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【摘 要】针对某实际工程,提出了土钉墙支护结构的设计方案和施工技术措施。
【关键词】土钉墙;支护结构;设计;施工技术措施
The soil nail wall to round to protect structure of design and construction
Ma Ru-xin1,Yuan Xia-wei2
(Zhejiang yujian construction group limited company Shaoxing Zhejiang 312000;
2.Shaoxing College of Letters and Science Institute Technical Faculty Shaoxing Zhejiang 312000)
【Abstract】Aim at some actual engineering, put forward soil to nail a wall to protect structure of design project and construction technique measure.
【Key words】The soil nail wall;Protect structure;Design;Construction technique measure
土钉墙作为一种性能可靠、施工简便和造价低廉的支护结构,在许多基坑开挖工程中得到了广泛的应用,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。在软土中土钉墙也出现了由于设计不当而失败的例子,本文针对某实际工程的土钉墙支护进行了设计。
1. 概述
某工程位于东部沿海地区,基坑范围内主要为硬塑粘性土,基坑深度为6m,长150m,宽20m。基础施工的工期为2个月。经分析比较,该基础适用于土钉墙支护。
2. 土钉墙支护结构的设计与计算
2.1 根据工程情况和经验,初选支护各部件的尺寸和参数。
2.1.1 土钉钢筋用HPB235、HRB335等热轧变形钢筋,直径在16~32mm范围内,本例取22mm。
2.1.2 土钉孔径在70~120mm之间,注浆强度等级不低于M10。本例取100mm。
2.1.3 土钉强度L与基坑深度H之比对非饱和土宜在0.6～1.2之间。因例为硬塑粘土,值可取低限定为0.8。
2.1.4 土钉的水平和竖向间距Sh和Sv宜在1.2~2m范围内,例中取1.5m×1.5m。
2.1.5 喷砼面层的厚度不宜小于80mm,砼强度等级不低于C20,3d不低于10MPa。面层内设置钢筋网,钢筋直径6~10,网格尺寸150~300mm。当面层厚度大于120mm时,设二层筋,例中砼厚度100mm,强度C20,钢筋网8,200×200mm。
2.1.6 土钉钻孔的向下倾斜角宜在0~20度。本例取15度。
2.2 土钉墙支护整体稳定性分析和外部整体稳定性分析。
2.2.1 土钉墙内部整体稳定性分析,是指边坡稳定性分析,指边坡土体内可能出现的破坏面发生在支护内部,并穿过全部或部分土钉。经验算内部稳定。
2.2.2 外部稳定性分析与重力式挡土墙稳定性分析相同,可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙分别验算。
2.2.3 抗水平滑动的安全系数不小于1.2,抗整体倾覆安全系数不小于1.3,且墙体底面最大竖向压力不应大于墙体作为地基持力层的地级承载力设计值的1.2倍,经验算满足要求。
2.3 土钉计算。
土钉计算只考虑土钉的受拉作用,土钉的长度除满足设计抗拉承载力的要求外,同时还应满足土钉墙内部整体稳定性的需要。
对单根土钉其抗拉承载力应满足下式要求:1.2γ0TjkTuj
式中 γ0 —基坑侧壁重要性系数
Tjk—第j根土钉受拉荷载的标准值
Tuj—第j根土钉抗拉承载力设计值
单根受拉荷载标准值:Tjk= ξ•eajkSχjSzjcosaj
式中 ξ—荷载折减系数,按下式计算:ξ=tgβk[1tgβ+k2-1tgβ]tg2(45。-2)
β—土钉墙坡与水平面的夹角;
Φk—土的内摩擦标准值;
eajk——第j根土钉的平均水平、垂直间距;
aj——第j根土钉与水平面的夹角。
对于基坑侧壁安全等级为二级的土钉抗拉承载力设计值,通过试验确定。
2.4 喷射砼面层计算。
在土体自重及地面均布荷载的作用下,喷射砼面层所受侧向压力e0按下式计算:
e0=e01 +ea
e01=0.7[0.5+(S-0.5)/5]e10.7e1
ea——地面均布荷载q引起的侧压力;
E1——土钉位置处理由土体自重产生侧压力;
S——相邻土钉水平间距和垂直间距中的较大值。
喷射砼按土钉为支座的连续板进行强度验算,验算结果满足设计要求。
3. 土钉墙支护结构的施工技术措施
3.1 施工步骤。
基坑开挖1.5m → 设置 → 排土钉并灌浆 → 挂钢筋网喷射砼面层 → 继续向下开挖并重复以上步骤至设计开挖深度。
3.2 排水设施。
