土钉支护技术（精选8篇）
土钉支护技术 篇1
基坑土钉支护技术浅析工学论文
摘 要：土钉支护技术是一种新型基坑支护形式，近年来己在我国基坑工程中广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。本文对土钉支护技术的特点做了简要分析，并探讨了土钉支护的构造与施工。
关键词：土钉支护;构造;施工
1土钉支护技术的概念及特点
土钉墙又称为土钉支护技术，它是在原位土中敷设较为密集的土钉，并在土边坡表面构筑钢丝网喷射混凝土面层，通过土钉、面层和原位土体三者的共同作用而支护边坡或边壁。土钉墙体同时也构成了一个就地加固的类似重力式挡土结构。与已有的各种支护方法相比，它具有施工容易、设备简单、需要场地小，开挖与支护作业可以并行、总体进度快、成本低，以及无污染、噪声小、稳定可靠、社会效益与经济效益好等许多优点，因而在国内外的边坡加固与基坑支护中得到了广泛迅速的应用。
土钉墙的施工技术是一种由上而下分步修建的过程，可按下列顺序进行:按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志;喷射第一层混凝土;钻孔安设土钉、注浆、安设连接件;绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土;设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。
土钉支护法:以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统，喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为一体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。土钉主动支护土体并与土体共同作用，具有施工简便、快速及时，机动灵活、适用性强、随挖随支、安全经济等特点。其工期一般比传统法节省30-60d以上，工程造价低10%-30%，支护最大垂直坑深目前已达到21.5m，建成淤泥(局部杂填土)基坑深达10m。该方法不仅能有效地用于一般岩土深基坑工程支护，而且通常还采用一些其他辅助支护措施，能有效地用于支护流砂、淤泥、复杂填土、饱和土、软土等不良地质条件下的深基坑。此外，它还能快速、可靠、经济地对采用传统法或改良法施作的将要或已经失稳的基坑进行抢险加固处理。
土钉支护似乎与加筋土和锚杆等挡土结构一样，然而土钉支护在结构施工等方面与加筋土和锚杆有许多不同点。
首先，土钉支护与加筋土边坡或挡墙不相同，主要表现在:施工方法不同。土钉支扩从上到下分布进行修建，边开挖边支护，充分利用原状土的强度。加筋土结构由下到上分层填土构筑，填料可以选择，密实度和强度可以控制;加筋体最大拉力的变化规律不同。在加筋土结构中，一般处于下部的筋体受力最大。在土钉支护结构中，一般介于中部的土钉受力最大，上部和底部的土钉受力较小;变形性能不同。土钉支护最大位移发生在支护边坡顶部或接近顶部，加筋土结构的最大位移在底部。
其次，土钉支护与锚杆支护或挡墙也不相同，主要在于:各部分的受力和作用不同。锚杆支护或挡墙中的锚杆一般都有锚固段和自由段，利用滑动面以外的锚固段提供抗力，设置锚杆一般要施加预应力，自由段受到均匀的拉力作用，通过锚座传递到坡面的挡土构件上，挡土构件的刚度较大，主要通过受弯矩提供抗力，是主要的受力部件之一。土钉设置后一般不施加预拉力，只是在土体发生微小变形后才被动受力，受力的大小沿土钉延长的分布不均匀，中间大两边小，所作用在面层上的力较小，喷射混凝土面层不是主要受力部件，其作用是稳定开挖面上的局部土体，防止崩落和受到侵蚀;设置密度不同。在锚杆支护中，单位支护面积上设置的锚杆数量通常较少，对每根锚杆的施工精度和要求都十分严格。在土钉支护中，支护面上土钉排列得较密，对单个土钉的施工精度和质量要求相对较低;设计长度不同。在锚杆支护中，设计要求每根锚杆都要达到要求的抗力，所以锚杆的锚固段需要深入到稳定的土层中，设计长度较长。在土钉支护中，土钉排列较密，数量众多，与周围土层共同作用，能够保持加固区土体的自身的稳定，并抵抗加固区以外的土压力的作用，设计长度较短。当然，锚杆有许多种类，也有不加预应力、长度比一般的土钉还要短，但这种锚杆主要用于隧道或地下工程的喷锚支护上，长度比一般的土钉还要短，常用只有2-4m。
2土钉支护的构造与施工
2.1土钉构造
2.2.1结构组成
土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。
2.1.2结构材料
钢材:钢筋的种类、型号及尺寸规格应符合设计要求，宜采用H级或工H级钢筋，钢筋购进后应妥善保管，防止锈蚀，制作时应调直、除锈、除油，应进行物理力学性能或化学成份分析试验，焊接用的钢材，应作可焊性和焊接质量的试验检测其焊接强度应大于材料整体强度;
水泥:采用普通硅酸盐水泥，标号P032.5，必要时采用抗硫酸水泥，不得使用高铝水泥。水泥应符合现行水泥标准的规定要求，必须有制造厂的试验报告单、质量检验单、出厂证等证明文件，并按其品种、标号、试验编号等进行检查验收并取样检验，按检验结果合理使用。袋装水泥在储运时应妥善保管、防雨、防潮，堆放在距离地面一定高度的堆架上，严禁抛摔和损坏包装袋，严禁使用受潮或不同标号品种混杂的水泥。
骨料:石料和砂料(瓜子片、中细砂)应有检验报告单，石料的检验方法和质量标准按JGJ53-92，砂料的检验方法和质量标准按JGJ52-92。粒径小于2mm的中砂，砂的含泥量按重量计不大于3%，粒径小于12mm碎石或瓜子片，含泥量按重量计不大于3%。
拌合用水:水中不含有影响水泥正常凝结硬化的有害杂质，不得含油脂、糖类及游离酸等;污水、PH值小于4的酸性水和含硫酸根离子超过水重1%的水均不得使用;使用自来水或清洁的天然水作拌合用水，可免作试验。
速凝剂:所用速凝剂为J85、711或红星1号，应有专人负责掌握，添加重量为水泥重量的3%，喷射时由机器自动添加。
焊条:采用THJ422。
混凝土配合比:喷射混凝土的配合比除应达到设计标准强度外，还应满足施工工艺要求，配合比为1:0.4:2:2(水泥:水:砂:瓜子片)，瓜子片的最大直径不大于12mm.
