基坑工程—土钉墙,土锚,水泥土墙.ppt

2015.08.20,庄占龙制,高层建筑施工,主 讲： 庄 占 龙,2015.08.20,庄占龙制,简介,参考教材：高层建筑施工 主编：张厚先 北京大学出版社 主讲教师：庄占龙 联系方式：13859721809 电子邮箱：1486218648qq.com，千喜龙,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,教学内容： 要求：,基坑工程设计 基坑工程施工：主要讲解 基坑工程监测 了解基坑工程的概念及现状、特点，支护结构设计内容、设计依据、设计计算方法、监测方法； 掌握基坑工程支护结构的选型与施工。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （1）基坑开挖,基坑依设计要求严格分层分段开挖，在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70以前，不得进行下一层土层的开挖； 每层开挖最大深度取决于在支护投入工作前土壁可以自稳而不发生滑动破坏的能力，实际工程中常取基坑每层挖深与土钉竖向间距相等； 每层开挖的水平分段宽度也取决于土壁自稳能力，且与支护施工流程相互衔接，一般多为1020m长； 严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （2）喷射第一道面层,每步开挖后应尽快做好面层，即对修整后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂浆。若土层地质条件好的话，可省去该道而面层。 防止基坑边坡的裸露土体塌陷措施 1）对修整后的边坡，立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，凝结后可进行钻孔； 2）在作业面上先构筑钢筋网喷射混凝土面层，而后进行钻孔和设置土钉； 3）在水平方向上分小段间隔开挖； 4）先将作业深度上的边坡做成斜坡，待钻孔并设置土钉后再清坡； 5）在开挖前，沿开挖面垂直击入钢管注浆加固土体或预先施工一层水泥土墙。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （3）设置土钉,对于钢筋钉通常是先在土体中成孔，然后置入土钉钢筋并沿全长注浆。对于钢管钉可先击入土体再由钢管内注浆 1）钻孔：在进钻和抽出钻杆过程中不得引起土体坍塌。 2）插入土钉钢筋：插前清孔；安装对中定位支架，保护层不小于厚度25mm，间距可为23m左右，支架可为金属或塑料件，以不妨碍浆体自由流动为宜。 3）注浆：验收土钉钢筋安设质量；,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （3）设置土钉 3）注浆，可采用二次注浆工艺 ：,验收土钉钢筋安设质量； 水平孔应采用低压（0.40.6MPa）或高压（12MPa）注浆。压力注浆时应在孔口或规定位置设置止浆塞，注满后保持压力35min； 对于向下倾角土钉，采用重力或低压注浆时，宜采用底部注浆方式，注浆导管底端应插至距孔底250500mm处，在注浆同时将导管匀速缓慢地撤出。注浆过程中注浆导管口始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸出。重力注浆满孔为止，但在浆体初凝前需补浆12次； 注浆向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1； 水泥浆的水灰比宜为0.5；水泥砂浆的配合比应为1：11：2（重量比），水灰比宜为0.380.45。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （4）喷射第二道面层,绑扎、固定钢筋网（可焊接或绑扎）；符合保护层厚度要求；钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，但在喷射混凝土时不应出现振动。 土钉与面层钢筋网的连接可通过垫板、螺帽及土钉端部螺纹杆固定，垫板钢板厚810mm，尺寸为200mm×200mm300mm×300mm ；土钉钢筋也可直接焊接在钢筋网。 喷射混凝土的配合比通过实验确定；粗骨料最大粒径不宜大于12mm；水灰比不宜大于0.45。 在边壁上打垂直短钢筋段作为厚度标志，保证喷射混凝土厚度均匀 。 射距0.61.0m，射流垂至于壁面，在有钢筋的部位先喷钢筋的后方。 喷射路线从壁面开挖层底部逐渐向上进行 。 混凝土面层接缝部分做成45°角斜面搭接；当设计面层厚度超过100mm时，混凝土分两层喷射，一次喷射厚度不小于40mm，且接缝错开。