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1、关于深基坑支护中土层土钉施工的问题探讨概 述 随着我国经济的迅速发展，城市空间利用率的提高，许多高层及超高层建筑不断出现，与此同时，建筑物基础埋深也不断增加，有些地下室埋深已超过20米。深基坑的支护与施工技术已日趋成为我们面临的新课题。为了保证基坑内正常施工安全，必须确保坑壁稳定；同时为防止基底及坑外土体移动，确保基坑附近建筑物、地下管线、道路等的安全，还必须保证坑壁满足变形控制要求。许多深基坑的支护形式及方法已为工程实践证明，是行之有效的。土钉支护由于具有施工速度快、施工难度较小、造价较低以及具有开阔的基坑作业空间，有利于土方开控及地下室施工等特点，已成为深基坑支护中普遍采用的支护技术。一、
2、自由段长度与负摩阻问题土层土钉是一种埋入土层深处的受拉构件，它一端与工程构筑物相连、另一端锚固在土层中，整根土钉长度分为自由段和锚固段。自由段是指将锚头处的拉力传至锚固体的区段，其功能是对土钉施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区段，其功能是通过锚固体与土层的粘结摩阻作用或锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土层深部。一般来说，土钉自由段Lf是根据基坑土体滑裂面计算出来的，如图1示。=即 Lf=(H+a-d) （1）而锚固段长度则一般根据设计轴力Nt来估算:KNt=DLaqs即： La= （2）式中 qs锚固段与土体的粘结强度，与钻孔方法、土壤性质、内摩擦角、抗剪强度、固结强度
3、、土钉上覆土厚度、灌浆压力等有关。一般由试验确定，也可按规范取值。考虑到基坑壁的总体稳定及深部滑裂面稳定，自由段实际长度应稍大于计算值，土层土钉设计与施工规范要求自由段不宜小于5米，且须超过滑裂面1.0米，建筑基坑支护技术规程建议自由段应超过滑裂面1.5米。目前在一些工程中，有些业主的原因及施工中为了抢夺市场的原因，存在着人为的把自由段设计过短的情况，使得一部分锚固段处于滑裂面内主动区，如图2示。在基坑开挖过程中，当坑壁在主动土压力作用下出现变形时，主动区内的锚固段将产生向基坑内方向的摩阻力，即负摩阻力，削弱了锚固效果，从而使预应力受到损失，引起松驰。在广西华蓝岩土工程有限公司在进行深基础设计
4、过程中，认为是土钉，人为地减少锚固段长度，使得施工难度明显加大，这点上，要求施工人员要有丰富的施工经验。实质上讲，是相当危险的。 我们在盛天新界小区的施工中，就遇到这个问题整个土钉处于填土中，而且处于处于极不理的水钻状态水，后果是非常可怕的。二、土钉设计角度问题：在设计土钉角度时，到底取多大合适呢？我个人认为可从下面几个方面来考虑。1. 深基坑土钉支护中，锚固力产生于滑裂面外深部稳定地层。为了降低工程造价，土钉长度一般在满足受力要求的情况下尽量缩短长度，所以，土钉往往设计成与水平面成一定的角度，角度越小，进入稳定性地层越长早进入稳定地层。2. 从结构受力分析，土钉轴力Nt可分解为：水平分力：N
5、t水平 = Ntcos (3-a)垂直分力：Nt垂直 = Ntsin (3-b)只有水平分力对支护结构是有益的。从上式可以看出，越小，水平分力越大，对支护越有利；反之越大，水平分力越小，相应的垂直分力会越大。在实际施工工程中，地下管线道路的安全，人为地调低土钉的高度，使原有的土钉尽水平分力可能的较大值。在广西盛天新界的小区施工中，我们将小区的首排的取10，第二排的取15，第三排的取30我们确实遇到了问题，比如我们对首排取10，经常发现灌不满现象，于是我们采取二次憋压的方法解去决了这个问题。注意我们的二次压力都很小，这将取决于我们的注浆压力管不忍受较大的压力。因此，土钉倾角是综合考虑以上各因素后