注浆配合比:一次注浆采用1:1水泥砂浆，二次注浆采用水灰比为0.5的纯水泥浆，水泥砂浆与水泥纯浆必须搅拌均匀，一次拌和的浆必须在初凝前(一般为2h)用完。
早强减水剂:根据工程性质，采用不同类型的早强剂，常用红星四号、3F、NC、NNOF、NS2-1等。
2.1.3土钉及钢筋网制作
土钉制作尺寸允许偏差:长度±100mm，弯曲度
钢筋制作要求:钢筋使用前应调直并清除污垢，钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设，钢筋与坡面的间隙不宜小于20mm，钢筋网宜采用绑扎，钢筋网与土钉应连接牢固，钢筋网外侧宜用加强筋固定在土钉上。 2.1.4排水系统
土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的排水措施，包括地表排水、支护内部排水以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
基坑四周支护范围内的地表应加修整，构筑排水沟和水泥砂浆或混凝土地面防水地表降水向地下渗透。靠近基坑坡顶宽2-4m的地面应适当垫高，并且里高外低，便于径流远离边坡。在支护面层背部应插入长度为400-600mm，直径不小于40mm的水平排水管，其外端伸出支护面层，间距可为1.5-2m，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，应在坑底设置300mm×300mm排水沟，通至600mm×600mm×600mm集水坑。排水沟应离开边壁0.5-1m，排水沟及集水坑宜用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏，坑中积水应及时抽出。
2.2土钉支护施工组织
为了确保土钉支护施工的质量和进度，现场设立由三名人员组成的工程技术组:一名总负责人，一名工程技术负责人，一名质量安全负责人。
现场设四个作业班:
一班:土钉加工、焊接、制作钢筋挂网;
二班:专门机械成孔班;
三班:注浆。自孔内注入一次水泥砂浆，在PVC管内作二次注浆;
四班:喷射混凝土班;
各班组做到分工不分家，必须互相配合，精心施工。
工艺流程详见图2。
3复合土钉支护受力机理
3.1复合土钉受力机理
在土钉支护体系中，土钉是重要的受力构件，土钉的作用将作用于面层或水泥土桩上的.水、土压力，通过土钉与土体的磨阻力传递到稳定的地层中去，类似于土层锚杆;通过密而短的土钉将支护后土体的变形约束起来，形成由土体、注浆体及土钉组成的复合土体，复合土体类似于重力式坝受力。这种作用类似于加筋土挡支护;不管用什么形式施工的土钉(钻孔法、打入法和顶入法)，土钉通道都是注浆孔，该注浆不仅形成了土钉挡墙与地层之间的摩擦带，同时以劈裂、渗透及压密注浆的形式加固了支护后土体，这种作用类似于压密注浆机理。
3.2土钉的受力过程
量测表明，土钉的受力过程可分为三个阶段:
第一阶段:土钉安设的初期，完成注浆但注浆体与土层之间的粘结尚未形成，这时该土钉基本不受力。
第二阶段:注浆体将土钉粘结于地层中，随着开挖深度的增加，土钉逐渐产生拉力，并将拉力集中在与面层粘结的部位，这时内力分布类似于无自由变形段的土层锚杆靠近面层处拉力最大，往后逐渐减小。
第三阶段:开挖足够深度，土钉的大部份处于滑裂范围之内。这时土钉内力表现为中间部位(近滑裂面)最大，两端最小。力的分布类似于加筋土挡墙中的拉筋。
4结束语
土钉支护技术能有效调用土体自身的强度和自身的稳定性，是提高岩土工程稳定性和解决复杂岩土工程稳定问题最经济最有效的之一。尽管土钉支护技术从设计计算理论到施工工艺，尚有若干探讨改进和完善处;尽管理论落后于实践的情况十分突出，尚需编制可供遵循的设计、施工规范;尽管许多专业设计、建设及管理工程技术人员仍处在边实践边学习阶段，但伴随着良好社会环境与经济体制的发展，土钉支护技术以其显著的造价、经济、施工工艺等方面的优点，除广泛的应用于一般土层和软土支护外，还将大量地运用于流砂、复杂填土、强膨胀土和砂砾等不良土层中，那些待解决的问题也必将在广大工作者的努力中为人们探知!
参考文献：
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土钉支护技术 篇2
随着社会经济的发展, 工程施工技术在不断创新。在原先的基坑开挖和边坡稳定方面, 广泛使用了桩、墙、撑、锚支撑等技术, 近20年来又开发出了土钉支护这一新型挡土技术, 有效提升了施工质量。
1 土钉支护技术的应用
土钉体是一种金属杆件, 它的应用目的是为了加固施工现场天然土体。土钉支护技术采取的方法是采用较密集排列的土钉作为主要受力构件, 依靠自身与土体间界面的粘合力或者摩擦力, 在土体发生变形的时候, 土钉支护就被动承受拉应力。土钉支护系统通常分成三个部分:土钉、面层、防水系统。土钉支护与加筋土挡墙在形式上有相似的地方, 都属于土体加筋技术。不同的是:土钉是在原位土内从上到下一边开挖, 一边加支护, 而加筋土挡墙是在填土的过程中, 从下到上分层铺设拉筋, 并与墙面板组成挡土结构。
2 土钉支护的特点
2.1 土钉支护的优点
1) 工程量少、施工速度快。与桩支护和连续墙支护相比较, 土钉支护是将土作为支护的一部分, 用混凝土和用钢量要少得多。大大加快了施工速度, 工期缩短一半。
2) 投资抵。在国外, 土钉支护比拉锚支护要节省10%~30%, 我国的土钉支护比其他支护方法省30%~50%。有效降低了投资成本, 深受投资方的欢迎。
3) 施工简单。土钉支护不需要特殊的工艺, 对技术和设备的要求较低, 成孔时只需要有洛阳铲就行了。但是在卵石层成孔的时候, 就需要有专用的锚杆钻机了。
4) 安全可靠。土钉支护采用的是大量密集的列的土钉作为支护体, 它对土体的干扰较小, 即使土钉支护里面某1根土钉出现问题, 也不会影响全局;在施工过程中, 可以根据现场的土质和测量数据对设计进行及时的修改和调整, 有效避免险情的发生。只要把现场监控和反馈设计有效结合起来, 就比其他支撑技术的安全系数高。
5) 抗震性能好。土钉支护属于柔性支护, 对于地震的车辆振动有着良好的抵抗性。即使受力损坏, 也是一个缓慢的变形损坏过程, 不会出现立刻彻底损坏的现象。
2.2 土钉支护的缺点
土钉支护的变形, 比预应力锚杆或者预应力撑式支护稍微高;不利于在软土、松散沙土和地下水丰富的环境下使用;因为土钉支护与锚杆挡墙都是永久性支护结构, 所以要采取有效的防锈措施。
3 土钉支护设计内容和施工的若干要求
3.1 设计内容
土钉支护一般适用于地下水位以上或进行人工降水后的可塑、硬塑或坚硬的黏性土, 胶结或弱胶结P, 包括毛细水黏结Q的粉土、砂土和角砾、填土;在经过大量工程实践后, 土钉支护在杂填土、松散砂土、软塑或流塑土、软土中也得以应用, 并可与砼灌注桩、钢板桩及止水帷幕等配合使用进行支护, 在设计方面, 需要关注几个问题: (1) 土钉支护结构可以根据不同的类别和工程经验进行设计。 (2) 土钉的抗拔力与长度应根据公式进行计算、实验来决定。 (3) 土钉锚固钉作用, 应该是任一土钉所控制面积上的土压力要小于土钉的锚固力。 (4) 土钉钢筋受到的拉应力应该小于作用力。 (5) 土钉墙应该是把土钉自身和土作为一个整体来进行稳定性的验算。
3.2 土钉支护施工的要点
土钉支护要严格按照工程进度分层开挖, 做到及时支护。不宜抢先开挖, 避免后期工程的变化造成不利影响;土钉支护不宜在有地下水的状况下使用;对于不良的土层要采取有效措施, 防止基坑边坡的裸露土体发生坍塌。可以通过以下几种方法进行: (1) 在水平方向上间隔开挖。 (2) 修坡后立即喷涂混凝土或砂浆, 待凝固后再钻孔。 (3) 先将作业深度上的边坡做成斜坡保持稳定, 待钻孔并设置土钉以后在清坡。
