摘要:本文从适用范围、工艺流程、施工方法等方面分析钢花管土钉墙支护施工技术的应用,相关技术进行探讨。
关键词:钢花管 土钉墙支护 注浆
钢花管支护是土钉墙支护结构的一种方法。施工时,在钢管中部及尾部设置注浆孔成为钢花管,直接打入土中后压灌水泥浆形成土钉。钢花管注浆土钉具有直接打入钉的优点且抗拔力较高,特别适合于成孔困难的淤泥、淤泥质土等软弱土层、各种填土及砂土,在我国南方地区应用较为广泛。
1.基本概况
1.1场区水文地质条件
根据《勘察报告》,结合场地试开挖情况,基坑支护设计时,考虑是否需要考虑截、排水措施。
1.2场区岩土条件
上覆土层为第四系杂填土、淤泥质土、黏土,下伏基岩为泥盆系上统锡矿山组灰岩,现对该场地地层自上而下分述如下:
1.3.1杂填土(Qml):褐色,黄褐色,杂色,稍湿,由黏性土、碎石、灰岩块石、建筑垃圾等填成,为新近填土,结构松散,欠压实,尚未完成自重固结。该层分布于场地大部分地方,厚度差异较大,厚度在0.90-19.50m之间。
1.3.2淤泥质土(Qh):黑色,黑褐色,由黏性土和有机质组成,局部可见植物根茎,有腥嗅味,呈软塑状态。该层分布于场地部分地方,厚度在0.60-3.00m之间。
1.3.3黏土(Qel):黄褐色,黄色,由黏性土组成,为单层结构,渗透性弱,土层切面较光滑,韧性中等,干强度较大,呈可塑状态。该层分布于整个场地,厚度在1.10-9.70m之间。
1.3.4灰岩(D3x):灰色,灰黑色,隐晶质结构,中厚层状构造,矿物成分为碳酸钙,方解石石脉发育,脉幅1-12mm,节理裂隙发育,岩溶微发育。岩质较硬,锤击声较脆,有回弹,无凹痕,较难击碎。岩体较完整,岩芯多呈短柱状、柱状,少量呈块状,碎块状,为微风化较硬岩石。岩石质量指标RQD=77-82,岩体基本质量等级为III类。该层分布于整个场地,揭露厚度在5.00—13.10m之间。
2.基坑支护形式选择
本基坑侧壁安全等级为二级,重要性系数γ为1.0,属临时性基坑支护,设计使用年限≤2年。
根据场地地质情况及基坑周边环境,基坑分为AB段、CD段、DEFG段、GH段、HA段,HA段采用了钢花管土钉墙支护形式,本文就是依托该处的施工实践所作的技术总结。HA段具体支护形式如下(详见基坑支护设计施工图):
HA段支护高度为9.8m,有一定的放坡空间,故采用分级放坡+钢花管土钉支护形式,坡比为1:1.5,第一级高5.9m,四排土钉,土钉长12m,第二级高3.9m,两排土钉,土钉长9m,台阶标高为负一层地下室底标高。
3、工艺原理
钢花管土钉支护的基本原理是借助于加固材料在主动区(滑动区)所产生的拉力传到阻抗区以增加滑动面上的垂直应力,进而提高土层的抗剪强度,且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力,产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动,达到稳定开挖面的目的。即基坑土体开挖时所产生的不平衡主动区土压力通过混凝土面层和钢花管锚固体,最终均由钢花管锚杆承担,开挖边坡的基坑抗隆起及整体稳定性亦通过钢花管土钉对土体的加固来实现。
4、工艺流程
场地平整→基坑定位放线→边坡土方开挖→土钉定位放线→钢花管制作→锤击钢花管至设计深度→压力灌浆→挂网、焊接加强筋及锚固→喷射混凝土→养护→边坡土方开挖→循环下一层钢花管土钉施工→土方开挖到坑底
5、施工方法
5.1边坡土方开挖
先开挖第一层土方,开挖深度为第一道土钉下500mm左右。完成第一步土钉墙支护且砼强度达到设计强度80%后再继续开挖下一层土方。根据施工工艺,土方开挖需与钢花管土钉配合施工,每步均开挖至相应的钢花管土钉下500mm左右位置。
边坡采用反铲挖土机挖土,坡面预留50~100mm厚的土层由人工清理修坡。
土方开挖的顺序必须与设计工况保持一致,分层、分段、对称、均衡地开挖。为确保支护体系施工质量,加快施工進度,土方开挖应与土钉墙支护施工密切配合。
5.2钢花管土钉定位放线
钢花管土钉双向间距@1600,在边坡上呈梅花型布置,由测量人员按设计图纸准确放出每一个钢花管土钉的位置。
5.3钢花管制作
本工程钢花管采用Φ48钢管,壁厚为3.5mm。钢花管入土端加工成桩尖状。钢花管前端2/3全长范围内设注浆孔,孔径8mm,对向布置,间距@500mm。为防止入土过程中土体封闭钢花管孔眼,采用L25×3角钢制作成倒刺,按间距@500mm沿全长呈螺旋状设置,焊牢在钢花管上。
5.4锤击钢花管至设计深度
按设计角度,采用冲击锤或土钉机将钢花管击打入土中,达到设计长度,并保证位置准确。当钢花管长度超过6m时,管段间采用中线对齐满焊连接,搭接位置加焊3Φ16钢筋做加强处理。
5.5压力注浆
注浆材料选用水灰比为0.4~0.5的纯水泥浆,水泥采用标号为32.5R的复合硅酸盐水泥,要求每米水泥掺入量不少于25kg,注浆体强度为20MPa。
压力注浆采用注浆泵,通过高压注浆管和钢花管头连接。注浆压力不小于0.6MPa。注浆时,采用低压漫灌的工艺连续灌浆,当灌浆压力达到0.8MPa时,稳压灌浆5min,即可停止灌浆。
5.6挂网、焊接加强筋及锚固
绑扎单层钢筋网片φ6@200×200,预留下步搭接筋,搭接长度不小于300mm,钢筋网绑扎误差不得大于±20mm,加强筋为2φ14与钢筋网片绑扎。加强筋与钢花管头采用双L筋焊接牢固。