6、进行取值的。土层土钉有关规范规定：土钉角度不应小于10，并不大于30，以1530为宜。我建议土钉角度一般取2030较为合适3. 从施工方面分析，土钉具有一定的角度，有利于钻孔孔壁保持稳定、下锚操作及灌浆施工。尤其在采用常压方式注浆时，浆液在凝固过程中，由于液柱自身压力作用，会使锚固体变得较为密实，有利于提高灌浆质量。靠自重。三、关于土钉基本试验土钉设计一般是根据设计者本身经验及场地地质条件进行取值，而地质条件又是变化多端的，因此，任何一种新型土钉或已有土钉用于未曾应用的土层时，必须进行基本试验，为设计、施工提供依据。目前通常所进行基本试验所得的极限荷载并非锚固段极限摩阻力，是需经过修正的。因为
7、土钉施工时一般采用“全孔注浆法”，整个锚孔全段充满水泥浆。因此试验所得的极限荷载是由如下三个部分组成的Ru = Ra + Rf + R0式中 Ra锚固段极限摩阻力；Rf自由段极限摩阻力；R0孔口扩孔区段水泥浆抗剪阻力。土钉张拉试验时，自由段水泥净浆体实际上是产生摩阻力的，但这部分摩阻力在基坑开挖后，将转变为负摩阻力。消除负摩阻力的方法是保证自由段不注浆。施工时可以用止浆塞将自由段与锚固段隔开，亦可采用定量注浆法。四、关于土钉成孔工艺1. 护壁问题南宁及其周边地区，地质条件复杂多变，人工填土、冲积层、残积层及基岩层，主要包括淤泥或淤泥质土、粉细砂或中粗砂、粘性土或粉土等土层及各种风化程度不同的泥
8、质、砂砾质等基岩层。在这种地层成孔，采用普通斜孔钻孔工艺一般都能满足要求，只是在遇到饱和松散的粉细砂层时，应注意护壁。通常通过调节泥浆性能、合理掌握钻进参数即可成孔。极少数情况如饱和流砂、流泥层需采用套管护壁。但是我提倡使用使用风动潜孔锤（小风量）为最好的方法，其次使用小型螺旋钻以及洛阳铲不失为一种较为现实的方法。上面谈到的护壁问题是我们最不愿意看到的使用水钻的方法。2.钻头选型问题合理选用钻头，对土钉成孔亦很重要。总的来说，土钉孔均采用不取芯的“全面钻进法”施工，钻头多为三翼或四翼钻头，前者因水口大、不易堵水而用于较软土层，后者因合金多、施工速度快而用于稍硬的风化层，两者并没有明显的使用界限
9、。在遇到坚硬岩层时，全面钻进效率降低，可采用合金或金刚石钻头，采用“取芯钻进法”进行施工。我考虑的问题是使用挤密法钻头（圆锥形）来对付松散层，或者是用螺旋钻或洛阳铲；三牙轮（118）钢齿或者球齿钻头来对坚硬地层，这样的功效可比常规钻头功效高的多。3. 施工机械土钉施工的主要机械仍是地质勘探钻机，这种钻机虽然性能不很突出，但暂时还能满足工程建设需要。目前专业的锚杆机市面上并不多，多是国产新型机种，技术性能尚待完善。专业锚杆机是形势发展的需要，除无锡探矿机械厂生产的几种专业锚杆机机之外。我们的锚杆钻机，基本上可以满足要求，但是唯一的缺点是成本过高。我认为，在市场经济的今天，经营和创新是市场致胜的法
10、宝，就那洛阳铲来讲，差不多两个人每天可钻30-40米，而洛阳铲一副也就1700元。如果每个工地再配备2把铲，功效就会提高很多。洛阳铲在市场经济中，如今的洛阳铲已经被精明的商家做的更加完善，携带方便，洛阳铲基本可以分为几个部件：铲头、配重杆、加长杆、吊环、安全绳以及携带包六大主要组成部分。环环有丝扣的方式连接起来。铲头如今的铲头被位列为；土铲头，破砖铲，泥沙铲头以及筒子铲四大类。土铲：与名字一样主要用来开凿由土构成的土壤。破砖铲：由于一般的铲头遇到强硬石材无法继续挖掘探测而专门设计的一种铲头，用于打碎石块，砖瓦。泥沙铲：普通的铲头无法把泥沙带出，在土铲的基础上增加铲头出两侧护翼让洛阳铲在泥土，沙