4 土钉支护的现场测试与施工监控
现场检测与施工监控也是土钉支护施工的重要环节。施工过程中, 要始终对支护进行变形监测和地面裂缝观察, 如果周围有建筑物, 要密切观察建筑物是否有变形和开裂情况。检测与监控的主要内容有: (1) 土钉现场的抗拔实验。 (2) 土钉支护体顶部的水平位移和垂直的沉降测量。 (3) 基坑的地表地物的开裂与变形监控。 (4) 对于土钉受到应力的钢筋和受到压力的面层的工作状态进行全面监控。
5 结语
土钉技术是近年来发展起来的一种新型挡土技术, 它具有安全性能高、施工简单、投资成本低等特点, 适合于高层建筑深基坑开挖、地下机构施工开挖、土坡开挖等方面的临时支护。也可以用作隧道洞口挡墙、和路堑边坡挡墙和桥台挡墙的永久结构。它的应用很广, 有广阔的发展前景。
参考文献
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土钉支护技术 篇3
【关键词】深基坑;喷锚支护;应用
一、喷锚(土钉)支护技术
喷锚(土钉)支护技术是一种利用经加固后的原位土体来维护基坑边坡主体稳定的支护方法,它是由土钉、钢筋网、喷射混凝土面板和加固后的原位土体等部分组成,该支护结构轻型,具有施工简便、快速及时、机动灵活、实用性强、随挖随支、安全经济等特点,施工操作方便,是一种较有前途的深基坑边坡支护方法,适用于地下水位以上或经降水后的黏性土或密实性较好的砂土地层,开挖深度一般不大于15m。
二、基坑支护的类型
根据工程项目的具体情况,目前在基坑支护中支护的形式大体可分为两类,即支挡型和加固型。其中支挡型又可分为悬臂式和斜梁支撑,后者造价相对较高;加固型通过对基坑四周土体的加固,利用其自身重力挡墙原理,可满足主动土压力要求,其特点是造价低,施工方法简单。
三、基坑支护方式的选择
选择的出发点是安全、经济。所有的方案,在保证安全的前提下必须达到最大的经济效益。在基坑支护工程的设计和施工过程中,一定要做到以下几点:
1、基坑设计阶段,要根据基坑所在场地的工程地质报告、土工试验结果、土层含水量、区域地层参数的取值经验等综合选取; 2、在分析支护结构受力和变形时,应充分考虑施工的每一阶段支护结构体系和外部荷载的变化,同时要考虑施工工艺的变化,挖土秩序和位置的变化,支撑和留土时间的变化等; 3、基坑施工过程中应该制定完备的监测方案。 4、基坑工程的施工必须完全按照设计文件的要求去做。 5、对不同深基坑工程的设计施工,必须因地制宜,采取不同的技术方案。
四、喷锚(土钉)支护技术应用实例
以下结合昆明市南过境立交桥工程基坑支护的实例对喷锚(土钉)支护技术在深基坑支护中的应用进行阐述:
(一)施工准备——材料
1.1 锚杆制作与要求
(1)锚杆的杆体采用普通钢管,其外径为48mm,壁厚不宜小于3.5mm。(2)锚杆的端部采用圆锥头形状,其大头直径应大于锚杆直径。(3)锚杆的管壁应设置出浆孔眼。
1.2 水泥应采用普通硅酸盐水泥,若地下水对混凝土有侵蚀性,可采用抗硫酸盐水泥。细骨料应选用粒径小于2mm的中细砂。不得使用污水,不得使用PH值小于4的酸性水。
1.3钢筋的型号、规格、加工必须符合设计及规范要求,原材料及焊接必须经实验合格方可使用。
(二)施工工艺流程：喷锚(土钉)支护按以下流程施工:挖土→修坡→土钉孔定位→成孔→制安土钉→配制、灌注砂浆→绑扎钢筋网片→焊接加强筋及井字钢筋→配制混凝土→喷射混凝土→下层挖土。
(三)降水及排水：本工程地处盘龙江以西,并且紧邻盘龙江,因此地下水较为丰富,施工时除要考虑正常的防排地表水、雨水措施外,还必须考虑对盘龙江水的防渗漏和基坑底下渗水的排水措施。根据本工程项目的特点及地理位置情况,施工时在适当位置设置了6个降水井进行基坑排水,并根据基坑开挖后的实际情况,在基坑周围适当位置设置了集水坑抽排基坑积水。
(四)土方开挖及修坡
1. 土方必须分层开挖。2. 每层开挖深度按设计施工方案进行,并视现场土质条件决定,一般情况下按一层锚杆的垂直间距进行开挖; 3. 开挖要到位,不得欠挖,严禁超挖。4. 机械开挖后,应及时对壁面进行人工修坡,以保证平整、无浮土,并符合设计规定的坡角。
(五)锚杆施工
1. 锚杆用锚杆机强力打入被支护土层中,外露长度以25cm为宜。 2. 锚杆倾角严格按设计要求的15°进行施工控制。 3. 锚杆加长连接时,对接接头要焊牢,并在接头处绑焊3根φ16,长15cm的钢筋,并全长焊满。
(六)挂网
1. 钢筋网格为正方形,尺寸为20×20cm,允许偏差不得大于1cm。 2. 根据施工作业面分层分段铺设钢筋网,可用短钢筋将网片固定在坑壁上,距壁面的距离不宜小于4cm。 3. 网片间的搭接可采用绑扎,绑扎搭接的长度应不小于一个钢筋网格。 4. 边壁上的钢筋网需延伸至地表面,并与地锚焊接牢固。 5. 用φ16钢筋作为加强筋,沿锚杆水平、垂直或斜线方向焊接在锚杆上压紧钢筋网片。 6. 加强筋的搭接长度应符合要求。
(七)注浆
1. 水泥使用普通硅酸盐水泥,其标号选用42.5级。 2. 注浆的水灰比采用0.40～0.45,加入0.03%的三乙醇胺促进早凝。 3. 采用水泥浆(压力0.4MPa)注浆填满,管口设置浆塞。 4. 每次向管内注浆时,应记录注漿用量,以确认注浆的充实度,实际注浆量必须超过管的体积。
(八)喷射砼
1、喷射砼的碎石最大粒直径一般不大于15mm,标号采用C20,配合比严格按设计要求进行拌制。砼中加入3%的速凝剂。2、混合料应搅拌均匀,随伴随用。 3、喷射时喷头处的工作风压应保持在0.15～0.2Mpa,喷头与受喷面应尽量垂直,并保持0.8m～1.2m的距离。4、喷射顺序应自下而上,按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢的移动。5、喷射砼时,给料须均衡连续,宜少不宜多。6、喷射砼的搭接,水平方向一般为45°搭接,垂直方向一般以水平加强钢筋为界,至少留一个钢筋网格与下一层钢筋网片相连。7、采用两次喷砼时,初喷厚度一般为3cm。8、喷射砼后2小时应浇水养护,养护期不少7天。
(九)主要安全技术措施
1、施工前应认真进行技术交底,施工中应明确分工,统一指挥。2、张拉设备应牢靠,试验时应采取防范措施。3、机械设备的运转部位应有安全防护装置。4、锚杆钻机应安设安全可靠的反力装置。5、在有地下承压水地层钻进,孔口必须设置可靠的防喷装置。6、锚杆与钢筋网的连接要牢靠,严防发生脱扣现象。
五、基坑喷锚(土钉)支护技术的几点思考
通过在昆明官南路立交桥D匝道工程中对基坑喷锚(土钉)支护技术的施工应用,在此提出以下几点思考:
1. 填土、淤泥计算参数及支护结构整体稳定系数取值的探讨。
(1)填土、淤泥计算参数：工程地质勘察报告往往无杂填土、素填土、淤泥等支护结构计算所需的重度(γ)、粘聚力(c)、内摩擦角(φ)参数,我们统计了大量的γ、c、φ参数后,得出昆明地区的经验数据,经注浆加固处理后,上述土层的c、φ值提高10～30%,以杂填土c值提高最明显。(2)整体稳定系数：按条分法作稳定分析,整体稳定系数取K=1.2～1.3为妥,基坑深、土质差取高值,反之取低值;基坑支护施工期受大气降水、地下管道渗漏水及土体徐变等不良因素作用,设计时整体稳定系数宜增加0.1～0.2。
2. 空间效应在喷锚支护技术中的应用
空间效应广泛应用在基坑支护技术中,在以往的喷锚支护施工中我们也应用了时空效应,对基坑安全、节约支护结构用材,降低成本起到良好效果。 (1)改变基坑空间形状,缩短基坑边长,增加基坑角点,减少变形量。如将矩形改成八角形,减少支护工作量,减少长边变形(图1)。(2)在场地条件许可下,改一级放坡为二级台阶式放坡开挖,减少土压力,减少支护工作量,降低工程造价(图2)。
