一、工程概况

    二、工程地质概况

    详见工程勘察报告。

    三、设计计算方法

    土钉墙设计包括如下工作内容：

    1、土钉墙勘察要求

     A、查明边坡四周边的地层结构和土的物理力学性质。

     B、不分析地下水对边坡的影响。

    C、对边坡周边的建筑物、地下管线和道路现状进行调查，判断边坡开挖对其影响程度。

    2、确定土钉墙结构尺寸

    A、土钉墙用于4.8-5.0M基坑深的边坡，斜面坡度为84°。

    B、土钉墙均是分层分段开挖，每层开挖高度常与土钉竖向间距相同，即为1.2m，每层开挖的纵向长度，取决于土体维持稳定的最长时间和施工流程的相互衔接，暂定10m长。

    3、土钉参数设计

    根据土钉墙结构尺寸和工程地质条件，进行土钉重要参数设计，包括土钉长度、间距及布置，孔径和钢筋直径等。

    A、土钉长度设计（第一、第三排长度为7M，第二排长度为9M。）

    B、土钉直径及间距布置（第一、第三排土钉直径20，第二排直径25。竖向间距1.2M，水平间距1.0M。）

    C、土钉钢筋直径d的选择为增加土钉钢筋与砂浆的握裹力和抗拉强度，土钉钢筋采用25。

     D、孔径D=110MM，土钉注浆材料用1:0.5水泥浆,在需要时可加入各种外加剂。

    4、土钉墙内部稳定性分析

    土钉稳定性分析是土钉墙工程设计的一项极其重要的内容，它可以验证初步设计所选的各个参数的合理性、可行性，也可以确定土钉墙的安全性、适用性，因此它是土钉墙设计的关键一步，是土钉墙应用的基础。土钉墙分析的基本原理分极限平衡方法和有限元方法，但大多数均采用极限平衡方法。

    4.1  基本假定

    A、破裂面假定为圆弧形 。

    B、破坏时，土钉的最大拉力和剪力在破裂面处。

    C、土钉抗剪强度，沿破裂面全部发挥。 

    D、土体强度参数取加权平均值。

    4.2  土钉力简化

    土钉的实际受力状态是非常复杂的，一般情况下土钉中产生拉力、剪应力和弯矩，土钉通过这个复合的受力状态对土钉墙稳定性起作用。为使分析计算简化，只考虑土钉的抗拉作用，土钉的抗拉作用计算为该土钉与破裂面交点处的土钉拉力。

    4.3  最危险破裂面选择

    A、确定可能圆心点位置：此圆心位置是作为土钉稳定性分析圆心搜查区域的中心。

土坡圆弧滑动可能的圆心位置是

X = H[（40-Φ）/70-（β-40）/50]=5.0[（40-9.0）/70-（84-40）/50]= 

Y = H[0.8+(40-)/100] 

式中  Φ—为土的内磨擦角

      H —边坡高度

      β-—为边坡坡角

    B、确定圆心搜索区范围：以上面确定的圆心位置为中心，四个方向各扩大0.35Hi，形成一个0.7H1*0.7H1的矩形区域作为计算滑裂面圆心的搜索范围,此处Hi = H+H0，式中H为每次计算的坡高，H0为坡顶超载换算高度。

    C、确定最危险破裂面：在滑裂面圆心搜索范围内按一定规律确定m×n个圆心，以圆心到计算高度底部连线为半径画弧，确定m×n个圆弧破裂面，分别计算每个滑裂面上考虑与不考虑土钉作用的稳定安全系数，并分别从中选择最小安全系数，所对应的滑动面即为最危险滑裂面。

    4.4  整体稳定安全系数的计算

    A、当不考虑土钉作用时，其安全系数Ksi为

 Ksi =  

    B、当考虑土钉作用时，其安全系数Kpi为

Kpi=                                                                                 

 式中 Ksi—为不考虑土钉作用安全系数

      Kpi—为考虑土钉作用安全系数

      Ci—土体内聚力(KPa) 

      i—土体内磨擦角(度)

      Li—土条滑动面弧长

      Wi—土条重量

      Txj—某位置土钉的抗拉抗拨能力标准值

      S —计算单元长度（一般与Sx相同）(m) 

