深基坑土钉墙支护施工工法中国核工业第二二建设有限公司建设工程事业部2015年10 月深基坑土钉墙支护施工工法中国核工业第二二建设有限公司主要完成人：骆世陵、吴传1 前言 本工程位于江苏省淮安市金湖县神华大道与人民路交汇处。二期总建筑面积约165718平方米，为商业、物业管理、社区办公用房及住宅组成，包括一幢24层住宅楼、四幢33层住宅楼、一幢3 层商业楼及附属裙楼。场地土类型为种植土，基础为筏板基础。深基坑开挖深度为6.9m8.6m，基底标高比较复杂，土方开挖时要做好标高控制，严禁超挖。工程地质勘查报告显示此处场地岩土层可分为杂填土和粘土，粘土灰黄色，可塑，干强度高，韧性高，根据安全的要求必须进行基坑支护，结合本地的施工技术水平和土质条件，基坑采用土钉墙支护施工方案。土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。基坑土钉墙支护是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构，由于其具有造价低、施工快、能适应复杂地质条件下的基坑支护，且性能可靠等优势。本工法总结了我们在工程支护中利用钢筋作为土钉进行支护的施工操作方法。2 工法特点2.1 形成土钉复合体，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。2.2 施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力所以设备简单。2.3 随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。2.4 施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。2.5 土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。2.6 施工噪音、振动小，不影响环境。2.7 土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。3 适用范围本工法适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡，适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况。4 工艺原理4.1土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体。4.2 土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，土钉起分担作用，由于土钉有很高的抗拉抗剪强度，所以土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，土钉分担作用更为突出。4.3 土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和发展。4.4 坡面变形的约束作用，在坡面上设置的与土钉在一起的钢筋网喷射砼面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形，加强边界约束的作用。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程：坡顶竖向注浆钢管开挖土方上部土钉墙施工支护内部排水系统施工挖土至基底施工最后一道土钉基坑降排水基坑监测。5.2操作要点5.2.1施工准备 1.认真学习建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）、建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)、建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）、建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2012）、建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）、岩土锚杆（索）技术规范（CECS 22:2005） 等相关标准、规范，熟悉设计图纸，了解地下障碍物、管线位置。 2.准备好施工机具设备，并检查设备运转情况，确保能正常使用，并对施工机具进行及时检测。 3.做好材料进场的检验与混凝土、水泥浆的试配工作。 4.设置四个沉降观测点，对周围的建筑物和构筑物进行沉降观测。 5.建立健全突发应急救援预案，应对突发事件，并演练两次以上。5.2.2土方开挖 1.设备进场前，按甲方的要求及有关部门规划、规定、设立施工放线控制点和高程水准点。根据图纸及现场实际情况，该工程基坑较深，基坑北侧、西侧与原有金湖县武装部围墙相接部分采用锚喷支护，留有1500mm宽的工作面，不放坡，其他处侧留有800mm宽的工作面，锚喷支护，按1：0.5的系数放坡。先放好坡顶线、坡底线，经复测及验收合格后开始开挖。 2.基坑挖土分四大层进行，第一层挖2m，第二层挖2m，第三层挖2米，第四层余下深度。预留30cm土层人工清理。 3.土方开挖完毕，为防止雨水浸泡槽底，在沿基坑周边设置宽40cm深排水盲沟，且在转角处设临时积水坑，每一坑内配备一台抽水泵，随时抽出坑内积水。5.2.3基坑支护 1.