3. 无天然粘(内)聚力的杂填土加固处理 ：无天然粘聚力的松散状杂填土,其破坏往往没有征兆,会突然塌下来,喷锚支护在杂填土中发生塌跨事故屡见不鲜,所以对杂填土需先加固处理后开挖。
4、基坑降排水：(1)浅层潜水型地下水面埋深浅(埋深一般<1.5m)主要受大气降水补给,在市区在浅部往往有地下管道中渗漏出的生活用水补给,可采用注浆法组成防渗帷幕减少浅层地下水漏入基坑中,在基坑底布置排水沟,将基坑水导入集水井,用水泵排至坑外。在坑壁每平方米设一个泄水孔,使土体中含水及早泄出,减少坑壁水压力,若施工期间适逢雨季宜在基坑四周做排水沟将雨水导至他处。 (2)深层微承压含水层(饱和状粉砂层等)采用井点降水,将地下水水位降至基坑底标高以下,对邻近建筑物应作回灌,达到动平稳,减少建筑物基础的沉降量。
六、结语
近几年来,在城市建筑工程项目中,虽然深基坑喷锚(土钉)支护技术得到了广泛的应用,但在部分工程应用基坑喷锚技术过程中,也曾发生过不少地面开裂、坑壁塌方、坑地土隆失稳、邻近地下管线破裂、破坏等事故,究其原因:主要是忽视了喷锚技术的局限性,不顾条件地使用喷锚支护。希望能通过这篇文章对喷锚(土钉)支护技术在深基坑支护中的应用、思考,对今后的类似工程施工有一定的参考作用。
参考文献
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（作者单位：南宁市建设工程有限公司）
土钉支护技术 篇4
近些年来，水轮机被广泛的应用到水力发电站中，其中水轮机调速器的多调节模式、控制技术等更是为水电站的发展带来极大的推动作用，本文主要对水轮机调速器的技术及选型进行研究。
2 水轮机调速器的技术研究
2.1 多调节模式
多调节模式是水轮机调速器的重要技术之一，尤其是在当前水电站结构发生改变的过程中， 整机组的负荷也会发生改变，在这个过程中多调节模式将会发挥出巨大的作用。 从实际中分析，多调节模式的运行并不是针对频率的调节，主要是针对整机组负荷的调节， 在调速器增加负荷方面做出正确的调节。 水轮机调速器在正常运行的情况下，主要分为手动和自动两种控制方式，手动控制方式主要是在系统故障的情况下而使用的，一般情况下都会采用自动的运行方式，而在自动运行方式之下为了满足不同的运行要求，也分为开度模式、频率模式、功率模式等三种模式，开度模式，主要是水轮机组按照给定的开度运行，而且，开度模式下一般没有人工死区，这样主要是为了机组在很小的频率范围内波动，这样才能确保机组的稳定运行;频率模式，水路级轮机组主要是按照给定的频率运行，而且在该模式下也无人工死区，同时在水轮机组并网前，调速器应以频率模式运行;功率模式，主要以给定的功率运行，而在该运行模式下，是有人工死区的。 以上所提到的三种模式是水轮机调速器技术的重要组成部分， 具体的应用要结合实际情况来定，这样才能充分体现出各个运行模式的优势。
2.2 控制技术研究
控制技术是水轮机调速器技术的重要组成部分，主要分为开机控制、导叶控制等两方面。 开机控制主要是设置两个启动开度，①为相应水龙头下的空载开度值，②为相应水龙头下的空载开度的 150%,在水轮机调速器接收到开机命令的情况下，将会从第二个启动开度，并逐渐提升水轮机组的转速，直到转速接近额定转速 90%Nr 的情况下，将会开启第一启动开度，从而实现对频率的跟踪功能，使水轮机组的转速逐渐接近系统的频率，将准备并网发电。 当然，开机控制运行的过程中，需要注意应根据运行工况来整定导叶开启的拐点、斜率、启动开度等联值。 另外，在导叶关闭的过程中，应根据水轮机组的负荷以及紧急停机时间的水压特性等进行分析，全面满足调保的计算要求，避免或降低水轮机转速上升过高的现象。 在机组低水头运行的情况下，甩负荷或紧急停机时间来关闭导叶的时间可能会长，带动的最大限制负荷开度较大，而在这个过程中的水轮机组的转速就会提升的较高，为了避免转速提升过高对水轮机的使用寿命带来影响，应适当的调整导叶的关闭时间，这样才能将分段关闭点进行滞后投入，从而有效的保障水轮机组调速器的运行效率。
3 水轮机调速器的选型研究
3.1 人机界面
对于水轮机的应用极为广泛，尤其是在水利发电中占有着举足轻重的地位，而调速器的设置将会对机组的正常运行效率带来直接的影响，同时也能够有效的对参数进行调节以及故障的显示等。 人机界面作为水轮机调速器的重要组成部分，在对水轮机调速器进行选型的过程中，应将其作为选型的重要参考因素， 由于水轮机调速器各个厂家设计的操作显示模板的不同，而如果选择不合理的话，就会造成主机外的连接，产生的显示模板故障率会偏高，不利于水轮机调速器的正常运行，因此，为了提高水轮机调速器的使用标准化、可靠性，应结合水轮机调速器的实际使用情况，适当的选用人机界面，尽量减少微机辅助电路以及复杂的连线方式，这样才能有效的提升水轮机组调速器的运行效率。
3.2 系统结构
系统结构是水轮机组调速器的重要组成部分，水轮机组调速器的选型应将其列入到选型参考标准中。 具体的选择相关人员应结合水轮机组调速器的实际使用情况来分析，就电站的发展特点来看， 主要选择为微机调节器和电液随动系统结构，或是选择电机伺服装置+微机调节器+机械液压随动系统结构等两种选择方式。 通过大量的实践证明，这两种选择方式非常适用于电站的水轮机调速器的使用和运行系统结构的选型，对确保系统运行的安全性以及提高水轮机调速器运行的可靠性、效率性等给予一定的帮助。
3.3 技术指标
在水轮机调速器选型的过程中， 需要做好技术指标的控制，如，转速死区指标应小于 0.08%;机组自动空载频率的摆动值应<士 0.25%;导叶接力器的实践应<0.3s;备用电源的切换，以及手动运行模式和自动运行模式切换时的导水叶开度变化应<±1%;在水轮机组稳定运行的情况下，导叶波动应<±5%等。
因此，水轮机调速器的选型非常关键，选型过程中必须要结合实际的使用情况以及各个技术指标等进行选择，这样才能确保水轮机调速器使用的适宜性。
4 结语
总之，在水轮机调速器使用的过程中，需要结合实际的使用要求来选取适宜的型号， 同时在科技不断发展的过程中，应对水轮机调速器技术展开更深层次的研究和开发，这样才能推动水轮机调速器技术迈向新的阶段，从而为水电站等方面提供高效的运行功效。 通过本文对水轮机调速器的技术及选型的研究分析，作者结合自身多年的工作经验，以及自身对水轮机组调速器的了解，主要从多调节模式和控制技术，以及人机界面、系统结构、技术指标等选型进行分析，希望通过本文的分析，能够进一步提高水轮机调速器选型的优化，确保运行效率。
参考文献：
[1]王 忠强，孔 德铭，石 月春，李 国怀。浅 析小浪底水电站水轮机调速器的频率调整功能[J].水力发电，2014(08)。
[2]高振华，张治宇，张建时，王彩森。在水轮机调速器开发中应重视标准液压件的应用[J].液压与气动，2013(02)。
[3]魏 守平，伍 永刚，林 静怀。水轮 机调速器与电网负荷频率控制(一)水轮机控制系 统的建模及仿真 [J].水 电自动化与大坝监测，2014(06)。
工字钢架棚支护安全技术措施 篇5
一、概况
根据**煤矿《设计方案》和《安全专篇》要求，掘进10902运输巷、回风巷支护采用工字钢梯形棚进行永久支护，为了做好巷道质量工作，特要求如下：
二、标准要求
1、工字钢架棚规格：
（1）、梁头长2800mm（净长2600mm）;腿长2400mm（净长2200mm）;
2、支护形式：梯形；
3、顶、帮全部采用木料背板且确保接顶、接帮符合标准。标准要求：
（1）、中线至任何一侧间距1300mm。（2）、棚距（中-中）1000±100mm（3）、棚梁水平度：允许偏差不大于50mm。（4）、棚梁扭矩：允许偏差不大于50mm。
（5）、前倾后仰：水平巷道±2°；倾斜巷迎山1°为宜，不准退山。
（6）、支架构件：顶帮刹紧背牢；上下拉钩齐全。（7）、柱窝：落在实底，并有“穿鞋”设置。
