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1.基坑支护体系的作用 基坑支护体系是提供基坑土方开挖和地下结构工程施工作业的空间,并控制土方开挖 和地下结构工程施工对周边环境可能造成的不良影响。 2.基坑支护体系的要求 (1)在土方开挖和地下结构工程施工过程中,基坑周边土体保持稳定,提供足够的土 方开挖和地下结构工程施工的空间,而且支护结构的变形也不会影响土方开挖和地下结构 工程施工。 (2)土方开挖和地下结构工程施工范围内的地下水位降至有利于土方开挖和地下结构 工程施工的水位。 (3)控制支护体系的变形,控制坑外地基中的地下水位,控制由支护结构的变形、基 坑挖土卸载回弹、坑内外地下水位变化、抽水可能造成的土体流失等原因造成的基坑周围 地基的附加沉降和附加水平位移。 (4)当基坑紧邻市政道路、管线、周边建(构)筑物时,应严格控制基坑支护结构可 能产生的变形,严格控制坑内外地基中地下水位可能产生的变化范围。 (5)对基坑支护结构允许产生的变形量和坑内外地基中地下水位允许的变化范围应根 据基坑周围环境保护要求确定。
4.1.2 基坑支护体系的施工要点
(1)施工前应熟悉支护体系图纸、周边环境及各种计算工况,掌握开挖和支护设置的 方式、形式及周围环境保护要求。 (2)施工参数与地层条件匹配,结合土层特点选取合适的施工机械和施工方法,配置 合适的动力设各,调整施工参数,必要时配以合理辅助措施,使施工质量满足设计要求。 如在硬黏土区域施工搅拌桩应采用大功率电机,在浅层松散砂土施工搅拌桩、地下连续墙 可辅助低掺量搅拌桩地基加固等。 (3)注意施工对周边环境的影响,许多支护结构施工本身对周边环境的影响很大,如 搅拌桩或高压旋喷桩施工时引起的孔隙水压力上升、地下连续墙的水平位移等,有些变形 甚至超过基坑开挖造成的影响,因此施工时应针对各种工艺特点,严格控制施工参数,防 止出现“未挖先报警”现象。 (4)施工连贯性和整体性。工程经验表明,施工参数合理,现场条件合适,施工连 贯,一气呵成的支护体系往往施工质量稳定,质量缺陷和安全问题较少;事先准备不充 分,计划安排不合理,或现场限制较多,往往造成施工冷缝、强度质量不稳定、少打漏作 现象,成为开挖阶段的隐患。 (5)施工质量和安全及时检验与控制。施工阶段及时检验施工质量和安全有利于及时 发现问题并补救,调整后期施工参数,加强监控措施,防止整个支护体系质量问题和安全 隐患。施工过程控制是确保支护体系质量和安全最为关键的环节。
4。1.3 基坑支护体系的安全规定
(1)基坑工程施工前应根据设计文件,结合现场条件和周边环境保护要求、气候等情 况,编制支护结构施工方案。临水基坑施工方案应根据波浪、潮位等对施工的影响进行编 制,并应符合防汛主管部门的相关规定。 (2)基坑支护结构施工应与降水、开挖相互协调,各工况和工序应符合设计要求。 (3)基坑支护结构施工与拆除不应影响主体结构、邻近地下设施与周围建(构)筑物 等的正常使用,必要时应采取减少不利影响的措施。 (砼)支护结构施工前应进行试验性施工,并应评估施工工艺和各项参数对基坑及周边 环境的影响程度;应根据试验结果调整参数、主法或反馈修改设计方案。 (5)支护结构施工和开挖过程中,应对支护结构自身、已施工的主体结构和邻近道 路、市政管线、地下设施、周围建(构)筑物等进行施工监测,施工单位应采用信息施工 法配合设计单位采用动态设计法,及时调整施工方法及预防风险措施,并可通过采用设置 隔离桩、加固既有建筑地基基础、反压与配合降水纠偏等技术措施,控制邻近建(构)筑 物产生过大的不均匀沉降。 (6)施工现场道路布置、材料堆放、车辆行走路线等应符合设计荷载控制要求;当设 置施工栈桥时,应按设计文件编制施工栈桥的施工、使用及保护方案。 (7)当遇有可能产生相互影响的邻近工程进行桩基施工、基坑开挖、边坡工程、盾构 顶进、爆破等施工作业时,应确定相互间合理的施工顺序和方法,必要时应采取措施减少 相互影响。 (8)遇有雷雨、6级以上大风等恶劣天气时,应暂停施工,并应对现场的人员、设 各、材料等采取相应的保护措施。 护等。
4。2。2 土钉墙支护的特点
