土钉墙技术在砂垫层地基基坑围护中的应用

自20世纪70年代以来，土钉墙施工技术因其成本较低、工期较短、安全可靠，基本满足基坑稳定和变形的要求，在边坡工程和基坑工程中得到了广泛的认可和应用。1997年，我国制定了相应的标准《基坑土钉支护技术规范》。由于土钉墙对地层的依赖性很强，通常只适用于地下水位低、自力性好的地层。在高水位的软土地层中，由于其自身依赖性差，容易产生流砂和管涌。特别是上海、福州等东南沿海城市，地层为冲积地层，主要为饱和粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土等。单纯的土钉墙不能满足基坑围护的安全性。因此，近年来，通过科研人员和工程技术人员在各种基坑支护工程中的理论设计研究和实践分析研究，总结出一种新的土钉墙施工技术——复合土钉墙支护，其理论设计正在通过更多的工程实践得到完善。
关键词:基坑支护现场施工
1。简介
目前工程中常用的复合土钉墙支护主要是水泥土搅拌桩和土钉墙的组合。原理是:水泥土搅拌桩加固土体，解决土体自力性、抗水性和喷射面与土体的粘结问题；采用水平压密注浆和二次压力注浆解决土体加固和土钉隆起问题；搅拌桩相对较深的插入深度解决了坑底抗浮、管涌和渗漏问题，形成了由防渗帷幕、超前支护和土钉组成的复合土钉支护。因此，复合土钉墙适用于砂土、粉土、粘性土、淤泥质土和淤泥质土。在上海的各种地层中，都有使用复合土钉墙的成功工程实例。
二。项目概述
青浦第二水厂位于青浦区西南角的西大营河上。本工程由16个单体组成，包括沉淀池、过滤池、废水池、清水池等大型水池构筑物，均采用砂垫层填筑基础，基础为大板筏基础。砂垫层基础标高为-5m，大筏基础标高为-0.3m，砂垫层厚度为4.7m。西班牙德利曼公司负责本工程所有安装系统设计和设备供应。由于系统图纸绘制较晚，沉淀池和过滤池结构完成后，国外设计要求在两个单体中间基础增加一根1000mm排泥管，排泥管埋深为-3.8m，在排泥管长度方向每隔15m设置一个阀门井。为了埋设排泥管，必须在沉淀池和过滤池之间的砂垫层基础上开挖沟槽。地下水位高，为-0.7m；砂垫层采用中粗砂，密度为1.65t/m3。所以基坑都在砂垫层地基中，在水头压差的作用下容易产生流砂和管涌。在基坑边两个单体自重荷载的作用下，砂土没有自立的可能，容易坍塌。因此，在这种基础中，基坑围护的方案选择非常谨慎。
三。基坑支护方案
根据基坑支护的功能特点和本工程的实际情况，首先考虑砂垫层的土体加固，加固范围在开挖面周围。通过土体加固，一方面将加固土体的渗透系数降低到10-5~10-8cm/sec，保证了土体的抗渗性；一方面，加固土的强度可以达到1Mpa以上，保证了土的自立性和强度。由于沉淀池与过滤池之间的距离只有4m，上部空高度只有2.7m左右，基坑周边没有大型打桩机场地，无法采用灌注桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩等施工工艺加固砂垫层地基。采用双液注浆是可行的，浆液和砂凝结固化成为强度和抗渗性良好的水泥砂浆块。鉴于地下水位高，砂的渗透性好，为保证注浆效果，决定采用分层压密注浆技术加固砂垫层地基。考虑场地限制和造价，决定采用土钉墙作为基坑支护形式:土钉沿深度方向布置三排，间距1m，采用梅花型布置；土钉长度6.5m，采用48 * 3.5mm焊接钢管。
从某种意义上说，分层压密注浆与土钉墙的联合应用形成了一种新型的复合土钉支护。
四。基坑支护施工
复合土钉墙施工工艺:
1。分层压密灌浆
(1)定位放线:根据设计方案，确定分层压密灌浆的孔位，并用短钢筋标出；
(2)钻孔:孔位确定后，钻机就位并安放稳固，然后开始钻孔，采用干钻法，直径50mm；
(3)注浆:钻头达到设计标高后，将钻杆(ф 50无缝钢管)上部与注浆泵连接，从底部开始注浆，通过液压注浆泵将水泥浆注入土中；钻头呈花筒状，顶端封闭，周围开有直径8毫米的灌浆孔。每层灌浆完成后，提升钻杆0.3m，拔出并注入至孔口，拔出钻头，封孔，等待坐封；