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 三 土钉墙施工 1 土钉墙施工技术： （5）排水实施的设置,基坑四周地表应加以修整并构筑明沟排水，可将喷射混凝土面层延伸到基坑周围地表构成喷射混凝土护顶并在土钉墙平面范围内地表做防水地面，可防止地表水渗入土钉加固范围的土体中。 基坑边壁要做泄水孔，按间距1.52.0m均布插设0.40.6m、直径不小于40mm的塑料排水管，外管口略向下倾斜，管壁上半部分可钻些透水孔，管中填满粗砂或圆砾作为滤水材料，以防止土颗粒流失。 坑底设置排水沟和集水井。排水沟应离开坡脚0.51.0m，严防冲刷坡脚。排水沟和集水井宜用砖衬砌并用砂浆抹内表面以防止渗漏。坑中积水应及时排除。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 1 钻孔 （1）钻孔机械 （2）钻孔方法 1）螺旋钻孔干作业法：,当土锚处于地下水位以上，呈非浸水状态时。钻机连续进行成孔，后面紧接着进行安放钢拉杆和灌浆。 一种方法是钻孔与插入钢拉杆合为一道工序，即钻孔时将钢拉杆放入空心的螺旋钻杆内，随着钻孔的深入，钢拉杆与螺旋钻杆一同到达设计规定的深度，然后边灌浆边退出钻杆，而钢拉杆即锚固在钻孔内（跟管进）； 另一种方法是钻孔与安放钢拉杆分为两道工序，即钻孔后，在螺旋钻杆退出孔洞后再插入钢拉杆。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 1 钻孔 （2）钻孔方法 2）压水钻进成孔法：,应用较多。可以把钻孔过程中的钻进、出渣、固壁、清孔等工序一次完成，可以防止坍孔，不留残土，软、硬土都能适用。 钻进时冲洗液（压力水）从钻杆中心流向孔底，在一定水头压力（约0.150.30MPa）下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁之间的孔隙处排出孔外。钻进时要不断供水冲洗（包括接长钻杆和暂时停机时），而且要始终保持孔口的水位。待钻到规定深度（一般钻孔深度要大于土锚长度0.51.0m）后，继续用压力水冲洗残留在钻孔中的土屑，直至水流不显浑浊为止。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 1 钻孔 （2）钻孔方法 3）潜钻成孔法：,宜用于孔隙率大、含水量较低的土层中，成孔速度快，孔壁光滑而坚实，由于不出土，孔壁无坍落和堵塞现象。成孔速度可达1.3m/min。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 1 钻孔 （2）钻孔方法 4）土锚钻孔特点：,与其他工程的钻孔相比，应注意如下： 孔壁要求平直，以使安放钢拉杆和灌注水泥浆； 孔壁不得坍陷和松动，否则影响钢拉杆安放和土锚的承载能力； 钻孔时不得使用膨润上循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁间的摩阻力； 土锚的钻孔多数有一定的倾角，因此孔壁的稳定性较差； 由于土锚的长细比很大，孔洞很长，保证钻孔的准确方向和直线性较困难，容易易偏斜和弯曲。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 2 安放拉杆 （1）钢筋拉杆,由一根或数根粗钢筋组合而成，如为数根粗钢筋则需用电焊连接成一体。钢筋拉杆防腐蚀性能好，易于安装，当土锚承承载能力不是很大时应优先考虑选用。 对有自由段的土锚，钢筋拉杆的自由段要做好防腐处理和隔离措施。防腐层施工时，宜先消除拉杆上的铁锈，再涂一度环氧防腐漆冷底子油，待其干燥后，再涂一度环氧玻璃钢（或玻璃聚氨脂预聚体等），待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜。 土锚的长度一般都在10m以上，有的达30m甚至更长。为了将拉杆安置在钻孔的中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动上壁；对锚固段，还为了增加拉杆与锚固体的握裹力，所以在拉杆表面需设置定位器（或撑筋环）、钢筋拉杆的定位器用细钢筋制作，在钢筋拉杆轴心按120°夹角布置，间距一般22.5m。定位器的外径宜小于钻孔直径1cm。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 2 安放拉杆 （2）钢丝束拉杆,钢丝束拉杆可以制成通长一根，它的柔性较好，住钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝束绑扎在一起同时沉放，否则放置灌浆管有困难。 钢丝束来拉杆自由段需理顺扎紧，然后进行防腐处理。