欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

土钉支护设计要求及施工工艺详细介绍!

345 2021-09-14 13:48:36

土钉支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,20 世纪 90 年代在我国兴起,由于其经济性且施工快速简便,在基坑支护中,土钉支护现已发展成为桩锚支护之后又一项较为常用的支护技术了。

所谓土钉就是置入于土体中以较密间距排列的钢筋或钢管,土钉的特点是通长与周围土体接触,以群体起作用,与周围土体形成一个组合体,在土体发生变形的条件下,通过与土体接触界面上的黏结力或摩擦力,使土钉被动受拉,并主要通过受拉给土体以约束加固或使其稳定。

土钉支护适用于具有一定密实度的中细砂土、砾石土、粉土、黏土及风化岩层等,这些土体有一共同的特点就是能够在一定时间内保持开挖时的边坡稳定,正是这一特点,适合土钉支护作用的发挥。而对于变形较快的松散砂土、软塑、流塑黏性土及软土,用土钉支护需慎重考虑,必要时需预先加固土体,或采用其他改良措施。

土钉有3 种类型∶注浆钉、击人钉和后灌浆钉。

注浆钉先在土中成孔,然后放入钢筋,最后在孔内注浆,这样整个十钉体由钢筋和外裹的水泥砂浆组成。为了保证土钉钢筋处于孔的中心位置,沿钉长每隔2~3m 布置一定位支架。土钉钢筋直径多在 20~32mm 之间。根据不同地层,土钉的成孔多用螺旋钻,也可用回转或冲击回转钻,条件允许时也可用手工洛阳铲成孔。孔径在 70~150mm 间,钻孔倾角一般大于 15°,注浆钉多采用低压自流式注浆。

击入钉即直接将角钢、圆钢或钢管击入土中,此种不注浆土钉与土体的接触面积小,钉长受限制,所以布置较密,每平米内可达2~4 根,也可用振动冲击钻或液压锤击入。击入钉的优点是不需预先钻孔。施工极为快速。但击入钉不适用于研石土、硬胶结十和松散砂土,而最适合于密实的砂土地层。

如将表面带孔、端部密闭的钢管击人土体,再在管中高压注浆,就称之为"后灌浆钉"。高压浆液从管壁孔渗透到周围士体,使得钉十结合的强度更高。而目还可改善十的性质,使加固效果更好。这种工法速度较快,适于抢险工程,但工序相对复杂,在注浆钉中进行二次灌浆,费用也相应增加。一、土钉的受力状态

土钉置入土体后,随着往下开挖,土体变形,只要土体发生微小的变形就可使土钉受力。十钉所受的拉力沿其整个长度都是变化的,一般是中间大。两头小。如荷载加大,最大拉力逐渐向里转移,最终集中在尾部,即靠近土体可能失稳的破坏面上。

不同深度位置上的土钉受到的拉力是不同的,根据监测,基坑顶部和底部的土钉受力较小,中间部位的土钉受力较大。这与面层背后观测到的侧向土压力分布是近似的,即沿高度分布为中间大、上下小,接近梯形。

随着开挖,支护向外位移。在匀质土中,支护面的位移沿高度大体呈线性变化,类似绕趾部向外转动,最大水平位移发生在顶部。但在非匀质土中或有地表超载时,最大水平位移点的位置移向下部,底部土钉的拉力也显著增长。

二、土钉支护设计要求

 1.一般原则

土钉支护遭受破坏的主要原因有;土体实际情况与现有资料不符;超深开挖,支护强度不足;忽视软土特殊性,盲目施工;遭受到意外的各种水害作用等。根据土钉支护破坏的主要原因,在设计中,作为一种挡土结构,土钉支护必须有足够的强度储备和可靠度,应满足规定的稳定性、变形和耐久性要求。当土钉支护用于城市建筑物密集地区的深基坑开挖时,限制支护的变形,保证周围建筑物设施的环境安全就显得格外重要。

土钉支护的变形不仅与结构设计参数有关,而且在很大程度上取决于施工方法、施工工序和施工速度。基坑工程中的土钉支护设计与施工必须特别重视以下几个问题;