3.2.1 开挖前用井点降水降低地下水位,开挖时基坑四周设置排水沟,并每20m设集水井,内置潜水泵,及时将水抽出坑外。
3.2.2 基坑四周地表加以修整并构筑明沟排水,严防地表水向下渗流。并做砼喷射护顶,并在土钉墙平面范围内地表做防水地面如图。
3.3 施工工艺。
3.3.1 开挖方式:采用分层分段开挖,每层深度1.5m,开挖长度20m。
3.3.2 对开挖的边坡进行修整,立即喷上一层薄的砂浆,凝结后再进行钻孔。在水平方向分小段间隔开挖,并将作业深度上的边坡做成斜坡,待钻孔并设置土钉后再做清坡。
3.3.3 钻孔前,根据设计要求定出孔位并作出标记及编号。成孔质量、事故处理等,并将取出的土体及时与初步设计所认定的土质加以对比,若发现有较大的偏差要及时修改土钉的设计数。
成孔的质量要求:孔距±100mm;孔径±5mm;孔深±30mm;倾角±1度
3.4 插入钢筋。
插入钢筋前要进行清孔检查,若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土应立即处理。土钉钢筋置入孔中前,要先在钢筋上安装对中定位支架,以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm。
3.5 注浆。
注浆前验收土钉钢筋质量,合格后再注浆,注浆采用低压注浆,在孔口设置止浆塞,注满后保持压力3~5min。注浆过程中注浆导管口始终在浆体表面以下,以保证孔中气体能全部逸出。注浆材料为水灰比0.5的水泥浆。
3.6 喷第二道面层。
3.6.1 喷砼前先按设计要求绑扎、固定钢筋网,内层钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定保护层厚度。网格允许偏差±10mm,钢筋网搭接长度不小于200mm,搭焊则焊接长度不小于网片直径的10倍。
3.6.2 土钉与面层钢筋网的连接可通过垫板、螺帽及土钉端部螺纹杆固定。垫板钢板厚8~10mm,尺寸为200mm×200mm-300mm×300mm。垫板下空隙需先用高强水泥砂浆填实,待砂浆达一定强度后方可旋紧螺帽以固定土钉。
3.6.3 喷射砼前应对机械设备、风、水管路和电路进行全面检查和试运转。
3.7 养护。
面层喷射砼终凝后2小时应喷水养护,养护时间为3~7d。
参考文献
[1] 建筑施工手册(第四版).北京:中国建筑工业出版社,2003
[2] JGJ79-91建筑地基处理技术规范北京中国建筑工业出版社2000
[文章编号]1006-7619(2010)06-25-583
[作者简介] 马如兴(1956.12-):男,藉贯:浙江 绍兴,工作单位:浙江禹建建设集团有限公司,工程师职称,研究方向:建筑工程施工与管理。
【关键词】土钉墙;支护结构;设计;施工技术措施
The soil nail wall to round to protect structure of design and construction
Ma Ru-xin1,Yuan Xia-wei2
(Zhejiang yujian construction group limited company Shaoxing Zhejiang 312000;
2.Shaoxing College of Letters and Science Institute Technical Faculty Shaoxing Zhejiang 312000)
【Abstract】Aim at some actual engineering, put forward soil to nail a wall to protect structure of design project and construction technique measure.
【Key words】The soil nail wall;Protect structure;Design;Construction technique measure
土钉墙作为一种性能可靠、施工简便和造价低廉的支护结构,在许多基坑开挖工程中得到了广泛的应用,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。在软土中土钉墙也出现了由于设计不当而失败的例子,本文针对某实际工程的土钉墙支护进行了设计。
1. 概述
某工程位于东部沿海地区,基坑范围内主要为硬塑粘性土,基坑深度为6m,长150m,宽20m。基础施工的工期为2个月。经分析比较,该基础适用于土钉墙支护。
2. 土钉墙支护结构的设计与计算
2.1 根据工程情况和经验,初选支护各部件的尺寸和参数。
2.1.1 土钉钢筋用HPB235、HRB335等热轧变形钢筋,直径在16~32mm范围内,本例取22mm。
2.1.2 土钉孔径在70~120mm之间,注浆强度等级不低于M10。本例取100mm。
2.1.3 土钉强度L与基坑深度H之比对非饱和土宜在0.6～1.2之间。因例为硬塑粘土,值可取低限定为0.8。
2.1.4 土钉的水平和竖向间距Sh和Sv宜在1.2~2m范围内,例中取1.5m×1.5m。
