

本工程采用土钉墙支护,根据该场地实际情况,支护施工分Ⅰ区(基坑北侧、东侧、西侧)、Ⅱ区(基坑南侧)分别支护。支护利用机械进行成孔,采用钢管作为土钉;水泥浆注浆等级为M15,用Φ6.5钢筋编网,采用Φ 14～Φ 16钢筋作为斜拉加强筋;面层采用C20细石混凝土喷射而成,土钉倾角 5°～15°;基坑边沿做宽1.0 m压顶。

现场对已施工的土钉做锚杆抗拔试验,检验其抗拔力是否达到设计要求。由于本工程场地地质条件较复杂,应在第一排锚杆施工后就进行抗拔试验(达到龄期要求后),并及时对设计提供反馈信息,且试验数量不应少于3根。当抗拔力满足设计要求时再进行大面积施工。

3 施工工艺

1)施工顺序:开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设土钉钢筋(或钢管)→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→开挖下一步。2)成孔:根据现场条件,选择采用机械打入式钢管进行成孔,倾角 5°～ 15°,孔深允许偏差+200 mm/-50 mm。3)设钉:采用φ 48钢管作为土钉,支架沿钉长的间距为2 m～3 m,支架的构造应不妨碍注浆时浆液的自由流动。4)注浆:成孔后应及时将土钉置入孔中,可采用压力方法按配比将水泥浆注入孔内。注浆导管应先插入孔底,以低压注浆,同时将导管以匀速缓慢撤出,导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下,保证孔中气体能全部逸出。导管离孔口0.5 m～1 m时高压注满,并保持高压3 min～5 min,注满后及时封堵,让压力缓慢扩散。5)编网:采用直径6.5 mm的圆钢编制,网眼规格为200 mm×200 mm,允许偏差为±10 mm,并用Φ 18～Φ 20、长度不小于250 mm的短钢筋在钢筋网外与土钉头焊接锚固,编网钢筋搭接长度200 mm;在喷射混凝土之前,面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射下应不出现振动。6)喷射混凝土面层:喷射混凝土强度等级为C20,喷射厚度80 mm～100 mm。为保证喷射混凝土的厚度,可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。7)预应力施工:以16a槽钢作为锚具,锚具与混凝土面层的间隙用细石混凝土填充,待注浆体强度和混凝土面层强度达到设计强度标准值的75%以上时施加预应力50 kN。

4 施工监测

1)监测内容:支护结构顶部的水平位移与沉降及支护结构的变形,附近地表、路面的变形、开裂及建筑物状态观察。在该基坑支护部位设置位移及沉降观测点进行位移及沉降观测。支护期间每日观测不少于2次,当变形趋于稳定,可适当减少观测次数。基坑支护期间监测工作由支护施工单位负责,总包单位和监理参与;支护工程竣工后继续观测工作由总包单位负责。

2)在施工开挖过程中,基坑各壁最大水平位移与当时基坑开挖深度之控制比值不大于0.30%,基坑开挖边顶线2 m范围外的总沉降值不大于30 mm。目前该工程已施工9层混凝土结构,在施工过程中,经监测未发现异常。

5 注意事项

1)支护应按分层开挖深度按作业顺序施工,上层作业面注浆结束48 h及混凝土面层喷射24 h后方可进行下一层深度的开挖。2)当用机械进行土方作业时,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动,若基坑边线较长,可分段开挖,开挖长度 20 m～30 m。3)支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立,并在限定的时间内完成支护且应尽量缩短边壁土体的裸露时间。4)基坑开挖过程中,应随时预备砂袋,如发现基坑侧壁出现变形位移大于0.30%则应立即停止开挖,堆填砂袋,防止基坑继续变形,并立刻进行支护。

6 质量检查与验收标准

支护施工使用的水泥、钢筋、砂和碎石等原材料和成品,应按现行有关施工验收规范和标准进行检验。

1)材料检验:支护施工所用原材料(水泥,砂石,钢筋等)的质量要求及材料性能的测定,均应以现行的国家标准为依据。2)注浆强度及喷射混凝土强度检验:用于注浆时的水泥浆强度用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体试件经标准养护后测定,每工作批至少留取 1组(每组6块)试件,给出 28 d强度,注浆强度等级不低于15 MPa;喷射混凝土强度可用边长100 mm立方体试块进行测定,每工作批至少取1组(每组3块)试件,给出 28 d强度,强度等级不低于C20。3)喷射混凝土厚度检验:喷射混凝土厚度以凿孔法为准。检查数量为每300 m2取一组,每组不少于3个点,其合格条件可定为:全部检查处厚度平均值应大于设计厚度,最小厚度不应小于设计厚度的80%。

[1] 聂 淼,郑玉元.贵阳某深基坑土钉支护设计研究[J].山西建筑,2009,35(3):124-125.

[2] YB 9258-97,建筑基坑工程技术规范[S].