1)与其他支护类型相比,土钉墙具有以下一些特点或优点: (1)能合理利用土体的自稳能力,将土体作为支护结构不可分割的部分,结构合理。 (2)结构轻型,柔性大,有良好的抗振性和延性,破坏前有变形发展过程。 (3)密封性好,完全将土坡表面覆盖,没有裸露土方,阻止或限制了地下水从边坡表 面渗出,防止了水土流失及雨水、地下水对边坡的冲刷侵蚀。 (4)土钉数量众多,靠群体作用,即便个别土钉有质量问题或失效对整体影响也不大。 (5)施工所需场地小,移动灵活,支护结构基本不单独占用空间,能贴近已有建筑物 开挖,这是桩、墙等支护难以做到的,故在施工场地狭小、建筑距离近、大型护坡施工设 各没有足够工作面等情况下,显示出独特的优越性。 (6)施工速度快。土钉墙随土方开挖施工,分层分段进行,与土方开挖基本能同步, 不需养护或单独占用施工工期,故多数情况下施工速度较其他支护结构快。 (7)施工设各及工艺简单,不需要复杂的技术和大型机具,施工对周围环境干扰小。 (8)材料用量及工程量较少,工程造价较低。据国内外资料分析,土钉墙工程造价比 其他类型支挡结构一般低1/5~1/3。 2)复合土钉墙的特点如下: 复合土钉墙机动灵活,可与多种技术并用,具有基本型土钉墙的全部优点,又克服了 其大多缺陷,大大拓宽了土钉墙的应用范围,得到了广泛的工程应用。目前,通常在基坑 开挖不深、地质条件及周边环境较为简单的情况下使用土钉墙,更多时候采用的是复合土 钉墙。复合土钉墙的主要特点有: (1)与土钉墙相比,对土层的适用性更广、更强,几乎可适用于各种土层,如杂填 土、新近填土、砂砾层、软土等;整体稳定性、抗隆起及抗渗流等各种稳定性大大提高, 基坑风险相应降低;增加了支护深度;能够有效地控制基坑的水平位移等变形。 (2)与桩锚、桩撑等传统支护手段相比,保持了土钉墙造价低、工期快、施工方便、 机械设备简单等优点。
4.2.3 土钉墙支护施工工艺
1.土钉墙施工流程 土钉墙的施工流程一般为:开挖工作面9修整坡面9喷射第一层混凝土9土钉定位9
钻孔→清孔艹制作、安装土钉9浆液制各、注浆→加工钢筋、绑扎钢筋网9安装泄水管→ 喷射第二层混凝土今养护→开挖下一层工作面,重复以上工作直到完成。 打人钢管注浆型土钉没有钻孔清孔过程,直接用机械或人工打人。 复合土钉墙的施工流程一般为:止水帷幕或微型桩施工→开挖工作面9土钉及锚杆施 工9安装钢筋网及绑扎腰梁钢筋笼9喷射混凝土面层及腰梁→混凝土面层及腰梁养护9锚 杆张拉→开挖下一层工作面,重复以上工作直到完成。 土钉施工与其他工序,如降水、土方开挖相互交叉,各工序之间密切协调、合理安 排,不仅能提高施工效率,更能确保工程安全。 土钉墙施工应按顺序分层开挖,在完成上层作业面的土钉与喷射混凝土以前,不得进 行下一层的开挖,上一层土钉墙施工完成后,应按设计要求或间隔不少于48h后方可开挖 下一层土方。 开挖深度和作业顺序应保证裸露边坡能在规定的时间内保持自立。当用机械进行土方 作业时,严禁边壁超挖或造成边壁土体松动。基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削 清坡,以保证边坡平整。 2.土钉成孔 应根据地质条件、周边环境、设计参数、工期要求、工程造价等综合选用适合的成孔 机械设备及方法。钻孔注浆土钉成孔方式可分为人工洛阳铲掏孔及机械成孔,机械成孔有 回转钻进、螺旋钻进、冲击钻进等方式。 成孔方式分干法及湿法两类,需靠水力成孔或泥浆护壁的成孔方式为湿法,不需要时 则为干法。孔壁“抹光”会降低浆土的粘结作用,经验表明,泥浆护壁土钉达到一定长度 后,在各种土层中能提供的抗拔承载力最大约⒛0kN。故湿法成孔或地下水丰富采用回转 或冲击回转方式成孔时,不宜采用膨润土或其他悬浮泥浆做钻进护壁,宜采用套管跟进方 式成孔。成孔时应做好成孔记录,当根据孔内出土性状判断土质与原勘察报告不符合时, 应及时通知相关单位处理。因遇障碍物需调整孔位时,宜将废孔注浆处理。 3.浆液制各及注浆 拌合水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的物质,不得使用污水。一般情况下,适 合饮用的水均可作为拌合水。如果拌制水泥砂浆,应采用细砂,最大粒径不大于2.0mm, 灰砂重量比为1:1~1:0.5。砂中含泥量不应大于5%,各种有害物质含量不宜大于3%。 水泥净浆及砂浆的水灰比宜为0。4~O。6。水泥和砂子按重量计算。应避免人工拌浆,机械 搅拌浆液时间一般不应小于2min,要拌合均匀。水泥浆应随拌随用,一次拌合好的浆液 应在初凝前用完,一般不超过2h,在使用前应不断缓慢拌动。