4、支护好的工字钢棚需用方木打撑杆，撑杆位置：两边梁耳朵及梁头中间、腿腿架与架之间打两道。
5、水沟布置在巷道掘进方向的右侧底板，规格为：宽300mm，高200mm，使用C20混凝土砌筑。
三、施工注意事项
1、巷道按3-5‰坡度掘进，且必须严格按中、腰线进行施工。
2、严禁空顶作业，永久支护距迎头不大于1000mm，并及时做好临时支护工作。
3、按中线支设，尽量做到三条直线；棚梁一条线，左腿一条线，右腿一条线；符合标准后用背板刹紧背牢，锤击紧固。
4、使用临时前探支护时必须“一梁三挂”，并上面背接好木板。
5、上架时要有工作台，工作台要稳固；要分工明确，协调一致；有人抬架，有人扶腿，有人合口。
6、操作时的每一道工序，由于工字钢较重，注意力一定要高度集中，有人统一指挥，防止出现挤手碰脚等伤人事故。
7、背板、拉钩、撑木等构件齐全有效；撑木必须布置在紧靠拉钩的上方。
8、一架工字钢支护未刹紧背牢前不准施工下一架支护。
9、柱窝必须挖到实底，严禁坐落在浮渣浮煤上。
10、做好文明生产工作，工具、材料分类存放，巷道内杂物及时清理干净。
基坑支护施工技术的探讨论文 篇6
摘要：在建筑施工中，地基工程是保证整个建筑质量的基础，而基坑支护是地基施工中的关键。文章在简单介绍了建筑工程支护的基础上，针对实际施工过程中存在的各种问题及基坑支护技术进行了相应的阐述，为建筑施工技术提供了借鉴。
关键词：建筑工程;支护;施工技术要点
1基坑支护简介
地基施工是整个建筑施工的基础，地基施工的质量直接影响到整体建筑的质量，所以在建筑施工中非常重要。基坑支护工程，就是为了保证基坑开挖的安全和质量而采取的保护措施。建筑工程基坑支护工程涉及到的问题很复杂，它包含许多不确定的因素，包括土力学中的变形、稳定、强度以及防水等方面的内容，需要我们不断地在施工中总结经验并加以研究。
在建筑施工中，针对不同的工程实际，我们要选择合理的支护方式。由于基坑支护工程中存在着许多不可预知的可变因素，使得建筑基坑支护工程施工中存在着许多问题。在基坑支护施工中，不仅要保证施工工艺的规范性，同时还要做好质量管理工作，加强质量监督，确保工程的顺利进行，为建筑的施工质量打下坚实的基础。
2基坑支护施工中常见的问题
2.1勘察设计不全面
由于基坑支护工程是在地下进行的，所以在施工之前要对其进行详细的勘察检测。对于施工场地的土质水文状况进行详细的勘察，然后通过科学的数据计算，设计出完美的施工方案。但是在实际运行的过程中，由于勘察的范围不够全面，掌握的数据不详细，所以在设计的时候就可能会有所偏差。
2.2施工不规范
规范严格的施工工艺是保证工程顺利进行的基础。但是有些施工单位在施工过程中，没有严格按照设计要求及相关规范的要求，如在喷射混凝土养护过程中混凝土未按照规范要求进行合理的养护，未达到设计强度要求就进行下一步的支护施工;在土钉支护过程中，锚杆并未达到设计的强度;边坡面的坡度处理不当，达不到标准要求;相关负责人员急功近利，没有做好基坑施工工序的`协调工作，只是盲目的追求施工进度，这些不规范的施工方式都会给基坑支护工程带来安全隐患。
2.3基坑工程中地下水的影响
在基坑工程的开挖和支护过程中，地下水的影响尤其需要得到足够的重视。随着基坑开挖深度的不断增加，许多基坑在地下水位以下或者受到地下水的影响，尤其在地下水位较高的地区，以及粉砂地基中，往往容易发生地下水的灾患，给基坑工程支护工程带来极大的危险。对于基坑支护中出现的涌水、渗水等现象，需要事先制定相应的防范措施。
3建筑工程中基坑支护施工技术要点
3.1编制专项施工方案
编制详细的专项施工方案是基坑支护施工的前提条件，按照《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》要求，开挖深度超过3m(含3m)或虽未超过3m但地质条件和周边环境复杂的基坑(槽)支护工程属于危险性较大的分部分项工程，需要编制专项方案，专项方案编制应当包括以下内容：(1)工程概况：危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。(2)编制依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸(国标图集)、施工组织设计等。(3)施工计划：包括施工进度计划、材料与设备计划。(4)施工工艺技术：技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收等。(5)施工安全保证措施：组织保障、技术措施、应急预案、监测监控等。(6)劳动力计划：专职安全生产管理人员、特种作业人员等。(7)计算书及相关图纸。开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护工程或开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，除需要编制专项方案以外，还要进行专家论证。
3.2选择合理的支护形式
基坑支护包括浅基坑的支护和深基坑的支护。浅基坑支护形式主要包括：斜柱支撑、锚拉支撑、型钢桩横挡板支撑、短桩横隔板支撑、临时挡土墙支撑、挡土灌注桩支护、叠袋式挡墙支护。深基坑支护形式主要包括：排桩或地下连续墙、水泥土桩墙、逆作拱墙。根据实际情况合理选择支护形式，在经济的条件下尽可能的保证安全和稳定，是非常重要的。
在此，针对深基坑工程的支护形式进行简单的说明和论述。重力式挡土墙支护结构、混合式支护结构和悬臂式支护结构是深基坑支护的三种主要方式。悬臂式支护结构潜入基坑底部的岩体或土体，借助于岩土体的支撑作用保证结构的稳定，适用于基坑开挖深度较小、土质条件较好的情况下。而重力式挡土墙则依靠自身的重量来保证支护结构在各种压力下的平衡。混合式支护结构可以简单的理解为锚杆支护结构，借助于锚杆以及喷射混凝土面层，使基坑与支护结构形成一个整体，相互作用，保证基坑支护的安全。
3.3严格按设计及规范施工
不同的建筑基坑，采取的支护方式不一样，如钻孔灌注桩、锚杆、土钉墙、地下连续墙以及支护桩等等，针对不同的支护方式，需要注意不同的支护施工的要求，施工人员尤其是技术人员在施工前要详细查看图纸，认真学习专项施工措施，在施工中必须严格按照设计以及规范要求进行基坑支护施工。
3.4做好支护施工中的安全工作
在进行基坑支护施工时，一定要做好安全工作。安全施工是保证工程顺利进行的基础，在施工中要将安全施工纳入规章制度中并严格执行。做好施工人员的安全质量培训工作，提高安全施工意识。在施工前，要对施工人员进行详细的安全技术交底，交底人与被交底人要进行书面签字确认。在施工中，要严格按照设计及规范要求施工，遵守“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，密切观察基坑土体情况与涌水情况，及时应对分析，要做好安全防护工作，确保工程安全顺利的进行。
3.5建筑基坑支护防水技术要求
地下水是建筑基坑支护施工中一个必须得到足够重视的问题。当地下水位变化较大或地基长期处于地下水位以下时，需要对基坑进行降水工作，保证正常施工，对可能出现流沙、管涌的基坑，需要制定应急预案措施。
4结语
建筑工程的质量对于城市的发展以及人们的生活有重要的响，尤其是在人们的物质生活水平提高的背景下，对于建筑的质量有了更高的要求。在建筑施工中，地基工程是保证整个建筑质量的基础，而基坑支护是地基施工中的关键。在基坑支护工程中，施工之前要对施工现场做好详细的地质勘查工作。在施工的过程中要严格按照施工规范执行，做好质量监督工作。只有全面掌控施工程序，组织协调各部门的有序运行，才能够保证工程的顺利进行。
参考文献
[1]陆佰鑫.浅析建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].科技资讯，(15)：72.