11、质的土壤也能够成长快捷的工作。筒子铲：一种新兴的产品，它的作用主要是对付淤泥，在其他铲头看起来几乎不可能带出的如水一样的泥沙，它却可以轻松带出，也是被探测人员称绝的铲头。掏沙铲：一般用于戈壁、沙滩、河滩、沙地等。这些地方土质松软不易带出，掏沙铲独有的设计解决了这一难题、能顺利的带出土壤。配重杆配重杆：它的作用就如同标枪的前面，更加准确，有力的向深层挖掘探测，都是以丝扣的方式连接。配重基本分为两类：口径2cm和口径2.5cm。主要因为部分大铲头2cm的配重不能带来配重的效果而增加尺度。加长杆加长杆：它的作用加长整体长度，因为它也是由丝扣连接方式，理论上是可以无限加长的，但是没有必要加过于多的加长
12、杆因为有吊环。吊环吊环：看起来比较一般，它是所有丝扣连接洛阳铲的最顶端，用于在深沉探索把洛阳铲从深层取出的作用。一样是现代洛阳铲的重要组成部分之一。安全绳安全绳：连接吊环负责把整个洛阳铲从深坑中带出。携带包携带包：现代的洛阳铲方便携带可装可卸，有一个包来装洛阳铲和从前的洛阳铲比起来要方便许多也更加专业化。4.施工时间无论从施工工艺还是施工功效来讲，使用双班导是最理想的办法；尤其是對土钉施工来说。至少节约一半以上的时间。一台钻机就是40万元来讲使用二班人马再配备洛阳铲，也还是比较合算的。比如我们所使用的小型钩机，从严格言以上讲，我们的使用率还不4小时，如果我们使用一台钻机双班导就可以是功效提高一
13、倍以上，一台小行钩机完全可以满足需要。功效提高一半以上，相应的效率就更高了。五、关于坡顶坡底地的排水沟、护栏问题大家知道土钉土钉的成败关键在于坡顶和坡底的地排水沟问题，其次是斜坡的排水问题。解决此问题的方法就是在土方施工过程中，一定要找平，在找平之后可用60或70钩机人工挖槽约35CM,将其土移走，通过测量，用水泥砖做成排水沟。然后开挖至预定深度1.8米（有特殊情况可挖深至2.2米），然后开始用2.63米挂网，喷射C20水泥砂浆,首喷至60-40MM,二喷之设计深度。等喷射之后第二天可用5CM洛阳铲每隔3米钻一个孔30-50CM,插入护栏主杆，绑扎护栏。 这次他们采取这种方法（没有洛阳铲）已感
14、觉很轻松。六、关于土钉注浆工艺1、土钉土钉施工工艺流程场地平整钻机定向定位钻孔孔道清洗、土钉制作安装土钉及注浆管锚孔注浆挂钢筋网片喷射砼。2、土钉成孔（1）土钉钻孔按设计要求定位开孔，根据地质条件和使用要求选择钻机，钻孔直径根据土钉的直径采用110mm孔径，调整钻机的钻进角度与水平面的夹角1015。（2）土钉成孔施工机械采用专用土钉钻机以及用洛阳铲人工成孔，钻机安装牢固平稳，以120mm孔径开孔至23m后，用100mm孔径钻至设计长度。用洛阳铲人工成孔方便灵活，如果本工程配1台土钉成孔机械、2把洛阳铲可满足施工进度要求。3、土钉制作及安装（1）土钉采用II级钢筋25在现场制作，每隔2m焊有对中
15、支架，形成锥型滑橇。确保土钉在孔中保持居中，防止出现偏心。灌浆管采用30mm软塑胶管、排气管采用10mm软塑胶管，置于土钉、定位器中间，与土钉一起放入孔内。（2）钻孔采用回转钻进法，钻进时采用清水作循环液，钻孔达到预定深度后，孔内钻渣及碎屑及时清理。 （4）土钉（土钉）成孔允许偏差：孔深为50mm，孔径为5mm，间距为100mm，土钉保护层厚度大于25mm。（5）土钉钻孔完成后，经检查确认后及时放置土钉，注浆锚固。使用旧的建筑钢管即直径不小于48mm,壁厚3mm，可做为土钉杆使用。为了解决施工中难题，建议有条件的单位尽可能使用上述钢管做为土钉杆使用。这样解决因孔内堵塞而面临的尴尬，又能节约因减少锚头而带来拉力的减少。同时又能减少因偷工带来注浆压力的减少。5.3.5 钢管土钉的构造应符合下列要求： 1 钢管的外径不宜小于48mm，壁厚不宜小于3mm；钢管的注浆孔应设置在