防腐方法可用玻璃纤维布缠绕两层，外面再用粘胶带缠绕；亦可将钢丝束拉杆的自由段插入特制护管内，护管与孔避间的空隙可与锚固段同时进行灌浆。 钢丝束拉杆的锚固段亦需用定位器，该定位器为撑筋环。 沉放钢丝束要对准钻孔中心。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 2 安放拉杆 （3）钢绞线拉杆,钢绞线拉杆的柔性更好，在钻孔中沉放更容易，因此应用的比较多，用于承载能力大的土层锚杆。 锚固段的钢绞线要仔细清楚其表面的油脂，以保证与锚固体砂浆有良好的粘结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防护禽等证进行防腐处理。 钢绞线拉杆需用特制的定位架。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 3 压力灌浆 （1）一次灌浆法,只用一根灌浆管，利用灌浆泵进行灌浆，灌浆管端距孔底20cm左右，待浆液流出孔口时，用水泥壁纸等捣塞入孔口，并用湿黏土封堵孔口，严密捣实，再以24MPa的压力进行补灌，要稳压数分钟灌浆才告结束。 灌浆的浆液为水泥砂浆（细砂）或水泥浆。水泥一般不用高铝水泥，多用普通硅酸盐水泥，有些工程为了早强、抗冻和抗收缩，也用硫铝酸盐水泥。水避免采用含高浓度氯化物的水，常用的水灰比为0.40.45。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 3 压力灌浆 （2）二次灌浆法,二次灌浆法要用两根灌浆管（直径3/4in镀锌铁管），第一次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端50cm左右 ，管底出口处用黑胶布等封住，以防沉放时土进入管口。第二次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端100cm左右，管底出口处亦用黑胶布封位，且从管端50cm处开始向上每隔2m左右作出1m长的花管，花管的孔眼为ø8mm，花管做几段视锚固段长度而定。 第一次灌水泥砂浆，压力0.30.5MPa，流量为100L/min。灌浆量根据孔径和锚固段的长度而定，灌浆管拔出后可以重复使用。 待第一次灌浆初凝后，进行第二次灌浆，压力2 MPa左右，稳压2min。浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力，挤压土体，孔隙比减小，含水量减小，提高土体内摩擦角，提高土锚承载能力。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 4 框梁施工,竖向框梁：三个侧模，留一个浇筑口； 水平框梁：一个底模，一个侧模； 锚索设置在竖梁与横梁交叉点； 锚索位置处即竖梁与横梁交叉点，钢筋加固与锚固，断面增大,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 5 张拉和锚固：,土体灌浆后，待锚固体强度达到80设计强度以上，便可对土体进行张拉和锚固。 如钢拉杆为变形钢筋者端部加焊螺母端杆，用螺母锚固；如钢拉杆为光圆钢筋者，可直接在其端部攻丝，用螺母锚固；如钢拉杆为精轧钢纹钢筋，用直接用螺母锚固。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 四 土层锚杆施工（工艺） 5 绑扎面板钢筋网： 6 喷射面板细石混凝土,可采用预埋法：面板插筋预埋在框梁里面，留出搭接长度； 也可采用植筋法：在框梁钻孔，钢筋插入孔内，用植筋胶（结构胶，必须试验）粘结。抽样检查。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 1 概述 （1）原理,定义：水泥土墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体围护墙 。 原理：深层搅拌水泥土墙桩，是采取水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。 作用：具有挡土和防渗的双重功能。用于深不大于6m基坑。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 1 概述 （2）构造,水泥土的强度取决于水泥掺入比（水泥重量与加固土体重量的比值），常用的水泥掺入比为1214，水灰比一般采用0.450.50 。 水泥土围护墙截面呈格栅形，相邻桩搭接长度不小于200mm。截面置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般黏性土、黏土、砂土不宜小于0.6。格栅长宽比不宜大于2。 墙体宽度和插入坑底深度根据计算确定。