土钉墙技术在砂垫层地基基坑围护中的应用

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1、土钉墙技术在砂垫层地基基坑围护中的应用-结构理论一、简述现行工程中常用的复合型土钉墙支护，主要是水泥土搅拌桩与土钉墙的结合应用。其原理主要是：通过水泥土搅拌桩对边坡土体进行土体加固，解决土体自立性、隔水性以及喷射面层与土体的粘结问题；以水平向压密注浆及二次压力灌注解决土体加固及土钉抗拔问题；以相对较深的搅拌桩插入深度解决坑底的抗隆起、管涌和渗流问题，形成防渗帷幕、超前支护及土钉等组成的复合型土钉支护。因此，复合型土钉墙适用于砂性土、粉土、粘性土、淤泥土及淤泥质土。在上海各类地层中，都有成功地使用复合型土钉墙的工程实例。二、工程概况青浦第二自来水厂，位于青浦区西南

2、角西大盈河畔。该项目由16个单体组成，有沉淀池、滤池、废水池、清水池等大型水池类构筑物，均采用砂垫层换填地基，基础为大板筏基。砂垫层基底标高为-5m，大板筏基基底标高为-0.3m，砂垫层厚度4.7m。该项目由西班牙德利满公司负责所有安装系统设计及设备的供应。由于系统图纸出图较晚，在沉淀池与滤池结构完成后，外方设计要求在该两个单体中间地基里增添一条Φ1000mm排泥管，排泥管埋设深度-3.8m，并在排泥管长度方向上间隔15m设置一口阀门井。为埋设此排泥管，必须在沉淀池与滤池当中的砂垫层地基里开挖沟槽。地下水位较高，为-0.7m；砂垫层采用中粗砂，密实度为1.65t

3、/m3。所以，基坑都处于砂垫层地基中，在水头压力差作用下，极易产生流砂及管涌；在基坑边两个单体的自重荷载下，砂更无自立的可能性，极易产生坍塌。故在这种地基里，基坑围护的方案选择是非常谨慎的。三、基坑围护方案针对基坑支护的功能特点，结合本工程的实际情况，首先考虑对砂垫层进行土体加固，加固范围为开挖面四周。通过土体加固，一方面使被加固土体的渗透系数降至10-5~10-8cm/sec，保证土体的抗渗性能；一方面使被加固土体的强度达到1Mpa以上，保证土体的自立性和强度。由于沉淀池与滤池距离仅为4m，上空高度仅2.7m左右，基坑四周根本没有供大型桩机作业的场地，所以无法

4、采用灌注桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩等施工工艺来对砂垫层地基进行土体加固。唯一可行的就是采用双液注浆，浆液与砂凝结固化后成为水泥砂浆块体，强度与抗渗性能都比较好。鉴于地下水位较高，砂的渗流性较好，为保证注浆效果，决定采用分层压密注浆工艺对砂垫层进行地基加固。出于场地限制及造价上的考虑，决定采用土钉墙作为基坑的支护形式：土钉沿深度方向布置3排，间距1m，采用梅花型布置；土钉长度6.5m，采用Ф48*3.5mm国标焊接钢管。从某种意义上来说，分层压密注浆与土钉墙的结合应用，形成为一种新型的复合型土钉支护。四、基坑围护施工复合土钉墙施工工艺流程：1、分层压密注浆（1）定位

5、放线：根据设计方案，确定分层压密注浆孔位，用短钢筋作好标志；（2）钻孔：孔位确定后，钻机就位并安放牢固平稳，然后开始钻孔，采用干钻法，钻孔直径50mm；（3）注浆：钻头钻至设计标高后，将钻杆上部（钻杆为Ф50无缝钢管）与注浆泵连接，从底部开始注浆，通过液压注浆泵将水泥浆液注入土中；钻头呈花管形式，顶端封闭，四周开直径8mm注浆小孔。每层注浆完成后，将钻杆提升0.3m，边拔边注，直至注到孔口，拔出钻头，封孔候凝；（4）养护：养护时间为28天，待注浆结束28天后，方可进行土钉墙施工工作。开挖前，采用静力触探法检测注浆加固体的抗压强度。2、土钉墙施工（1）放线：根据设

6、计图纸，确定基坑开挖边线，用木桩和白灰作出开挖线标记；（2）土方开挖：分三次开挖，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，挖完亦支护完。土方开挖必须和支护施工密切配合，前一层土钉完成注浆1天以上方可进行下一层边坡面的开挖。开挖时铲头不得撞击网壁和钉头，开挖进程和土钉墙施工形成循环作业；（3）修坡：要求坡面修理平整，确保喷射砼质量；（4）土钉制作、成孔：土钉按照设计方案制作，钢管四周开注浆小孔，小孔直径8mm，小孔在钢管上呈螺旋状布置，小孔间距50mm，钢管口部1m范围不设注浆孔，钢管末端封闭。土钉位置、间距及

7、角度根据设计图纸要求，用空压机带动冲击器将加工好的土钉分段焊接打入土中；（5）编制钢筋网：将Φ6.5钢筋拉直，钢筋网片按照设计之间距绑扎。土钉成孔后，端部用Φ16螺纹联系筋、井字加强筋焊接压在钢筋网上，使钢筋网片、土钉连成整体。土钉与加强筋、联系筋之间均焊接联接，焊缝长度符合规范要求。钢筋网编扎接长度及相临搭接接头错开长度符合规范要求，在不能满足规范要求的，必须用电焊焊接牢固。（6）喷射砼：在土方开挖、修坡之后，钢筋网编焊完成后，进行混凝土喷射，一次喷射总厚度≥100mm，石子粒径5~10mm，最大粒径＜12mm，专用喷射混凝土速凝剂掺入量不小于5％。喷射砼在每

8、一层、每一段之间的施工搭