2.1.5 喷砼面层的厚度不宜小于80mm,砼强度等级不低于C20,3d不低于10MPa。面层内设置钢筋网,钢筋直径6~10,网格尺寸150~300mm。当面层厚度大于120mm时,设二层筋,例中砼厚度100mm,强度C20,钢筋网8,200×200mm。
2.1.6 土钉钻孔的向下倾斜角宜在0~20度。本例取15度。
2.2 土钉墙支护整体稳定性分析和外部整体稳定性分析。
2.2.1 土钉墙内部整体稳定性分析,是指边坡稳定性分析,指边坡土体内可能出现的破坏面发生在支护内部,并穿过全部或部分土钉。经验算内部稳定。
2.2.2 外部稳定性分析与重力式挡土墙稳定性分析相同,可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙分别验算。
2.2.3 抗水平滑动的安全系数不小于1.2,抗整体倾覆安全系数不小于1.3,且墙体底面最大竖向压力不应大于墙体作为地基持力层的地级承载力设计值的1.2倍,经验算满足要求。
2.3 土钉计算。
土钉计算只考虑土钉的受拉作用,土钉的长度除满足设计抗拉承载力的要求外,同时还应满足土钉墙内部整体稳定性的需要。
对单根土钉其抗拉承载力应满足下式要求:1.2γ0TjkTuj
式中 γ0 —基坑侧壁重要性系数
Tjk—第j根土钉受拉荷载的标准值
Tuj—第j根土钉抗拉承载力设计值
单根受拉荷载标准值:Tjk= ξ•eajkSχjSzjcosaj
式中 ξ—荷载折减系数,按下式计算:ξ=tgβk[1tgβ+k2-1tgβ]tg2(45。-2)
β—土钉墙坡与水平面的夹角;
Φk—土的内摩擦标准值;
eajk——第j根土钉的平均水平、垂直间距;
aj——第j根土钉与水平面的夹角。
对于基坑侧壁安全等级为二级的土钉抗拉承载力设计值,通过试验确定。
2.4 喷射砼面层计算。
在土体自重及地面均布荷载的作用下,喷射砼面层所受侧向压力e0按下式计算:
e0=e01 +ea
e01=0.7[0.5+(S-0.5)/5]e10.7e1
ea——地面均布荷载q引起的侧压力;
E1——土钉位置处理由土体自重产生侧压力;
S——相邻土钉水平间距和垂直间距中的较大值。
喷射砼按土钉为支座的连续板进行强度验算,验算结果满足设计要求。
3. 土钉墙支护结构的施工技术措施
3.1 施工步骤。
基坑开挖1.5m → 设置 → 排土钉并灌浆 → 挂钢筋网喷射砼面层 → 继续向下开挖并重复以上步骤至设计开挖深度。
3.2 排水设施。
3.2.1 开挖前用井点降水降低地下水位,开挖时基坑四周设置排水沟,并每20m设集水井,内置潜水泵,及时将水抽出坑外。
3.2.2 基坑四周地表加以修整并构筑明沟排水,严防地表水向下渗流。并做砼喷射护顶,并在土钉墙平面范围内地表做防水地面如图。
3.3 施工工艺。
3.3.1 开挖方式:采用分层分段开挖,每层深度1.5m,开挖长度20m。
3.3.2 对开挖的边坡进行修整,立即喷上一层薄的砂浆,凝结后再进行钻孔。在水平方向分小段间隔开挖,并将作业深度上的边坡做成斜坡,待钻孔并设置土钉后再做清坡。
3.3.3 钻孔前,根据设计要求定出孔位并作出标记及编号。成孔质量、事故处理等,并将取出的土体及时与初步设计所认定的土质加以对比,若发现有较大的偏差要及时修改土钉的设计数。
成孔的质量要求:孔距±100mm;孔径±5mm;孔深±30mm;倾角±1度
3.4 插入钢筋。
插入钢筋前要进行清孔检查,若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土应立即处理。土钉钢筋置入孔中前,要先在钢筋上安装对中定位支架,以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm。
3.5 注浆。
注浆前验收土钉钢筋质量,合格后再注浆,注浆采用低压注浆,在孔口设置止浆塞,注满后保持压力3~5min。注浆过程中注浆导管口始终在浆体表面以下,以保证孔中气体能全部逸出。注浆材料为水灰比0.5的水泥浆。
3.6 喷第二道面层。
3.6.1 喷砼前先按设计要求绑扎、固定钢筋网,内层钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定保护层厚度。网格允许偏差±10mm,钢筋网搭接长度不小于200mm,搭焊则焊接长度不小于网片直径的10倍。
3.6.2 土钉与面层钢筋网的连接可通过垫板、螺帽及土钉端部螺纹杆固定。垫板钢板厚8~10mm,尺寸为200mm×200mm-300mm×300mm。垫板下空隙需先用高强水泥砂浆填实,待砂浆达一定强度后方可旋紧螺帽以固定土钉。
3.6.3 喷射砼前应对机械设备、风、水管路和电路进行全面检查和试运转。
3.7 养护。
面层喷射砼终凝后2小时应喷水养护,养护时间为3~7d。
参考文献
[1] 建筑施工手册(第四版).北京:中国建筑工业出版社,2003
[2] JGJ79-91建筑地基处理技术规范北京中国建筑工业出版社2000
[文章编号]1006-7619(2010)06-25-583
[作者简介] 马如兴(1956.12-):男,藉贯:浙江 绍兴,工作单位:浙江禹建建设集团有限公司,工程师职称,研究方向:建筑工程施工与管理。