(4)养护:养护时间为28天，土钉墙灌浆后28天即可开始施工。开挖前，使用静力触探方法检测灌浆和固体的抗压强度。
2。土钉墙施工
(1)放线:根据设计图纸，确定基坑开挖边界线，用木桩和石灰标出开挖线。
(2)土方开挖:分三次进行，第一次至-1.8m，第二次至-2.8m，第三次至-3.8m，边开挖边支护，分层开挖、分层支护。土方开挖必须与支护施工紧密配合，上一层土钉灌浆完成1天以上后，方可开挖下一层边坡。开挖时，铲头不得撞击网墙和钉头，开挖过程与土钉墙施工形成循环作业；
(3)修坡:要求修坡以保证喷射混凝土的质量；
(4)土钉的制作和成孔:按设计方案制作土钉。在钢管周围打灌浆孔，直径8 mm，孔在钢管上呈螺旋状排列，间距50 mm，钢管口1m范围内无灌浆孔，钢管端部封闭。根据设计图纸要求，用空压机驱动冲击器，将土钉的位置、间距和角度分段焊入土中；
(5)钢筋网准备:将φ6.5钢筋调直，按设计间距绑扎钢筋网片。土钉钻孔后，用φ 16螺纹拉结筋和井字钢筋将端头焊接压在钢筋网上，使钢筋网和土钉连为一体。与土钉钢筋和接触钢筋焊接连接，焊缝长度满足规范要求。网片的绑扎长度和相邻搭接接头的交错长度符合规范要求。如果不能满足规范要求，必须用电焊焊牢。
(6)喷射混凝土:土方开挖和边坡修复后，钢筋网焊接后，喷射混凝土。一次喷射总厚度≥100mm，石子粒径为5~10mm，粒径< < 12mm，专用喷射混凝土速凝剂含量不得小于5%。每层与每段之间的喷射混凝土施工搭接前，清除搭接处的污垢和其它杂质，以保证喷射混凝土的良好搭接和不漏水的喷射混凝土质量。
(7)土钉灌浆:表面喷射混凝土达到一定强度后，方可进行灌浆。对于土钉注浆，注浆前将注浆管插入土钉底部，从土钉底部注浆，边注浆边拔出注浆管，然后在孔口进行压力注浆。水泥浆按设计混合，充分搅拌，用细筛过滤，然后用挤压泵注入。土钉的注浆通过两个方面控制，一是注浆压力控制在0.1Mpa，二是单管注浆量控制在80 L左右，为防止土钉末端渗水，在土钉成孔后，喷射混凝土前，土钉周围用粘土和水泥袋夯实。喷射混凝土时，土头喷射密实，可避免土钉头渗水。
五、基坑监测
信息化施工是基坑支护新技术——土钉墙支护技术的一个特点。为了保证基坑安全，不影响周围建筑物，要求在开挖和支护施工的全过程中随时掌握边坡的动态变化，因此有必要在支护施工过程中实施信息化施工。并通过修改设计|考试|将获得的信息反馈到施工工作中来指导施工。根据三级基坑的要求，测量内容主要是位移和沉降，数据如下:
1。基坑边坡监测:沿基坑周边布置水平位移观测点和沉降观测点，每2米布置1个。水平位移值仅为3.5毫米，沉降值为7.2毫米。土钉墙施工4天后，位移和沉降趋于稳定。
2。沉淀池和过滤器的监测:沿沉淀池和过滤器上口每隔2米布置1个沉降观测点，池壁坑面每隔5米布置1个位移观测点。沉降值为2.8毫米，无位移。
3。开挖前，静力触探法测得注浆加固体的平均抗压强度为1.78Mpa，证明分层压密注浆加固砂垫层是成功的，加固后的水泥砂浆块强度达到设计预计的1 Mpa强度。六。结论1。根据不同的工况和地质条件，选择合适的形式是基坑支护设计的原则。无论是重力式挡土墙还是非重力式挡土墙，基坑支护的本质点都是为了坑内安全施工而止水挡土，只是采用的计算方法和施工工艺不同。
2。分层压密注浆成功解决了砂垫层中砂的加固问题，使砂和双液浆凝结凝固成砂浆块，既保证了地基的强度，又形成了较为密实的防水帷幕。
3。土钉墙成功地解决了基坑边坡的强度和稳定性问题。它的工期短，与挖同时进行，很少占一个独立的工期。开挖和土钉均分层分块施工，充分发挥土空的支护作用，并在开挖后几小时内封闭，及时约束边坡的位移和变形。
4。可以看出，该工程采用分层压密注浆和土钉墙相结合的新型复合土钉支护，位移和变形较小，为基坑施工提供了安全保障，是一种成功的基坑支护体系。
5。该支护体系造价低廉，仅为水泥土搅拌桩土钉墙造价的75%，值得在其他浅基坑中推广应用。