要防止石块、杂物混人注 浆中。 开始注浆前或中途停止超过30min时,应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。钻孔 注浆土钉通常采用简便的重力式注浆。将金属管或PVC管注浆管插人孔内,管口离孔底 200~500mm时,启动注浆泵开始送浆,因孔洞倾斜,浆液可靠重力填满全孔,孔口快溢 浆时拔管,边拔边送浆。水泥浆凝结硬化后会产生干缩,在孔口要二次甚至多次补浆。重 力式注浆不可太快,防止喷浆及孔内残留气孔。钢管注浆土钉注浆压力不宜小于O.6MPa, 且应增加稳压时间。若久注不满,在排除水泥浆渗人地下管道或冒出地表等情况后,可采 用间歇注浆法,即暂停一段时间,待已注人浆液初凝后再次注浆。 4.面层施工顺序 因施工不便及造价较高等原因,基坑工程中不采用预制钢筋混凝土面层,基本上都采 用喷射混凝土面层,坡面较缓、工程量不大等情况下有时也采用现浇方法,或水泥砂浆抹 面。一般要求喷射混凝土分两次完成,先喷射底层混凝土,再施打土钉,之后安装钢筋 网,最后喷射表层混凝土。土质较好或喷射厚度较薄时,也可先铺设钢筋网,之后一次喷 射而成。如果设置两层钢筋网,则要求分三次喷射,先喷射底层混凝土,施打土钉,设置 底层钢筋网,再喷射中间层混凝土,将底层钢筋网完全埋人,最后敷设表层钢筋网,喷射 表层混凝土。先喷射底层混凝土再施打土钉时,土钉成孔过程中会有泥浆或泥土从孔口淌 出散落,附着在喷射混凝土表面,需要洗净,否则会影响与表层混凝土的粘结。 5.安装钢筋网 当设计和配置的钢筋网对喷射混凝土工作干扰最小时,才能获得最致密的喷射混凝 土。应尽可能使用直径较小的钢筋。必须采用大直径钢筋时,应特别注意用混凝土把钢筋 握裹好。钢筋网一般现场绑扎接长,应当搭接一定长度,通常150≈3O0mm。也可焊接, 搭接长度应不小于10倍钢筋直径。钢筋网在坡顶向外延伸-段距离,用通长钢筋压顶固 定,喷射混凝土后形成护顶。 设置两层钢筋网时,如果混凝土只一次喷射、不分三次,则两层网筋位置不应前后重 叠,而应错开放置,以免影响混凝土密实。钢筋网与受喷面的距离不应小于两倍最大骨料 粒径,一般为⒛~幻mm。通常用插人受喷面土体中的短钢筋固定钢筋网,如果采用一次 喷射法,应该在钢筋网与受喷面之间设置垫块以形成保护层,短钢筋及限位垫块间距一般 为0.5~2。Om。钢筋网片应与土钉、加强筋、固定短钢筋及限位垫块连接牢固,喷射混凝 土时钢筋网在拌合料冲击下不应有较大晃动。 6.安装连接件 连接件施工顺序一般为:土钉置放、注浆9敷设钢筋网片→安装加强钢筋→安装钉头 筋今喷射混凝土。加强钢筋应压紧钢筋网片后与钉头焊接,钉头筋应压紧加强筋后与钉头 焊接。有一种做法,在土钉筋杆置人孔洞之前就先焊上钉头筋,之后再安装钢筋网及加强 筋,但是不建议这样做,因为加强筋很难与钉头筋紧密接触。 7.喷射混凝土工艺类别及特点 喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气作为动力,将按设计配合比制各好的拌合 料,通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土不是 依靠振动来捣实混凝土,而是在高速喷射时,由水泥与骨料的反复连续撞击而使混凝土压 密,同时又因水灰比较小(一般0.4~O。45),所以具有较高的力学强度和良好的耐久性。 喷射法施工时可在拌合料中方便地加入各种外加剂和外掺料,可大大改善混凝土的性能。 喷射混凝土按施工工艺分为干喷、湿喷及水泥裹砂三种形式。 (1)干喷法。干喷法将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀,然后装人喷射机,用压 缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷嘴,并与压力水混合后进行喷射。 (2)湿喷法。湿喷法将骨料、水泥和水按设计比例拌合均匀,用湿式喷射机压送到喷 头处,再在喷头上添加速凝剂后喷出。 (3)工程中还有半湿式喷射及潮式喷射等形式,其本质上仍为干式喷射。为了将湿法 喷射的优点引人干喷法中,有时采用在喷嘴前几米的管路处预先加水的喷射方法,此为半
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