(1)施工过程必须自始至终与现场的监测相结合,通过变形数据和施工过程中发现的新情况,及时反馈修改设计并指导下一步的施工。

(2)施工图设计中要规定控制支护变形的具体措施,限制每步开挖深度并安排好挖土顺序;限制边坡开挖面的裸露时间,加快注浆和喷射混凝土面层的速度。在结构设计方案中。可以采取的限制变形措施有;加大上排土钉的长度,增加土钉密度。土层的二次灌浆加固,甚至可将上部土钉改为预应力锚杆等措施。

(3)要充分考虑到地表径流和地下水渗漏的危害。 2.土钉支护设计前所需参数

每个工程都有其特殊性,设计支护体系与现场的组合效果也不尽相同,因此每一个工程的支护结构设计所需要的参数也是特定的,这些参数为;

(1)现场土层的力学性能∶各层土体的c、g值以及重度、含水量、密实度等。(2)荷载∶ 除土压力外,地表超载、旁侧建筑物分布、地下水位等。(3)场地周边地下管线、构筑物、洞穴位置以及其他不良地质条件。

(4)现场土层的摩阻力以及土钉、注浆固结体间各界面的黏结力,必要时应先行通过现场试验,取得该工程的设计参数。

3.结构分析内容

(1)结构的整体稳定性分析,抗倾覆、抗滑分析,要满足规定的安全系数。土钉支护必须验算施工各阶段,即开挖到各个不同深度时的工况。

(2)土钉钢筋的抗拉强度和抗拔能力;面层的内力分析和强度验算;土钉的类型、钻孔直径、长度、间距和倾角,即组合后支护体系的几何形状、尺寸与现场组合的效果分析。

(3)支护变形对周围环境影响的安全评价。三、土钉设计参数(一)土钉墙的构造"】

根据基坑深度、地质条件和基坑周边环境,初步制定土钉类型、支护位置、级数和坡度。一般土钉支护坡度不宜超过1∶0.1;土钉间距宜为1~2m,与水平面夹角为5°~20°;土钉长度为开挖深度的0.5~1.2 倍;土钉宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,钢筋直径20~32mm,钻孔直径 70~150mm;注浆采用水泥浆或水泥砂浆,强度等级不宜小于M10;面层配筋直径6~ 10mm,喷射混凝土强度不低于 C20,面层厚度应大于 80mm,两级钢筋网搭接长度应大于300mm。

image.png

image.png

image.png

image.png

可在支护面层背部设置排水管,按一定间距从上到下将其插入边壁土体,以便将混凝土面层后的可能积水排出。

3. 钻孔注浆

根据设计图定出孔位,成孔孔位的允差不大于 200mm,倾角误差不大于 3°。

将土钉钢筋和灌浆管置入孔中后,及时注浆填孔,对于下倾的斜孔通常为无压自流注浆,待浆溢出孔口,抽出灌浆管。压力注浆时应在钻孔口设置止浆塞,注满后闭浆保持压力 5分钟。

注浆用水泥砂浆的水灰比为0.45~0.5,并加入0.5% ~1%高效减水剂。记录所注浆量,保证一定的注浆充盈量。如发现孔口附近浆液下降,应及时补充。

4.网喷混凝土面层

在喷射混凝土前,而层内的钢筋网应牢固固定在边壁上,并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射下应不出现振动。

喷射混凝土的射距宜在0.8~1.5m 的范围内,并从底部逐渐向上部喷射。射流方向一般应垂直指向喷射面,防止在钢筋背面出现空隙。

为了保证施工时的喷射混凝土厚度达到规定值,可在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标志。当设计面层厚度超过 120mm 时,应分两次喷射。再喷前,应清除接合面上的浮浆层和杂物碎屑,并喷水使之潮湿。

喷射混凝土完成后应采用喷水、织物覆盖或喷涂养护剂等养护面层。

喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于12mm,水灰比不宜大于0.45,应通过减水剂和速凝剂来调节工作进度和早强时间。

土钉支护喷射混凝土的其他要求可参照《锚杆喷射混凝土技术规范》(BGJ86-85)和《喷射混凝土施工技术规程》(YBJ226-91)。