土釘支護技術在地鐵工程中的應用摘 要:土釘支護技術在地鐵工程中的應用及技術要點。關鍵詞:土釘支護;地鐵;抗拔力1前言 土釘支護結構是70年代發展起來的用于土體開挖和穩定邊坡的一種新型的擋土結構。它是由被加固土體、放置在土中的土釘體及附著于坡面的混凝土面板所組成。通過在土體內設置一定長度和密度的土釘,使土釘與土共同作用,土釘依靠與土界面的粘結力、摩阻力和周圍土體形成復合土體,土釘在土體發生變形的條件下被動受力,通過其受拉作用對土體進行加固,而土釘間土體的變形則由混凝土面板約束。這樣不僅有效提高了土體的整體剛度,又彌補了土體抗剪、抗拉強度低的弱點,形成一種主動制約機制的支護結構,顯著地提高了整體穩定性,改善了土體的塑性變形和破壞性狀。 土釘支護具有施工方便、性能可靠和突出的經濟特性,同時,在土釘支護的施工過程中,對周圍環境的影響很小,因此,土釘支護被廣泛應用于基坑開挖工程中。2工程概況 某地鐵車站基坑工程位于北京海淀區,圍護結構采用土釘支護,基坑開挖深度為14m,根據建設單位提供的工程地質勘察報告,原基地為民房,現已拆除、填平,地面平坦,自然地面標高在48.49m～50.03m之間,其中與基坑開挖有關土層情況分別如下:①雜填土:雜色、主要成份為建筑、生活垃圾、含混凝土塊、粘性土。①1素填土:黃褐、灰色、中密、飽和、含磚屑。②1細紗、中砂:褐黃色,中密～密實,稍濕～濕,屬低壓縮性土,含云母、圓礫、粘土團等。⑦卵石圓礫:雜色,密實～中密,稍濕～飽和,屬低壓縮性土,亞圓形,級配好,含中砂25%～30%左右;。各土層物理力學指標見表1。
3圍護方案 基坑壁放坡坡度75度,土釘向下傾角10度、15度,長度8～16m,孔徑150mm,內設Θ 22～Θ 32鋼筋,間距1500mm×1500mm,土釘鋼筋外裹材料為M20水泥砂漿,注漿方式為低壓注漿,壓力需小于0.5MPa。在基坑壁上布設8@200mm單層雙向鋼筋網片,該網在基坑壁頂面翻邊0.8m,用 Θ22,長0.8m的短鋼筋打入土中固定,間距2m,在鋼筋網外側加焊2根16@1300加強筋,土釘頂端焊接4根 Θ22,長0.20m的井字鋼筋架,把鋼筋網固定在土釘上,在鋼筋網上噴射細石混凝土厚100mm,強度等級C25。圍護結構的典型剖面如圖1所示。4 圍護方案的實施 (1)施工工藝。按照方案要求,土釘墻圍護分兩層進行,按以下流程施工:挖土→修坡→土釘孔定位→成孔→制安土釘→配制、灌注砂漿→綁扎鋼筋網片→焊接加強筋及井字鋼筋→配制混凝土→噴射混凝土→下層挖土。 (2)主要技術及質量保證措施。為確保施工質量,保證邊坡穩定,有效控制基坑變形,在施工過程中,采取以下有效措施:a.嚴格控制挖土深度及范圍,保證放坡,不超挖,不提前開挖,避免邊坡暴露時間太長,開挖后及時修坡,以便進行下道工序。b.及時完成坡面的混凝土噴射工作。為保證能及時形成噴錨網支護,混凝土中摻速凝劑,使混凝土快速凝固。c.支護期間密切監視基坑壁的變形情況。d.在基坑開挖,逐步支護過程中,局部遇到自身強度及穩定性低的淤泥,及時掛網噴射混凝土,保證邊坡穩定。5 體會及結語 (1)土釘墻的適用性問題。一般來說,土釘墻適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土的基坑支護或邊坡加固。土釘墻宜用于深度不大于16m的基坑支護或邊坡維護,當土釘墻與有限放坡、預應力錨桿聯合使用時,深度可增加。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質土,不宜用于沒有自穩能力的淤泥和飽和軟弱土層。 (2)工程勘察問題。對于土釘支護而言,前期地下管線勘察和降水是確保基坑工程安全可靠的重要工作。 (3)設計和監測問題。正確合理的設計是保證施工質量的前提,直接影響著工程安全、工期和投資的經濟性。故設計時應根據地質勘察報告,分析場地土的性質,根據理論分析和類似工程的經驗,盡量使基坑設計結果既安全又經濟。在施工過程中,應根據發現的問題隨時調整設計參數,以保證圍護結構的穩定性,這也就同時要求在施工過程中做好監測工作,及時發現問題。監測工作主要包括水平位移、沉降、土釘應力、土壓力等內容,可根據實際情況有選擇地進行。 該基坑自開挖至今已有八個月,車站主體結構已部分封頂。