[2]靳永军，昊海洋，刘德成.高层建筑深基坑支护的施工质量控制[J].科技信息，(06).
某体育中心基坑土钉支护技术 篇7
一、基坑支护方法分类
目前, 我国深基坑支护的方法较多。基坑支护方法按结构受力特点分为以下3类。
1. 被动受力支护结构。
其特点是支护结构依靠自身的刚度和强度被动的承受土压力, 限制土体的变形, 从而保持边坡安全稳定。常见的如人工挖孔桩、钻孔桩、钢筋混凝土预制桩、钢板桩、钢管桩、支撑围护结构及地下连续墙等。
2. 主动受力支护结构。
其特点是通过各种方法提高土体的强度, 使支护材料与土体形成共同作用体系, 从而达到支护的目的。常见的方法有土钉支护技术, 树根桩技术和搅拌桩技术等。
3. 组合形式。
其特点是将前两种支护方法同时应用于同一个基坑工程中。这种支护形式已经在许多工程中得到了成功的应用, 表现出很大的优势和潜力。
比较上述3种方法, 被动受力支护结构是传统的支护方法, 在这种支护方法造价高, 工期长, 施工难度大, 其局限性日渐突出。而主动受力支护结构安全度较高, 施工简单方便, 工期较短, 造价低, 噪音污染小, 弥补了传统方法的许多缺点, 其设计施工经验逐渐积累并日趋完善, 发展较快, 其中土钉支护技术是现在已得到广泛应用的支护方法之一。
二、工程概况
渭南市体育中心项目位于渭南城区渭清路以西, 乐天大街以北, 规划面积33hm2, 建筑面积13万m2, 总投资约7.12亿元, 计划工期3年。体育中心主要由两部分组成, 其中功能区主要建设一场两馆, 即主体育场 (总建筑面积30 000m2, 设观众席32 000座) 、球类综合训练馆 (总建筑面积21 690m2, 设观众席3 700座) 和游泳馆 (总建筑面积, 设观众席座) 。市体育运动学校功能区主要建设射击馆、综合训练馆、2栋教学办公楼、学生公寓、餐厅、室外田径场和游泳池等, 建筑面积43 700m2。主体育场拱墩基坑工程开挖深度为8.3m, 因南临乐天大街, 东临渭清路, 均为渭南重要的交通线路, 车流量较多。在基坑施工中不允许发生较大变形和沉降。通过土钉与土体形成复合体, 提高边坡的整体稳定性, 且能降低工程施工成本, 有较大的优越性。
三、支护方案设计
1. 支护方案选择。
根据工程地层特性以及深基坑情况, 初步确定该深基坑可以采用内支撑、地下连续墙以及土钉支护几种形式对基坑进行支护。
(1) 采用内支撑将会影响主体结构的施工, 在施工场地限制、主体结构施工工期紧的情况下, 不宜采用内支撑方式。
(2) 地下连续墙包括悬臂式或撑锚式, 可用于多层地下室的超深基坑, 宜配合逆作法施工使用, 利用地下室梁板柱作为内支撑。但是由于施工成本太高, 不予采用。
(3) 采用土钉墙支护, 可边挖土边施工, 待土方开挖完后, 土钉墙支护随即形成, 可立即进行基础施工, 工期最短。而且根据国内外资料分析, 土钉墙工程造价比其他支护类型低30%~40%。因此, 采用土钉墙支护结构是本基坑工程的最佳选择。
2. 支护方案参数设计。
本工程基坑工程开挖深度为8.3m, 为确保边坡施工安全, 并考虑降低成本, 基坑上层放坡为1∶0.3, 下层放坡为1∶0.5。根据现场实际情况, 采用土钉支护, 土钉水平间距1.50m, 竖向间距1.50m, 呈梅花形分布。土钉主筋Φ18, 横拉筋Φ14, 钢筋网片为Φ6.0@200mm×200mm, 面层混凝土厚度不小于80mm, 标号采用C20。孔内注浆为M20。根据实际计算土钉墙设计参数为土钉长度为6m, 共设置5排。详细的土钉设计参数、喷射混凝土及孔内注浆参数要求分别见表1、表2。
四、支护施工方案
1. 挖土。
基坑挖土应分层开挖, 以保证施工过程的基坑边坡安全。分层厚度应根据土钉的竖向间距确定, 一般挖至所在工作层土钉设计标高以下约0.3m处, 严禁超挖, 挖土机开挖应服从土钉支护的要求。挖土至设计坑底时, 应留置>200mm土方采用人工挖掘、抄平。土钉墙施工完本层面后才可开挖下一层面。结合监测的数据, 对土钉的密度和长度可适当加以调整。保证土体的位移在规范的范围内。
2. 修边坡。
根据施工计划总平面图, 首先确定基坑放样尺寸, 沿线挖出一条6~8m宽的工作断面, 机械开挖以后再人工修整坡面, 坡面平整度的容许偏差为。
3. 定位、成孔。
成孔前应根据设计定出孔位, 并做出标记, 成孔时对土体注意保护, 孔位误差应小于50mm。成孔作业时要避开邻近建筑的基础和管线。碰到障碍物时, 适当调整土钉长度、位置和数量, 确保边坡安全。成孔采用人工洛阳铲成孔。严格控制成孔位置和成孔角度偏差, 成孔倾角偏差不大于1度。土钉主筋每隔2.0m设置一组Φ6.0的钢筋船中心定位架。在复测孔深后, 放入土钉杆体, 用砂浆泵注入砂浆锚固, 注浆过程中要控制好土钉的长度及位置。
4. 灌注水泥砂浆。
采用水灰比为0.40~0.42的水泥砂浆, 用砂浆搅拌机搅拌均匀后将注浆管插入距孔底不小于40mm, 通过浆泵加压, 灌入孔底, 缓慢拔出注浆管, 直至浆体饱满, 稍后补浆1~2次。土钉施工后, 在修整后的坑壁上将编好的钢筋网固定在土钉上, 每隔0.75m设置拖垫, 防止钢筋网片弯曲。
5. 挂网与加强筋。
钢筋网片采用Φ6.0@200mm×200mm钢筋焊接或绑扎而成, 上下层钢筋搭接200mm, 焊接或用铁丝绑扎, 纵向钢筋插入土中200mm, 与下一层钢筋搭接, 加强筋压在钢筋网和土钉上, 与土钉焊牢, 并在土钉头上绑焊1个三角衬垫, 压住横向加强筋, 横向加强连接筋的搭接采用焊接。
6. 喷混凝土。
为保证喷射混凝土厚度, 打入土钉时, 土钉末端露出岩土面100mm。喷射混凝土采用干喷法, 使用32.5级水泥、骨料为中粗砂和直径10~15mm的碎石, 干料的级、配开工前由设计级出, 掺速凝剂, 掺量为水泥的3%。混凝土干料至少拌和2次。喷射机开机顺序为:送风—送水—送料, 关机顺序反之。
土钉墙面层混凝应分2次喷射施工, 喷射第一层混凝土厚度为30~50mm, 完成后, 安装土钉, 绑扎钢筋网片, 然后喷射第2层混凝土至设计厚度。喷射方向应与作业面垂直, 喷头至作业面距离为0.6~1.0m, 喷射顺序由下至上运动, 回料不得再用。要及时清理喷射机。
五、施工质量检验
1. 原材料检验。
土钉墙支护施工所用原材料 (水泥、砂石、砼外加剂、钢筋、钢管) 的质量要求以及各种材料性能的测定, 均应以现行的国际标准为依据。
2. 注浆强度及喷射砼强度检验。
