土钉支护技术在地铁工程中的应用摘 要:土钉支护技术在地铁工程中的应用及技术要点。关键词:土钉支护;地铁;抗拔力1前言 土钉支护结构是70年代发展起来的用于土体开挖和稳定边坡的一种新型的挡土结构。它是由被加固土体、放置在土中的土钉体及附着于坡面的混凝土面板所组成。通过在土体内设置一定长度和密度的土钉,使土钉与土共同作用,土钉依靠与土界面的粘结力、摩阻力和周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力,通过其受拉作用对土体进行加固,而土钉间土体的变形则由混凝土面板约束。这样不仅有效提高了土体的整体刚度,又弥补了土体抗剪、抗拉强度低的弱点,形成一种主动制约机制的支护结构,显著地提高了整体稳定性,改善了土体的塑性变形和破坏性状。 土钉支护具有施工方便、性能可靠和突出的经济特性,同时,在土钉支护的施工过程中,对周围环境的影响很小,因此,土钉支护被广泛应用于基坑开挖工程中。2工程概况 某地铁车站基坑工程位于北京海淀区,围护结构采用土钉支护,基坑开挖深度为14m,根据建设单位提供的工程地质勘察报告,原基地为民房,现已拆除、填平,地面平坦,自然地面标高在48.49m～50.03m之间,其中与基坑开挖有关土层情况分别如下:①杂填土:杂色、主要成份为建筑、生活垃圾、含混凝土块、粘性土。①1素填土:黄褐、灰色、中密、饱和、含砖屑。②1细纱、中砂:褐黄色,中密～密实,稍湿～湿,属低压缩性土,含云母、圆砾、粘土团等。⑦卵石圆砾:杂色,密实～中密,稍湿～饱和,属低压缩性土,亚圆形,级配好,含中砂25%～30%左右;。各土层物理力学指标见表1。
3围护方案 基坑壁放坡坡度75度,土钉向下倾角10度、15度,长度8～16m,孔径150mm,内设Θ 22～Θ 32钢筋,间距1500mm×1500mm,土钉钢筋外裹材料为M20水泥砂浆,注浆方式为低压注浆,压力需小于0.5MPa。在基坑壁上布设8@200mm单层双向钢筋网片,该网在基坑壁顶面翻边0.8m,用 Θ22,长0.8m的短钢筋打入土中固定,间距2m,在钢筋网外侧加焊2根16@1300加强筋,土钉顶端焊接4根 Θ22,长0.20m的井字钢筋架,把钢筋网固定在土钉上,在钢筋网上喷射细石混凝土厚100mm,强度等级C25。围护结构的典型剖面如图1所示。
4 围护方案的实施 (1)施工工艺。按照方案要求,土钉墙围护分两层进行,按以下流程施工:挖土→修坡→土钉孔定位→成孔→制安土钉→配制、灌注砂浆→绑扎钢筋网片→焊接加强筋及井字钢筋→配制混凝土→喷射混凝土→下层挖土。 (2)主要技术及质量保证措施。为确保施工质量,保证边坡稳定,有效控制基坑变形,在施工过程中,采取以下有效措施:a.严格控制挖土深度及范围,保证放坡,不超挖,不提前开挖,避免边坡暴露时间太长,开挖后及时修坡,以便进行下道工序。b.及时完成坡面的混凝土喷射工作。为保证能及时形成喷锚网支护,混凝土中掺速凝剂,使混凝土快速凝固。c.支护期间密切监视基坑壁的变形情况。d.在基坑开挖,逐步支护过程中,局部遇到自身强度及稳定性低的淤泥,及时挂网喷射混凝土,保证边坡稳定。5 体会及结语 (1)土钉墙的适用性问题。一般来说,土钉墙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。土钉墙宜用于深度不大于16m的基坑支护或边坡维护,当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联合使用时,深度可增加。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。 (2)工程勘察问题。对于土钉支护而言,前期地下管线勘察和降水是确保基坑工程安全可靠的重要工作。 (3)设计和监测问题。正确合理的设计是保证施工质量的前提,直接影响着工程安全、工期和投资的经济性。故设计时应根据地质勘察报告,分析场地土的性质,根据理论分析和类似工程的经验,尽量使基坑设计结果既安全又经济。在施工过程中,应根据发现的问题随时调整设计参数,以保证围护结构的稳定性,这也就同时要求在施工过程中做好监测工作,及时发现问题。监测工作主要包括水平位移、沉降、土钉应力、土压力等内容,可根据实际情况有选择地进行。 该基坑自开挖至今已有八个月,车站主体结构已部分封顶。在基坑开挖过程及车站主体施工阶段,通过对基坑的监控量测,基坑位移及地面沉降等各项数据都在控制值范围之内,同时,基坑围护又经历了雨雪等恶劣天气及时间的考验,效果良好。土钉支护具有施工方便、性能可靠和突出的经济特性,同时,在土钉支护的施工过程中,对周围环境的影响很小,因此,土钉支护在地铁工程中的应用前景将十分广阔。参考文献:[1] 陈肇元等.土钉支护在基坑工程中的应用(第二版)[M].中国建筑工业出版社,2000.[2] 曾宪明等。土钉支护设计与施工手册[M].中国建筑工业出版社,2000.[3] GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S][4] JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S]
