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岩土研究院

土钉支护的施工工艺和施工要求

417 2021-03-17 11:13:36


土钉支护施工前必须先熟悉地质资料、设计图纸及周围环境,降水系统应确保正常工作,施工设备如挖掘机、钻机、压浆泵、搅拌机等应能正常运转。按设计图纸内容和要求:

以及现行国家规范编制专项施工方案并与设计方案一起进行审查论证。现场应先确定好基坑开挖平面以及基础轴线、水准基点、变形观测点等并明确标识。施工中应对土钉位置,钻孔直径、深度及角度,锚杆或土钉插入长度,注浆配比、压力及注浆量,墙面厚度及强度、土钉应力等进行检查。每段支护体施工完成后,应检查坡顶或坡面位移,坡顶沉降及周围环境变化,如有异常情况应采取措施,恢复正常后方可继续施工。

土钉支护应科学的安排土方开挖、出土、支护以及基础工程施工等工序,互相密切配合,尽量缩短支护时间。


一、土钉支护的施工工艺和机具

基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段分层进行,施工可按下列顺序进行∶


(1)按设计要求开挖工作面,修整边坡,埋设喷射混凝土厚度控制标志;

(2)喷射第一层混凝土;

(3)钻孔安设土钉、注浆、安设连接件;

(4)绑扎钢筋网,喷射第二层混凝土;

(5)重复(1)、(2)、(3)、(4)直至开挖深度;

(6)设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。


土钉墙的施工机具主要包括挖土机、成孔、孔内注浆及混凝土喷射等机具。

成孔机具可选用冲击钻机、螺旋钻机、回转钻机以及洛阳铲等,选择的钻机要适应现场土质和环境条件,保证钻进和抽出过程中不塌孔,在易塌孔的土体中钻孔时宜采用套管成孔或挤压成孔。


孔内注浆采用注浆泵,其规格、压力和注浆量应满足施工要求。


混凝土喷射采用混凝土喷射机并配适当的空压机,喷射机的允许输送粒径一般需大于 25mm,允许输送水平距离一般不小于100m,允许垂直距离一般不小于30m,输料管的承受压力需不小于0.8MPa;供水设施应保证喷头处有足够的水量,喷头处的水压不小于 0.2MPa;空压机应满足喷射机工作风压和风量的要求,可选用风压大于0.5MPa、风量大于 9m²/min 的空压机。 


二、土钉支护的施工要求 

1、开挖

基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段分层进行,当上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后,方可开挖下层土方及下层土钉施工。分层高度按设计要求并保证开挖和修整后的裸露边坡能在支护完成前保持自稳,严禁超挖,同时尽量缩短支护时间。在基坑的长度方向分段长度一般可取 10~20m。


在机械开挖后,应辅以人工修整坡面,以保证坡面平整度和坡度满足设计要求,其坡面平整度允许偏差宜为±20mm,在坡面喷射混凝土支护前,应清除坡面虚土。


2、钢筋土钉施工

(1)成孔施工

应根据土层的性状选择洛阳铲、螺旋钻、冲击钻、地质钻等成孔方法,采用的成孔方法应能保证孔壁的稳定性、减小对孔壁的扰动;土钉成孔范围内存在地下管线等设施时,应在查明其位置并避开后,再进行成孔作业;当成孔遇不明障碍物时,应停止成孔作业,在查明障碍物的情况并采取针对性措施后方可继续成孔;对易塌孔的松散土层宜采用机械成孔工艺;成孔困难时,可采用注入水泥浆等方法进行护壁。


(2)钢筋杆体制作安装

土钉成孔后应及时插入土钉杆体,遇塌孔、缩径时,应在处理后再插入土钉杆体;钢筋使用前,应调直并清除污锈;当钢筋需要连接时,宜采用搭接焊、帮条焊;应采用双面焊,双面焊的搭接长度或帮条长度应不小于主筋直径的5倍,焊缝高度不应小于主筋直径的 0.3倍;沿钉长方向每隔 1.5~2.5m 设置定位支架,对中支架的断面尺寸应符合土钉杆体保护层厚度(20mm)要求,对中支架可选用直径 6~8mm 的钢筋焊制。


(3)钢筋土钉注浆

注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆;水泥浆的水灰比宜取 0.5~0.55;水泥砂浆的水灰比宜取 0.40~0.45,同时,灰砂比宜取 0.5~1.0,拌和用砂宜选用中粗砂,按重量计的含泥量不得大于3%;水泥浆或水泥砂浆应拌和均匀,一次拌和的水泥浆或水泥砂浆应在初凝前使用;注浆前应将孔内残留的虚土清除干净;注浆时,宜采用将注浆管与土钉杆体绑扎、同时插入孔内并由孔底注浆的方式;注浆管端部至孔底的距离不宜大于200mm;注浆及拔管时,注浆管口应始终埋入注浆液面内,应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆;注浆后,当浆液液面下降时,应进行补浆。


3、打入式钢管土钉施工

钢管端部应制成尖锥状;顶部宜设置防止钢管顶部施打变形的加强构造;注浆材料应采用水泥浆;水泥浆的水灰比宜取0.5~0.6;注浆压力不宜小于0.6MPa;应在注浆至管顶周围出现返浆后停止注浆;当不出现返浆时,可采用间歇注浆的方法。


4、喷射混凝土面板施工

混凝土细骨料宜选用中粗砂,含泥量应小于3%;粗骨料宜选用粒径不大于 20mm 的级配砾石;水泥与砂石的重量比宜取1∶4~1∶4.5,砂率宜取 45%~55%,水灰比宜取 0.4~0.45;使用速凝剂等外掺剂时,应做外加剂与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验,并应通过试验确定外掺剂掺量及掺入方法;


喷射作业应分段依次进行,同一分段内喷射顺序应自下而上均匀喷射,一次喷射厚度宜为30~80mm;喷射混凝土时,喷头与土钉墙墙面应保持垂直,其距离宜为 0.6~ 1.0m; 喷射混凝土终凝 2h 后应及时喷水养护;


钢筋网保护层厚度应大于 20mm; 钢筋网可采用绑扎固定;钢筋连接宜采用搭接焊,焊缝长度不应小于钢筋直径的 10 倍;采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被喷射混凝土覆盖后铺设。


喷射混凝土需要养护,养护时间根据环境的气温条件确定,一般为3~7d;上层混凝土终凝超过一小时后,在进行下层混凝土喷射,下层混凝土喷射时应先对上层喷射混凝土表面喷水。