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土钉墙施工过程详细介绍!

707 2021-04-12 13:49:11

土钉墙是以短而密的土钉打入基坑边坡土体内,表面设置喷射混凝土面层,由土体、土钉和面层组合形成具有自稳能力的挡土结构。土钉墙能充分利用土体本身的自稳能力,适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和微胶结砂土等土层,不宜用于含水丰富、黏结力低的粉细砂层、砂卵石层等地质条件。

土钉墙施工所需的机械设备有∶螺旋钻机、冲击钻机、地质钻机或洛阳铲等成孔机具,注浆泵,混凝土喷射机,混凝土搅拌机,空气压缩机,输料管及供水设备等。


施工工艺

1.一般土质中土钉墙施工土钉墙的施工流程如图 4-35 所示。


岩土工程

施工开挖前,根据场地周边建(构)筑物情况及水文地质条件,实施合理的降水方案。分层开挖时,地下水位应至少低于本层开挖面0.5m。施工期间应合理控制水位下降,防止水位出现大的波动,同时保证地面沉降不超过设计允许值。


开挖时应按施工方案要求,分层分段开挖,严禁超挖。每段开挖长度应视边坡允许变形范围、自稳时间和施工流程相互衔接情况而定。地质条件好,含水量少,施工速度快.长度可大些,反之则长度要小些,通常控制在 30m 以内。采用机械开挖时,应留下距基坑设计边线一定厚度(20~60cm)的土,采用人工开挖并修坡。


喷射混凝土前,应对机械设备及风、水、电管线进行全面检查并试运转,清理受喷面,埋设好控制喷射厚度的标志。喷射混凝十按施工工艺分为干喷法。湿喷法及半湿式喷射法三种形式,其中湿喷法应用较多,其优点包括; 易于控制水灰比,混凝土水化程度高,强度较均匀,质量容易保证;混合料为湿料,喷射速度低,回弹少,节省材料;粉尘少,对环境污染小,对作业人员危害较小;施工效率高等。


初喷混凝土应分段依次进行,同一段内喷射顺序应自下而上,段与段之间、层与层之间做成45°角的斜面,以便混凝土牢固凝结成整体。喷射时喷头与受喷面应保持垂直,视情况保持0.8~1.2m 的距离。通过控制水灰比保持喷射混凝土表面平整、湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。混凝土终凝 2h 后,应喷水养护,并根据环境条件在 3~7d 内保持其表面湿润。初喷混凝土厚度控制在 5~7cm。


成孔方式根据是否需靠水力成孔或泥浆护壁,分干法和湿法两种。干法成孔后孔内会残留碎屑、土渣等,造成十钉抗拔力隆低,需采用气洗方式清除。气洗也称扫孔。采用压缩空气从孔底开始清孔,边清边拔风管,空气压力一般为 0.2~0.6MPa,压力不宜太大以防塌孔。湿法成孔或在地下水位以下成孔后,孔壁上会附有泥浆、泥渣等,降低与土钉间的黏结作用,因此不宜采用膨润土或其他悬浮泥浆护壁,宜采用套管跟进方式成孔,成孔后还需使用原成孔机械冲清水洗孔。但清水洗孔不能将孔壁泥皮洗净,且洗孔时间过长容易塌孔,水洗还会降低土层的力学性能及其与土钉的黏结强度,应尽量少用。成孔过程中因遇障碍物需调整孔位时,宜对废孔作注浆处理。


土钉的主材一般选用经过强度校核的钢筋,在成孔并清孔完毕后,应及时安设土钉,以防止塌孔。十钉每隔 2m 左右设置一个对中支架,使土钉位于钻孔的轴线上,在距孔口 50~70cm 处设置一止浆袋。推送土钉前后均应检查钻孔,如有碎土等堵孔应及时处理。推送土钉时切勿转动土钉,以防止破坏孔壁,并注意防止土钉插入孔壁土体中。


因土钉通常向下倾斜,可采用孔底注浆法,注浆管随注浆慢慢拔出,但要保证注浆管端头始终在浆液内,注浆应连续进行。为保证注浆饱满,可在靠近孔口处设置止浆袋。二次压力注浆时,压力应控制在0.6~1.5MPa。为防止注入的水泥浆凝固时收缩,可在浆液中掺入适量膨胀剂。随着浆液慢慢渗入土中,孔口会出现缺浆现象,此时应及时补浆。对于钢管土钉,注浆压力不宜小于0.6MPa,且应增加稳压时间,如久注不满,在排除浆液渗入地下管道或冒出地表等情况后,可采用间歇注浆法,即待已注入浆液初凝后再次注浆。