基坑特点：本工程基坑开挖范围内土层较均匀主要为粘土；周边环境较复杂，西侧为新民路及民宅，北侧为有围墙有国防指挥中心，东侧为人民南路且有地下管线，南侧为临时施工道路和老新建河；基底揭露的土体为粘土层。 2.根据基坑周边地质条件的差异和环境条件的不同，分四个剖面进行设计，施工段划分详见下图（见图1），HA段与123#楼地下室连通，故不用护坡。 图1:基坑支护分段施工平面图 1）AB段剖面图（见图2）图2：AB段剖面图2) BC、DE、FG段剖面图(见图3）图3：BC、DE、FG段剖面图3） CD、EF、GG段剖面图（见图4）图4：CD、EF、GG段剖面图4） GH段剖面图（见图5）图5：G,H段剖面图 3.土钉墙施工 1）钉长各剖面不等，详见剖面图；倾角20；钢筋土钉采用钻孔置入法施工。 2）土钉施工工序流程及质量控制见下图6：图6：土钉施工工序流程及质量控制图 3）施工步骤： （1）施工前，应充分核对设计条件、土层条件和环境情况，预计土钉施工可能带来的影响，对所需的原材料的型号、品种、规格及质量等进行核查，必须符合设计要求。 （2）土钉施工参照CESC96:97有关规定执行，土钉位置误差不宜大于100mm，长度误差小于50mm，偏斜度不应大于3。（3）钢筋土钉采用钻孔置入法施工；钢管土钉采用直接接入法施工。（4）土钉在基坑壁上呈梅花形布置。挂网采用1目金属网+钢筋网，钢筋网采用8250250，坡面采用114三级钢沿土钉水平及斜向设加强筋，遇土钉处焊接牢固，各施工段钢筋网之间宜采用焊接。钢筋网片应牢固，并相互焊接，焊接顺序由里向外依次是：钢丝网、钢筋网。（5）面层钢筋网为I级钢；加强筋为级钢；土钉用钢筋为级钢。（6）注浆选用PC32.5级水泥，水灰比0.5。压力宜控制在0.4MPa，注浆慢速进行，确保充盈度。 （7）喷射砼施工应满足锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)有关规定，喷射砼采用干喷法，强度等级为C20，水泥采用PC32.5级水泥，水泥砂石子1：2：2，水灰比0.5，粗骨料粒径510mm，砂为中粗砂。喷射混凝土作业应分段进行，喷射前，应清除坡面虚土，同一分段内喷射顺序应自上而下，钢筋保护层厚度不应小于25mm。喷射砼时，喷头与受喷面应保持垂直，距离应为0.601.00m左右。砼面层厚度80mm，一次喷射。定期进行砼养护。5.2.4基坑降排水 1.基坑坡面排水:场地浅层地下水施工过程中采取沿基坑壁在土中布置适当的泄水孔，采用50PVC管，长度0.4m，将基坑壁中渗水导入基坑底部排水沟，用大泵量潜水泵将水抽出排至南侧老新建河。 2.降水：基坑内四周设排水明沟+集水井；若局部深坑处降水效果不明显，可局部再增设轻型井点以加强降水。5.2.5基坑监测 1.监测依据：在基坑土方开挖和地下室施工期间须进行基坑监测工作。基坑监测是指导施工，避免事故发生的重要措施。本设计按照建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99中相关要求，结合本工程基坑支护结构和环境的特点确定基坑监测内容和要求。由业主委托有相关资质和实际监测经验的单位来完成。 2.监测项目：为了确保施工安全，对支护结构进行必要的监测和分析，以便及时掌握信息。监测项目主要为以下几项： 1）基坑周围地面与边坡坡顶的沉降与水平位移。 2）基坑周围建筑物的沉降。 3）坑内外地下水位。 4）此外应经常做好对地表裂缝、边坡裂缝和渗水和坑底管涌等情况的观察。 5）从基坑边缘以外13倍开挖深度范围内的需要保护物体均应作监测对象。 3.监测方法：采用人工巡视、仪器测量的方式。 4.监测频率： 1）各监测项目在基坑开挖前必须读初始值至少三次，并保护好基准点。 2）各监测项目的监测时间间隔根据施工进程确定。 3）基坑挖土期间，每天一次；其它时间，观察次数视变形大小与速率而定。 4）当观测值达到警戒值，或场地条件变化较大时，应及时报警并加密观测次数。 5）当出现危险征兆时，应进行连续监测。 6）施工监测应持续到整个基坑回填方可结束。 5.监测与测试的控制要求：严格按照设计要求控制，当变形达到警戒值和显现险情时，应立即报告设计、监理与建设单位，并采取应急措施，控制变形进一步发展。6 材料与设备及劳动组合6.1主要材料：抽水泵、水管、配电箱、取孔机、电焊机、全站仪、注浆机、电缆线、HRB335钢筋、铁锨、扫帚、PC32.5、沙子等。6.2主要设备工具：拟投入的机械设备情况详见下表1。表1： 主要施工机械设备表序号机械设备名称型号规格数量产地功率/kW生产能力使用部位备注1挖掘机CAT320L3中国1m32自卸车斯太尔10济南20t3装载机1山东3m34抽水泵8山东5取孔机SPJ-3002套锚杆钻孔6电焊机BX-3004台无锡19钢筋焊接7全站仪RTS-6321台日本/测量放线8经纬仪J22台苏州/测量放线9水准仪Sd-32台苏州/测标高10水泵2台排水用11注浆机2台土钉灌浆12砼喷射机2台护坡砼13搅拌机2台搅拌C20砼14压浆泵2台以上机械设备开工第二天进入施工现场，工程完工，经验收合格后机械设备退场。6.3 劳动力组织6.3.1项目管理班子人员：详见下表2 表2： 项目管理班子人员分工表名称姓 名职 务职 称 1项目经理黄德军助工2项目副经理骆世陵3项目工程师王鹏飞工程师 4质量管理吴学斌 5材料管理任军 6施工管理骆世陵 7安全管理 叶阳 8预算管理张煜 9.技术管理吴传6.3.2劳动力计划：详见下表3表3： 劳动力计划表（单位：人）工种级别按工程施工阶段投入劳动力情况土方开挖边坡支护普通工1612放线工30钢筋工06机修工11司机60电工22维修工117 质量控制7