用于注浆的水泥浆或水泥砂浆强度用70mm×70mm×70mm立方体试件经标准养护后测定, 每批至少留取3组 (每组3块) 试件, 给出3d及28d的强度, 注浆强度等级不低于12MPa, 3d强度不低于6MPa;喷射混凝土强度可用边长100mm立方体试块进行测定, 每批至少取3组 (每组3块) 试件, 强度等级不低于C20, 3d强度不低于10MPa。
3. 喷射混凝土厚度检验。
喷射混凝土的厚度, 可以采用凿孔法作为检验依据, 也可以用混凝土厚度标志或其他方法。有争议时以凿孔法为准。检查数量为100m2取1组, 每组不少于3个点, 其合格条件可定为:全部检查处厚度平均值应大于设计厚度, 最小厚度不应小于设计厚度的0.8。
4. 土钉抗拔试验。
土钉支护技术 篇8
为了确保边坡的稳定和周边现有建筑的安全，在深入掌握现有场地地质条件的基础上进行了分析比较、采取最佳设计方案，并依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，运用土力学原理和钢筋混凝土结构力学理论进行结构验算。本文针对最佳设计方案采用可靠施工工艺与施工方法, 引入信息化管理机制进行施工监测与测试和动态管理,以期达到有效控制边坡变形的目的。以下就处理较复杂的边坡作一些理论与实践探讨。
2工程概况
2.1湖南省核工业地质局三O一大队长沙基地项目一基坑边坡位于长沙市雨花区洞井镇和平村，北面紧临靠长沙市武警三支队，南面与西面是正待建的五层砖混结构住宅楼(条形基础，基础埋深2-3 m)，且距离只有4 m，东面紧临和平村民宅。边坡总长231.8 m，边坡最高高度为16 m，坡度为0.2，坡顶原有红砖围墙。
2.2根据地质勘察报告得知，场地覆土层由人工填土1m、粉质粘土4m、强风化泥岩5m、中风化泥岩埋置较深20m。粉质粘土为相对隔水层，场地地下水主要由大气降水和地表水补给，开挖后未见地下水，坡段均干燥。水质为重碳酸—钙镁型水，对混凝土不具腐蚀性。
3边坡支护方案
3.1支护方案的选取
由于先期已开挖，放坡为0.2，坡面未及时分层支护，部分地段坡顶原有红砖围墙墙基（块石砌筑）已裸露、坍塌，围墙已出现多条沉降裂纹，已严重危及其安全，边坡较高，急需加固处理。根据本工程的特点，不宜采用钻孔支护桩方案，因不宜开挖；也不宜加设混凝土内支撑方案，因内支撑装拆工序多，增加工期和造价，且内支撑影响待建房屋地下室施工和土方开挖；不宜采用预应力锚索框架梁支护方案、桩-锚复合支护方案、复合型锚喷墙支护方案，这些因锚杆要施加预应力，锚杆比土钉长,同时施工复杂。由于土钉墙支护不加预应力，所以设备简单；周期短，施工效率高；施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性；土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大；土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。本工程选取土钉墙支护方案。
3.2 支护方案的技术要求
3.2.1本边坡上部原有红砖围墙，要求采用土钉墙作永久性边坡支护，见图1。设置9排土钉，土钉成孔直径为φ100，倾角10°，边坡坡比0.2，土钉采用一次性压力注浆，注浆压力0.4-0.6Mpa；坡面钢筋网采用φ8@200×200，加强钢筋采用2 16，肋梁钢筋采用2 20，钢筋的保护层厚度不小于30mm，按设计要求沿土钉位置布置，见图2，图3，图4；喷射混凝土总厚度160mm，强度等级采用C25，锚固体注浆材料采用水泥净浆，强度不低于20Mpa，喷射混凝土应添加速凝剂或早强剂；坡面采用泄水管排水，泄水管采用直径φ75的塑料排水管，长不少于600mm，管壁带孔，内填滤水材料（砂卵石），坡顶不宽，做坡自由排水，见图5；坡底设置排水沟，见图1。
3.2.2坡顶的作法见图5，在土钉成孔时不能打穿，防止注浆液外溢影晌注浆压力，为确保该围墙失稳，钢筋网和加强钢筋应按坡面铺设至原有围墙脚以上100-800m处，钢筋网φ8@200*200，加强筋2Φ16，并喷160mm厚的混凝土，局部空洞应用喷射混凝土填平，确保原有围墙和裸露墙基不损坏、牢固，同时也为后面的施工确保人身安全。
3.2.3 在施工过程中如遇到地下障碍，且在施工范围内，应变换位置，根据情况增大或减小土钉上下距离，并根据情况增大或减小土钉施工角度，调整土钉参数，避开障碍。土钉置入后应及时注浆、喷锚，如遇到障碍，可减小注浆压力和水泥用量。注浆泵必须压力恒定，流量不大于5L/min，水泥注入量为平均每延长米25 kg，每延长米不大于35kg。
3.3 支护方案的结构相关验算
3.3.1 土钉的抗拉承载力计算
3.3.1.1假设土钉均锚固在粉质粘土内；密度18 kN/m3，内摩擦角22°，内聚力25 kPa，支护结构外侧地面满布均布荷载q0=15 kN/m3。土钉墙坡度0.2与水平面夹角78.69°，破裂面夹角(78.69+22)/2=50.345°，见图6。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，qsik表取50Kpa，单根土钉受拉承载力计算，其抗拉承载力应满足下式要求：1.25γ0Tjk≤Tuj
3.3.1.2 其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算：Tjk =ζeajksxjszj/cosαj
ζ=tan[(β-φk)/2](1/(tan((β+φk)/2))-1/tanβ)/tan2(45°-φ/2)
eajk=∑{[(γi×szj)+q0]×Kai-2c(Kai)1/2}
Kai= tan2(45°-φ/2)
3.3.1.3 土釘抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算
Tuj=(1/γs)πdnj∑qsikli
3.3.1.4土钉的钢筋面积按下式计算
As>Td/( fycosθ)= Tuj cosθ/( fycosθ)= Tuj / fy
Td≤Tuj cosθ
3.3.1.5土钉的抗拉承载力计算和钢筋面积计
见下表，符合设计要求。
3.3.2土钉墙整体稳定性的计算:
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如图7，按照下式进行整体稳定性验算：按图6为假想可能滑裂面计算稳定性,设S为1.5米，分段数为10.
