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1、玻璃纤维增强复合筋(GFRP)土钉支护施工技术措施 玻璃纤维增强复合筋（GFRP）土钉支护施工技术措施 1 前言 11土钉支护在深基坑施工中是常用的一种支护技术，随着我国建筑业的不断发展，深基坑施工越来越多。在日常建筑深基坑土钉支护施工中，经常会碰到土钉超出建筑规划红线，而传统的钢筋、钢管、钢索土钉对今后的地下管线或地下建筑物施工带来严重的隐患。同时这些金属类土钉不易切割清除、切割易产生火花，特别对地下天燃气管线存在较大危险。玻璃纤维增强复合筋（GFRP）作为一种新型的钢筋代用材料已在防腐工程、道路工程中成熟应用，已有专业的厂家生产。玻璃纤维增强复合筋代替传统的钢筋等应用于土钉支护，因其易清除
2、，很好地避免了今后地下管线或地下建筑物施工的隐患。 12玻璃纤维增强复合筋是一种由玻璃纤维和树脂（如环氧树脂）、固化剂专业成型固化而成的杆件，表面形状为螺纹形（Glass Fiber Reinforced Polymer，简称为GFRP筋）。它代替传统的钢筋应用于土钉支护是一种新的技术，是一种创新。玻璃纤维增强复合筋土钉支护施工工法可以减少钢筋用量，符合并响应了国家建设节能、环保和节约型社会的能源政策。 13玻璃纤维增强复合筋土钉支护施工工法是在传统的钢筋土钉支护方法上改进，结合玻璃纤维复合筋的材料特性，制定相应的施工工艺和优化设计方案、参数，通过工程应用及对玻璃纤维增强复合筋土钉在整个围护结
3、构中的监测、总结而形成。 2 技术措施特点 2.1 本施工技术措施施工工艺操作性强、方便、快速、用料省，可以有效缩小工作面。随挖随支，可缩短工期，减少土体的扰动，提高土体的强度及稳定性，拓展了土钉支护的应用空间。 2.2 本技术措施在土钉施工时减少了电焊、切割作业量，有效减少电焊、切割明火动用，改善作业环境、减少电焊弧光污染。土钉锚杆损耗率小且用材环保，可以提高劳动作业安全，提高施工效率。 2.3玻璃纤维增强复合筋（GFRP）土钉支护紧贴围护土体，占用空间小，作业面内相对扩大了空间且不易碰撞，减少了外部施工对其影响，从而更具有安全性和可靠性。 1 3 适用范围 3.1适用于一般粘性土、粉质粘土
4、、粉土、砂土、碎石土和有一定粘性的杂填土的边坡或基坑支护。 3.2 本技术措施用于基坑支护时，适用于侧壁安全等级为二级、三级的基坑支护且基坑深度不宜大于12米。 3.3 本技术措施用于砂土边坡时，不适用于N10击和不均匀系数小于2的级配不良的砂土。 4 工艺原理 4.1玻璃纤维增强复合筋土钉支护施工技术措施是在传统的土钉支护技术上加以改进，改变传统的钢筋等金属类筋材，以玻璃纤维增强复合筋（GFRP筋）为筋材，根据材料特性，充分利用材料顺纤维向抗拉强度高且塑性变形小的特点，优化土钉支护设计，精心施工和有效的监测形成安全、可靠的支护体系。 4.2本施工技术措施采取土中造孔、置入玻璃纤维增强复合筋筋
5、材，并沿孔全长注浆的方法做成细长土钉杆件。以土钉作为主要受力构件，依靠土钉与土体之间的界面粘结力或摩擦力，来承受土体变形条件下产生的拉力作用，从而达到支护的目的。它由土钉群、被支护的土体和喷射混凝土护坡面层组成，见下图4.2。 图4.2 GFRP复合筋土钉支护工艺原理 1-玻璃纤维增强复合筋土钉 2-喷射混凝土护面层 3-土体滑裂面 H-支护深度 2 复合筋土钉支护工艺原理1-玻璃纤维复合筋土钉 2-喷射混凝土护面层 3-土体滑裂面 -支护深度 5 施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 施工工艺流程见图5.1 土钉设计 5.2施工要点 5.2.1土钉设计 施工准备测量放线土方开挖修理边坡