钢筋网按设计要求制备,通常采用 φ6~8 热轧圆钢。横竖向钢筋交叉处采用细丝绑扎或点焊连接。钢筋网片之间的搭接长度不小于 20cm,先用细丝绑扎,然后点焊。土钉头通过垫板与钢筋网牢固连接。确认钢筋网符合要求后,即可终喷混凝十至设计厚度。终喷混凝土的工艺要求与初喷混凝土相同。


2.软土中土钉墙施工


在软土中,考虑到成孔困难,工程中常采用具有相应强度的钢管代替钢筋作为土钉的筋材,称为锚管,可直接用击锤撞击锚管或人工打入软土层中,因此没有上述成孔、清孔过程。锚管内端应加工成锥形扩大头,出浆孔沿管壁呈螺旋线形分布,孔,径一般为 8~ 10mm,间距约 300mm。在靠近外端1.0~3.0m 范围内不设出浆孔。


采用锚管代替钢筋时,注浆前应先对其内部进行清洗,以保证内部清洁,出浆孔通畅。软十层中注浆常用底部注浆方式,注浆时缓慢加压,最大压力控制在 1.5MPa左右,加压过大或过快,可能会加速软土的变形,严重时甚至会引起面层崩裂。对支护非常不利。


由于施工加荷速率对软土的变形和强度的影响比较显著; 开挖过快,对边坡加荷速率过大,边坡土体可能发生塑性流动,进而土体强度降低,边坡变形增大,严重时可能导致边坡失稳破坏。因此在软十中施工十钉墙,开挖进度必须受到—定的控制,以防 止边坡失稳,减少边坡变形。开挖通常应采用蛙跳方式逐段开挖,作业面宽度宜控制在 8~10m,高度以一排土钉高度为宜。


 质量控制及检验

边坡分段开挖修整后,应立即初喷混凝土,尽快钻孔、推送土钉、注浆、挂钢筋网后终喷混凝土至设计厚度。这是确保边坡稳定的关键。施工过程中应连续监测边坡的实际变形情况,侧重监测边坡的水平位移和周边的沉降,注意观察土钉头部附近及地表有无裂缝。及时掌握变形发展趋势并进行反馈分析,必要时提出相应措施,确保施工安全。


成孔位置按设计要求确定,允许误差±5cm,孔径允许误差 ±2cm,孔深允许误差 ± 20cm,倾角允许误差±5°。


施工前应进行土钉拉拔试验,以确定土钉与土体之间的抗剪强度及有关施工参数。试验土钉数量在同一土层中不应少于 3 根。试验时,先将荷载加至土钉抗拉强度设计值的 0.5倍,而后以设计值的 1/15~1/10 为增量逐级加载。试验中以卸载循环来测量残余变形,荷载增加至设计值的1.2 倍为止。


土钉墙施工完成后应进行质量验收试验,试验土钉数量为土钉总数的1% 或不少于 3根。试验土钉抗拔力平均值应大于设计抗拔力,抗拔力最小值应大于设计抗拔力的 0.9倍。

对混凝土面层可用凿孔法或其他方法检查,检查数量为每 100m²取一组,每组不少于 3 个点。各凿孔处喷射混凝土的平均厚度应大于设计厚度,最小厚度不应小于设计厚度的 0.8 倍。面层应无漏喷、离析现象。喷射混凝土应进行抗压强度试验,试验数量为每 500m²一组,每组试块不少于3个。


常见问题及对策

当边坡水平位移过大、变形速率过大或位移曲线不收敛时,应立即停止开挖,并对已施工完毕的土钉墙进行补强,加长加密土钉。采取补强措施后,确保水平位移、下沉等变形已停止,才能继续施工。


降水、排水是土钉墙围护结构施工中的关键。在坡顶周边应修筑排水沟,及时排除地表水及从基坑内抽出的水。在距基坑边 1 倍开挖深度的范围内,避免生活用水、施工用水等对十体的浸泡; 避免基坑周边 上、下水管破裂涌水对十体的浸泡和冲刷。当边坡表面出现渗漏水现象时,除做好降水和排水工作外,应用长1.5~2m 的钢管打入渗漏部位。将水从坡后导入坑内排除,避免混凝土面层发生鼓包滑塌。