Tnj=πdnj∑siklnj Tnj=732.11
W1＝3.03*1.5*18=81.81,W2＝6.04*1.5*18=163.08 ，
W3＝7.91*1.5*18=213.57, W4＝9.32*1.5*18=251.64
W5=10.44*1.5*18=281.88, W6=11.36*1.5*18=306.72
W7=12.11*1.5*18=326.97, W8=12.22*1.5*18=329.94
W9=8.01*1.5*18=216.27,W10=2.69*1.5*18=72.63，
Fs=58451.8-3422.6>0满足设计要求，
土钉墙的整体是稳定的。
4边坡喷锚支护施工技术
土钉支护施工分地面作业与坡面作业，
其关键是坡面作业，其施工流程见图8所示.
4.1土方开挖、修坡
场地边坡主要为岩质边坡，机械修坡的平整度不能满足规范要求，必须靠人工修坡，增加一定的工作难度。边坡的坡比按实际情况，对凸出的部份进行修整， 凹进的部份用混凝土进行填筑，修坡后的坡面平整度偏差宜控制在100mm以内，保持坡角满足设计要求。
4.2测量放线
测量放线时，在建设单位现场交验水准基准点、边坡测得定位点的情况下进行施工放样，按设计图纸的要求利用经纬仪放出边坡开挖线，根据边坡各个转折点的准确位置，確定边坡顶边线，在施工场地不受影响的位置，设置10个平面控制点以及高程控制点，并加以保护，经校对准确无误后，作为基准点使用。
以基准为基础，对各排土钉的垂直和水平方向进行定点放样，然后进行一次复核，防止出现任何差错，经验收后才能进行下道工序施工。
4.3初喷混凝土
1)初喷混凝土前，对机械设备及水、电管线全面检查及试运转，清理受喷面；2)喷射混凝土强度等级为C25，采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥,配合比为水泥：砂：砾石子为1：2：2,水灰比为0.4-0.45，材料(水泥、砂、砾石)拌合均匀,随拌随用，如遇喷射面有渗水，应掺速凝剂2-4%(水泥的重量比)；3)喷混凝土分段分片依次进行，同一段内喷射顺序自下而上，喷射混凝土射距控制在0.8-1.5m范围内；4)喷射混凝土时，喷头与受喷面保持垂直，喷射手应控制好水灰比，保持喷射混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象；5)喷射混凝土终凝2h后，喷水养护，并在7d内始终保持其表面湿润；6）初喷混凝土厚度控制在20-40mm 的范围内。
4.4成孔
成孔采用XY1-A型机清水钻进成孔或潜孔钻成孔。
1）按设计要求定位，如遇坡体内有构筑物基础时，孔位作适当调整，一般情况下孔
位偏差控制在±5cm ；2)土钉成孔直径φ100，倾角10°，为保证倾角符合设计要求，钻孔前用罗盘校准立轴，立轴倾角10°，并将立轴牢固定位；3）孔深误差控制在±10cm；4）倾角控制误差±1°，如遇孔位轴线方向与岩层面一致时，倾角应根据具体情况作调整。5）清除干净孔内碎土，杂质及泥浆；6）成孔后用水泥袋纸临时堵塞孔口；7）编号登记。
4.5土钉制作
1）按规范和设计要求检查制作土钉的钢筋有无缺陷，调直钢筋、除锈、除油，按设
计要求载取长度；2）土钉每隔2 m设置对中支架；3）将注浆管捆在土钉上，距土钉头部30-40cm处设置一浆袋。
4.6土钉推送
1）推送土钉前，先对钻孔进行检查，若发现有碎土、石、杂物及泥浆立即清除；2）
沿钻孔轴线将土钉推进入孔内至设计位置，钢筋每隔2.00m防止土钉插入孔壁土体中，用φ6.5钢筋制作一个定位托架。
4.7注浆
注浆采用强度为32.5R的普通硅酸盐水泥，纯水泥净浆注浆，水灰比为0.4-0.45
（稠度为12-14），注浆压力为0.4-0.6Mpa，浆体28天强度M20，注浆要求饱满，注满后保持压力3-5分钟。
4.8编制钢筋网和焊加强筋
1）钢筋网采用φ8钢筋，网格为200×200mm，竖筋和横筋先用扎丝固定，然后点焊，网片之间的搭接长度为20D，搭接处须点焊；2）钢筋网编完后用Φ20，L400双向各二根（井字架）钢筋与土钉头焊接牢固，焊接要求符合规范。
4.9终喷混凝土
1）经检查确定钢筋网、井字架焊接牢固后，立即进行终喷混凝土至设计厚度160，为确保喷射厚度，可在一定间距的工作面上使用厚度标志，（插上200mm的做砼饼8mm钢筋保证厚度及平整度），终喷混凝土的工艺要求与初喷混凝土的工艺要求相同。
2）喷射混凝土每一台班留置一组试块，喷射混凝土完成后湿水养护七天。
5安全监测、材料检测及土钉试验
5.1为确保边坡安全与稳定，要求随时掌握施工整个过程中边坡的动态变化，因此，必须在施工过程中实施信息法施工，施工监测包括对环境的保护监测和对工程的安全监测，及时发现施工中出现的问题，通过修改设计反馈到施工工作中去，以指导施工。
施工监测：在喷混凝土的过程中，必须进行监测，其监测项目与要求见下表2，表2内项目施工期间每天一次，竣工验收后每10天观测一次，持续6个月。
5.2施工用材料的质量检验
钢筋、水泥要有出厂合格证，到现场后抽样检验，砂石等原材料均应符合有关规范、规程和设计要求，严禁将不合格产品进入施工现场。
5.3土钉基本试验与验收试验
5.3.1基本试验
根据设计要求，在大面积土钉正式施工之前，进行三根土钉基本试验，试验土钉材料及工艺必须与工程土钉相同，粘结长度不少于5 m，最大试验应力不超过钢筋的fpyk，加荷方式为分级连续加荷，要求获取土钉的单位长度的抗拨力，土钉的单位长度承载力（设计值）取单位长度抗拨力的一半，试验操作按《长沙市挡土墙及基坑支护工程设计、施工与验收规程》DB43/009-1999.第11.3.5执行
5.3.2 验收试验的数量为土钉总数的5%，最少不少于3根，最大试验荷载为设计荷载的1.5倍，试验具体操作按《长沙市挡土墙及基坑支护工程设计、施工与验收规程》第11.3.5执行
5.3.3抗拔试验数量为土钉总数的1%，或不少于3根，抗拨力平均值应大于设计抗拔力，抗拔力最小值应大于设计抗拔力的0.9倍。
5.3.4喷射混凝土和注浆体抗压强度试验
试块数量为500m2一组，（或一台班一组），并不少于3组，喷射混凝土采用100*100*100mm试模，而净浆用70.7*70.7*70.7mm的试模成型，混凝土强度不小于C25，注浆体硬化强度应大于M20.
6 结束语
根据本工程的特点，选择合理的支护方案是保证工程质量和安全的关键。通过分析选取了土钉墙支护方案；通过验算，确保了结构安全；采取可靠施工工艺和施工技术，消除质量后患；通过支护结构及周围建筑物的监测与测试，引入信息化动态管理，不仅使施工具有科学性，也为设计与合理组织施工提供可靠依据。最终该支护结构有效控制了边坡的位移及周边建筑物的沉降，保证了边坡与周边安全。工程于2005年9月竣工验收后投入使用，一直处于稳定状态。因此，经过实践检验，土钉墙支护技术对处理较复杂的建筑边坡支护比较有利，是一种可靠性、可行性与经济性支护技术。
7参考文献：
[1] 中华人民共和国行业标准.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）. 北京：中国建筑工业出版社，1999
[2] 中华人民共和国国家标准.《 建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）. 北京：中国建筑工业出版社，2002
[3] 中国工程建设标准化协会标准.《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97. 中国工程建设标准化协会，2002
[4] 《长沙市挡土墙及基坑支护工程设计.施工与验收规程》DB43/009-1999