6、挂网注浆筋钉杆安设 施工监测 检查验收预应力 张拉图5.1 施工工艺流程图玻璃纤维增强复合筋(GFRP)土钉支护的设计可参建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012及锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001。但对以下几项作相应调整和明确： 1.单根土钉抗拉承载力计算应按公式5.2.1-1 1.350FjkFuj (5.2.1-1) 式中: 0-基坑(边坡)侧壁重要性系数； Fjk-第j根土钉受拉荷载标准值； Fuj-第j根土钉受拉承载力设计值； 2.单根土钉GFRP筋计算截面积可按下式5.2.1-2确定: AGj1.350Fjk/FG,y (5.2.1-2) 式中 : AGj第j根G
7、FRP土钉计算截面积； FG,yGFRP土钉抗拉强度设计值； 3 3.土钉锚固体与土体极限摩阻力参数宜以现场测试结果为设计依据。土钉锚固体与土体极限 摩阻力标准值取现场实测平均值的0.8倍，同时应考虑地下水位和土体含水量变化的不利影响。 4.土钉抗拉抗力分项系数宜取1.4,进行整体稳定性验算时其整体滑动抗力分项系数宜取 1.351.5,当位移控制要求严格时应取上限值。一般设计时，深度h5M取1.35,8mh12m时 取1.5, 5mh8m时取1.4。 5.GFRP筋的抗拉强度标准值宜取平均抗拉强度的72%，抗拉强度设计值宜取标准值的75%， 对于在极度恶劣环境条件下，如高温、强碱、干湿循环或冻
8、融循环等，因GFRP筋的耐受时间会 发生不可逆的降低，抗拉强度设计值宜取标准值的60%。 6.当地表荷载小于20kN/m时则按20kN/m取值。 7.玻璃纤维增强复合筋土钉支护的长度应通过稳定分析和抗拉拔力验算方可确定。但一般情 况下不得小于支护深度的1.21.5倍,对于密实砂土和坚硬粘土可取低值，对于软塑粘性土不应22 小于1.5倍，对于顶部的玻璃纤维增强复合筋土钉的长度应适当增加20%。 5.2.2施工准备、测量放线 1.玻璃纤维增强复合筋土钉支护施工前应编制施工组织设计及专项技术、安全措施，对于支 护深度超过一定规模（5m）的深基坑，根据建质200987号文应组织做好专家论证工作。 2.
9、根据地质环境情况和设计要求精心选择施工机械，根据施工质量控制精度要求选择施工测 量仪器。对于玻璃纤维增强复合筋应选择有实力的专业厂家，并根据设计土钉要求定制玻璃纤维 增强复合筋和配套螺母、钢制托盘。各种支护材料、半成品进场前应进行检验合格并应向供货单 位索取材料质量保证资料。 3.施工前应合理组织、安排各个岗位人员,明确职责,做好各操作人员的技术、安全交底。 4.根据设计要求及现场情况，利用仪器对各支护段进行放线,放线要设基准点不小于四处,以 复核放线的正确性。施工过程中的测量放线要求紧跟施工进度要求并能保证坡度、标高、土钉位 置定位、水平等设计要求。 5.2.3土方开挖、修理边坡 1.土方开
10、挖遵循“先浅后深、分层开挖、严禁超挖”的原则，并按分层、分段、对称开挖进 行。挖土分层厚度与设计土钉间距一致为宜，但一次开挖深度不应超过1.5m。分段长度宜为 12m15m。逐层逐段开挖并及时施工土钉，挖一段支一段、挖一层支一层以确保土体稳定。 2.边坡土方的开挖应安排技术好的挖掘机操作手，配置专人对边坡作人工修理，专人现场跟 踪管理。修理边坡使其坡度、坡面平整度符合设计要求是保证支护体系施工质量的基础和关键工 序之一。 4 3.玻璃纤维增强复合筋土钉支护墙面坡度应按设计要求进行开挖、修坡，但一般不得大于1:0.1。 5.2.4造孔 1.造孔根据设计土钉直径及长度、土质情况可选择湿作业法或干作
