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土钉墙施工及设计要求

507 2022-02-21 10:07:52
  1. 土钉墙的设计要求

1)进行详细准确的地质勘察

(1)土钉墙设计前,应查明基坑周边的地层结构和土的物理力学性质,勘察报告应提供土的重度γ、土的内摩擦角 φ、内聚力c及土的变形模量 Es。

(2)勘察报告中应提供基坑周边建筑物、管线、道路与基坑的相互关系,并判断基坑开挖对它们的影响程度。

(3)土钉墙设计前,应查明基坑周边的地下水类型、埋藏条件及渗透性,分析地下水对基坑开挖、坑底隆起和支护结构的影响,判断人工降低地下水的可能性并评价地下水对基坑周边已有建筑物和地面沉降的影响。

2)正确进行土钉墙的稳定性分析

土钉墙的整体稳定分析分为内部整体稳定分析和外部整体稳定分析。土钉墙内部稳定性分析是保证土钉墙本身的强度,这时的破坏面全部或部分穿过加固土体的内部。内部稳定性分析常采用的是力矩极限平衡分析方法,通常假定滑动破坏面为圆弧面(图3-10)。

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3)适当加大顶部土钉的长度

为减少土钉墙变形,控制地面开裂,土钉墙顶部的土钉长度宜适当增加。根据土钉墙整体稳定分析的力矩极限平衡理论,由圆弧滑裂面可知,基坑顶部土钉长度应大于基坑深度。因为在土钉端部土体易发生变形,产生不易被人发现的裂缝,一旦裂缝产生,地表水容易从裂缝渗入,这不仅增加土体的侧压力,还会降低土钉对土体的约束作用,减少土钉的抗拔力,因此加大顶部土钉的长度(约为1.2~1.5倍基坑深)是十分必要的。

4)不可忽略土钉墙的构造要求

(1)土钉墙中的土钉长度应由计算确定,一般情况下注浆式土钉的长度为0.5~1.5倍基坑深,打人式土钉的长度约为0.5~1.0倍基坑深;土钉宜均匀布置,间距为1~2m,土钉的倾角一般为5°~20°。

(2)为了提高土钉的抗拔力,土钉中的钢筋应采用Ⅱ级变形钢筋,直径一般在14~20mm 之间,钻孔直径常用100mm;土钉注浆材料常用1∶0.5的水泥砂浆。

(3)坡面面板应采用配筋喷射混凝土,混凝土厚度常为100mm,配筋φ~8@200;为保证土钉与喷射混凝土面板的连接和锚固,应设置钢垫板。

5)土钉墙的变形控制

力矩极限平衡分析方法并不能提供任何变形信息,土钉墙的变形大小可采用有限元分析的方法进行估算,但单纯的有限元分析结果不十分可靠,目前一般结合施工监测,进行信息化施工来控制。

2.工艺流程

土钉墙的施工一般按以下工艺流程进行(图3-11)∶

(1)按设计要求开挖工作面、修整坡面及坡面排水。

(2)喷射第一层混凝土。

(3)安设土钉(钻孔、置筋、注浆垫板等)。

(4)绑扎钢筋网、喷第二层混凝土。

(5)开挖第二层土方,按此循环直至完成。

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土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆等工序,一般情况下,可借鉴土层锚杆的施工经验和规范。

(1)成孔。成孔工艺和方法与土层条件、机具装备及施工单位的手段和经验有关。当前国内大多数采用螺旋钻、洛阳铲等于法成孔设备,也可使用如 YTN-87型土锚专用钻机成孔。对边坡加固土钉,由于往往要在脚手架上施工且钻孔长度较短,要求使用重量轻,易操作及搬运的钻机。为满足土钉钻孔的要求,可选用KHYD40KBA型岩石电钻,配置 φ75的麻花钻杆,每节钻杆长 1.5m,钻机整机重量 40kg,搬运操作非常方便,钻孔速度0.2~0.5m/min,工效坡高,适合于土钉施工。

依据土层锚杆的经验,孔壁"抹光"会降低浆土的粘结作用,当采用可转或冲击回转方法成孔时、建议不要采用膨润土或其他悬浮泥浆做钻进护壁。

显然,在用打入法设置土钉时,不需要进行预先钻孔。在条件适宜时,安装速度是很快的。直接打入土钉的办法对含块石的土是不适宜的,在松散的弱胶结粒状土中应用时要谨慎,以免引起土钉周围土体局部结构破坏而降低土钉与土体间的粘结力。

(2)置筋。在置筋前,最好采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。放置的钢筋一般采用Ⅱ级螺纹钢筋,为保证钢筋在孔中的位置,在钢筋上每隔2~3m焊置一个定位架。

(3)注浆。土钉注浆可采用注浆泵或砂浆泵灌注,浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆。纯水泥浆可用 32.5级普通硅酸盐水泥用搅拌装置按水灰比0.45左右搅拌,水泥砂浆采用1∶2至 1∶3的配合比用砂浆搅拌机搅拌,再采用注浆泵或灰浆泵进行常压或高压注浆。为保证土钉与周围土体紧密结合,在孔口处设置止浆塞并旋紧,使其与孔壁紧密贴合。在止浆塞上将注浆管插入注浆口,深人至孔底0.2~0.5m处,注浆管连接注浆泵,边注浆边向孔口方向拔管,直至注满为止,放松止浆塞,将注浆管与止浆塞拔出,用粘性土或水泥砂浆充填孔口。为防止水泥砂浆或水泥浆在硬化过程中产生干缩裂缝,提高其防腐性能,保证浆体与周围土壁的紧密粘合,可掺入一定量的膨胀剂。具体掺入量由试验确定,以满足补偿收缩为准。为提高水泥砂浆或水泥浆的早期强度,加速硬化,可掺入速凝剂或早强剂。

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