墙体宽度以500mm晋级，即b2.7、3.2、3.7、4.2等，插入深度前后排可稍有不同。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 2 施工机具 3 施工工艺 （1）定位： （2）预拌下沉：,（1）深层搅拌机：搅拌水泥土墙的主要机械； （2）配套机械：灰浆搅拌机等,分为普通的深层搅拌水泥土墙桩（不加筋）和加筋水泥土墙。 用起重机（或塔架）悬吊到达指定桩位，对中。 待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 3 施工工艺 （3）制备水泥浆： （4）提升、喷浆、搅拌：,待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥（水灰比宜为0.450.50）浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。 待深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基，且边喷浆、边搅拌。同时按设计确定的提升速度提升深层搅拌机。提升速度不宜大于0.5m/min。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 3 施工工艺 （5）沉钻复搅：,为使土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入中，至设计深度后再提升出地面。桩体要相互搭接200mm，以形成整体。相邻桩的施工间歇时间宜小于10h。 如水泥掺入比较大或因土质较密在拉升时不能将应喷入的水泥浆全部喷完时，可在重复下沉复搅时予广以补喷，采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺，但二次喷浆量可控制在总喷浆量的3040。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 3 施工工艺 （6）清洗、移位：,向集料斗中冲入适量清水，开启灰浆泵，消洗全部管路中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌的软土清洗干净。 移位后进行下一根桩的施工。 桩位偏差应小于50mm，垂直度误差不超过1。 桩机移位，特别在转向时要注意桩机的稳定。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 五 水泥土墙施工 4 提高水泥土桩挡墙支护能力的措施,（1）卸荷：先挖去一部分，以减少主动土压力。 （2）加筋：可在新搅拌的水泥土桩内压入钢筋、竹筋，有助于提高其整体性和稳定性。 （3）起拱、加墩：浆水泥土墙作成拱形，在拱脚处设钻孔灌注桩，可大大提高支护能力，减小挡墙的截面。而对于边长大的基坑，于边长中部适当起拱、加墩以减少变形。 （4）挡墙变厚度：对于矩形基坑，可于角部将水泥土墙的厚度适当减薄，以节约投资。,谢谢,2015.08.20,庄占龙制,2015.08.20,庄占龙制,土钉墙示意图,2015.08.20,庄占龙制,土钉墙施工图,2015.08.20,庄占龙制,边坡坍塌,发生边坡塌方的部位,2015.08.20,庄占龙制,易塌土层的施工措施,2015.08.20,庄占龙制,挂钢筋网,2015.08.20,庄占龙制,喷面层细石混凝土,2015.08.20,庄占龙制,排水设施,2015.08.20,庄占龙制,土层锚杆,2015.08.20,庄占龙制,钻孔螺旋钻孔干作业法,2015.08.20,庄占龙制,安放拉杆钢筋,土锚,土钉,2015.08.20,庄占龙制,安放拉杆钢绞线（带自由段）,钢绞线拉杆,2015.08.20,庄占龙制,定位器或撑筋环,2015.08.20,庄占龙制,灌浆管,钢筋拉杆,钢绞线拉杆,灌浆,2015.08.20,庄占龙制,二次灌浆法灌浆管 示意图,2015.08.20,庄占龙制,框梁扎筋、安模,2015.08.20,庄占龙制,交叉点钢筋锚固,2015.08.20,庄占龙制,框梁检查,2015.08.20,庄占龙制,框梁拆模,2015.08.20,庄占龙制,张拉与锚固,2015.08.20,庄占龙制,单根粗钢筋,2015.08.20,庄占龙制,封锚,2015.08.20,庄占龙制,绑扎面板钢筋网,2015.08.20,庄占龙制,加筋水泥土围护墙 示意图,2015.08.20,庄占龙制,加筋水泥土围护墙侧面,加筋水泥土围护墙,2015.08.20,庄占龙制,加筋水泥土围护墙 俯视,原理,插入水泥土的H型钢,工艺,提高,2015.08.20,庄占龙制,水泥土墙施工工艺,（1、2）,（3、4）,（5）,（6）,2015.08.20,庄占龙制,谢谢！,