11、业法进行。造孔前应根据设计及定出的孔位标记安设稳妥机械，调整好成孔角度，其偏差必须符合质量控制要求。第一层玻璃纤维增强复合筋土钉造孔位置一般覆土深度不应小于1m，其成孔直径除设计要求外宜为100mm150mm。 2.由于地质情况的复杂性,当现场施工与设计不符合时或遇到局部障碍物时,允许调整成孔位置和方向，但应适当增加密度并取得设计的同意方可进行。 5.2.5玻璃纤维增强复合筋土钉杆安设 1.玻璃纤维增强复合筋土钉杆的安设应根据设计定尺土钉规格、长度等与成孔对应安设。在安设过程中引起塌孔或遇阻应及时补孔。 2. 玻璃纤维增强复合筋土钉杆在现场应分类堆放，储存应避免阳光直射,制作安装配套构件时应随
12、用随装。 3. 安设玻璃纤维增强复合筋土钉杆前应沿钉杆全长设置居中固定支架,其固定支架固定圆环钢筋直径不宜小于10mm，支架直径不宜小于6mm。居中固定支架沿玻璃纤维增强复合筋安设间距1.5m。居中固定支架构造见图5.2.5-2。 图5.2.5-2 复合筋对中支架1-玻璃纤维复合筋对中支架 2-筋 3-对中支架固定圆环 4-支架与筋用钢丝绑扎 -40 -100 4.土钉杆的安设应紧跟造孔进度，不宜间隔过久，以免造成塌孔。 5.土钉杆入孔前应保证平直,并消除其表面的油渍和其他污物,对锚头各螺纹段应作暂时保护。 5 5.2.6注浆 1.注浆材料必须符合设计及规范要求，注浆材料不得配料随意性过大，其
13、水泥、砂等材料应作检测合格后方可使用。 2.注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆材料要拌合均匀，随拌随用，一次拌合的材料应在初凝前用完。 3.注浆开始或中途停止超过30min时应用水泥浆润滑注浆泵及其管路。注浆时,注浆管应插入距孔底250mm处，孔口部位宜设置止浆塞及排气管。 5.2.7挂网 1.挂网应在边坡喷射一层混凝土后铺设进行,钢筋保护层厚度不宜小于20mm。当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。 2.挂网应采用绑扎搭接,在土钉杆部位不得电焊作业。钢筋网应按设计要求绑扎，其间距及钢筋直径应符合设计要求，一般挂网钢筋直径不小于6mm，钢筋间距不大于30
14、0mm。 3.挂网绑扎完成后,应在土钉杆位置通长绑扎加强槽钢或2根以上加强筋，加强筋直径宜为14mm以上。 5.2.8锚头连接 1.玻璃纤维增强复合筋土钉杆必须与钢筋网连接可靠,采用配套螺母、钢制托盘和混凝土面层有效连接。构造做法见图5.2.8-1。 图5.2.8-1 玻璃纤维复合筋土钉连接构造1-玻璃纤维复合筋（自由段） 2-土钉注浆固体 3- 喷射混凝土墙 4-钢制托盘连接件 5-连接螺母 6-加强筋 7-钢筋网层 2.钢制托盘应垫设平整,玻璃纤维增强复合筋端部丝扣应露出螺母35个丝扣。 5.2.9喷射混凝土面层 1.喷射混凝土应按设计强度要求配置，配置所用的材料应符合规范规定要求。喷射混凝土其 6 强度不得低于C20。当掺入减水剂或速凝剂的，其初凝时间宜小于5分钟，终凝时间宜小于10分钟。 2.喷射混凝土作业应分段进行，同一段内顺序应自下而上，一次喷射厚度不小于40mm，不宜大于70mm，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6m。 3.喷射混凝土终凝2小时后应喷水养护,养护时间应根据天气温度调整，一般为3d7d。 4.喷射混凝土时应同时做好坡顶及坡脚的排水设施、泄水孔等。在坡顶部水平面宜设