在基坑開挖過程及車站主體施工階段,通過對基坑的監控量測,基坑位移及地面沉降等各項數據都在控制值范圍之內,同時,基坑圍護又經歷了雨雪等惡劣天氣及時間的考驗,效果良好。土釘支護具有施工方便、性能可靠和突出的經濟特性,同時,在土釘支護的施工過程中,對周圍環境的影響很小,因此,土釘支護在地鐵工程中的應用前景將十分廣闊。參考文獻:[1] 陳肇元等.土釘支護在基坑工程中的應用(第二版)[M].中國建筑工業出版社,2000.[2] 曾憲明等。土釘支護設計與施工手冊[M].中國建筑工業出版社,2000.[3] GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[S][4] JGJ120-99建筑基坑支護技術規程[S]
3圍護方案 基坑壁放坡坡度75度,土釘向下傾角10度、15度,長度8～16m,孔徑150mm,內設Θ 22～Θ 32鋼筋,間距1500mm×1500mm,土釘鋼筋外裹材料為M20水泥砂漿,注漿方式為低壓注漿,壓力需小于0.5MPa。在基坑壁上布設8@200mm單層雙向鋼筋網片,該網在基坑壁頂面翻邊0.8m,用 Θ22,長0.8m的短鋼筋打入土中固定,間距2m,在鋼筋網外側加焊2根16@1300加強筋,土釘頂端焊接4根 Θ22,長0.20m的井字鋼筋架,把鋼筋網固定在土釘上,在鋼筋網上噴射細石混凝土厚100mm,強度等級C25。圍護結構的典型剖面如圖1所示。4 圍護方案的實施 (1)施工工藝。按照方案要求,土釘墻圍護分兩層進行,按以下流程施工:挖土→修坡→土釘孔定位→成孔→制安土釘→配制、灌注砂漿→綁扎鋼筋網片→焊接加強筋及井字鋼筋→配制混凝土→噴射混凝土→下層挖土。 (2)主要技術及質量保證措施。為確保施工質量,保證邊坡穩定,有效控制基坑變形,在施工過程中,采取以下有效措施:a.嚴格控制挖土深度及范圍,保證放坡,不超挖,不提前開挖,避免邊坡暴露時間太長,開挖后及時修坡,以便進行下道工序。b.及時完成坡面的混凝土噴射工作。為保證能及時形成噴錨網支護,混凝土中摻速凝劑,使混凝土快速凝固。c.支護期間密切監視基坑壁的變形情況。d.在基坑開挖,逐步支護過程中,局部遇到自身強度及穩定性低的淤泥,及時掛網噴射混凝土,保證邊坡穩定。5 體會及結語 (1)土釘墻的適用性問題。一般來說,土釘墻適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土和弱膠結砂土的基坑支護或邊坡加固。土釘墻宜用于深度不大于16m的基坑支護或邊坡維護,當土釘墻與有限放坡、預應力錨桿聯合使用時,深度可增加。土釘墻不宜用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層和淤泥質土,不宜用于沒有自穩能力的淤泥和飽和軟弱土層。 (2)工程勘察問題。對于土釘支護而言,前期地下管線勘察和降水是確保基坑工程安全可靠的重要工作。 (3)設計和監測問題。正確合理的設計是保證施工質量的前提,直接影響著工程安全、工期和投資的經濟性。故設計時應根據地質勘察報告,分析場地土的性質,根據理論分析和類似工程的經驗,盡量使基坑設計結果既安全又經濟。在施工過程中,應根據發現的問題隨時調整設計參數,以保證圍護結構的穩定性,這也就同時要求在施工過程中做好監測工作,及時發現問題。監測工作主要包括水平位移、沉降、土釘應力、土壓力等內容,可根據實際情況有選擇地進行。 該基坑自開挖至今已有八個月,車站主體結構已部分封頂。在基坑開挖過程及車站主體施工階段,通過對基坑的監控量測,基坑位移及地面沉降等各項數據都在控制值范圍之內,同時,基坑圍護又經歷了雨雪等惡劣天氣及時間的考驗,效果良好。土釘支護具有施工方便、性能可靠和突出的經濟特性,同時,在土釘支護的施工過程中,對周圍環境的影響很小,因此,土釘支護在地鐵工程中的應用前景將十分廣闊。參考文獻:[1] 陳肇元等.土釘支護在基坑工程中的應用(第二版)[M].中國建筑工業出版社,2000.[2] 曾憲明等。土釘支護設計與施工手冊[M].中國建筑工業出版社,2000.[3] GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[S][4] JGJ120-99建筑基坑支護技術規程[S]