      θi—滑动面某处切线与水平面之间的夹角d

      dj—某土钉与水平面之间的夹角

    计算后取Ksmin和Kpmin，容许安全系数可根据工程性质或安全等级取1.2~1.5。

    4.5  土钉墙外部稳定性分析

    土钉墙厚度根据墙面倾斜的角度计算，一般为10cm。

    4.6  土钉抗拨力验算

    土钉抗拨力验算包括单根抗拨力验算和计算断面内全部土钉总抗拨力验算,其计算简图如下：

    4.7  单根土钉抗拨力验算

式中 KBj—为第j个土钉抗拨力安全系数，取1.5~2.0

 Txj—第j个土钉破裂面外土钉提供的有效抗力能力标准值，破裂面与水平面之间的夹角取（β+Φ）/2 

β—为边坡坡角

        eaj—为主动土压力强度（KPa）

    4.8  总抗拨力验算

    式中 KF—总体抗拨力安全系数，取1.5~2.5 

         Eai—面层分段部分所受的土压力合力KN 

         Hai—土压力合力到土钉墙底面的距离（m）

         H —土钉墙高度（m）

         Hj—土钉距坡顶距离

    4.9  面层设计：按构造规定一定厚度的喷射砼和配筋数量

    A、喷射砼面层厚度：取100mm，砼强度等级不宜小于C15。

    B、配筋：面层中配置6钢筋网。

    C、为保证土钉与喷射砼面层的连接和锚固，常设置承压板和焊接钢筋骨架等方法，垫板下配置分布筋和加强连接筋，以分散面层的分力。

四、施工工艺方法

1、土钉墙施工部署

1、施工选用机具

2、施工工艺

2.1  施工流程

每层施工工艺流程见下图所示，当一层开挖和支护完成后，即可进行下一层土的开挖和支护工作。

2.2  施工准备 

    A、在进行施工前，应充分核对设计文件、土层条件和环境条件，

确保施工安全。

    B、认真检查原材料型号、品种、规格及质保单，必要时进行材料性能试验。

    C、砼喷射机、空压机、注浆机和搅拌机等设备、水电管线等应配套齐全，并进行全面检查和联合试运转，输送管应能承受0.8MPa

以上压力，供水设施应确保喷头处水压高于该处工作风压0.05~0.1MPa。

    2.3  土方开挖

    根据边坡支护图放出基坑开挖灰线，经技术复核无误后，再进行开挖，土方开挖时严格按照剖面图进行分层开挖，并做到开挖一层，清理一层，支护一层边壁，上一层未支护完，不得开挖下一层土，每层开挖要到位，不得你挖，严禁超挖。

    2.4 造孔

    2.4.1  开挖出的边壁经人工修整后，根据设计要求，定出孔位，作出标记。

    2.4.2  各层均采用锚杆钻机成孔（由于该设计深≤15m，且该基坑土质为饮和易坍孔土层，因此，选用带护壁套管的土锚专用机成孔）。

2.4.3  锚孔直径应控制在φ80~φ120，成孔深度应大于锚杆设计深度5~10cm，锚孔倾斜度符合设计要求。

2.4.4  成孔后，应对孔内杂质和积水清除干净（在造孔时，发现水量较大，要预留导水孔）。

    2.4.5  每造好一个孔应做好施工记录，注明钻孔编号，地质类别，造孔直径、长度、倾斜度和成孔日期等。

    2.5  锚杆制作与要求

    2.5.1  材料：该基坑边壁支护采用φ20和φ25钢筋两种锚杆，在组装前除去表面油污，并保证锚杆平直。锚杆接头均采用搭接焊，焊接长度为30d，且≥50mm，并排钢筋的连接也采用焊接。 

    2.5.2  设置对中支架：为了使锚杆位于锚孔，沿锚杆轴线方向每隔2m设置一个对支架，对中支架采用φ6钢筋制作，并做称型，即水平方向两侧尺寸一样垂直方向下面一个要比水平方向两侧高1~2cm，垂直方向上侧一个不设。在制作时，先将φ6钢筋切成10cm，弯成弧形后，再与锚杆焊接。

    2.5.3  设置排气装置：因该锚孔注浆采用口部注浆，因此在锚杆上安装了φ10塑料管排气管装置，其具体做法为：

    A、φ10排气管用扎丝绑扎在锚杆正上方，离杆体里端5~10cm，其外端比杆长1m。

    B、在杆体底冲淡绑扎透气的海棉体，其大小和孔么相同。

    2.5.4  锚孔选好后，及时尽快安制锚杆，并做到：

    A、认真检查锚杆质量，确保组装时符合设计要求，在安放时，应防止杆体扭压、弯曲，无对中支架的一面朝上，放好后用嘴吸排气管，检查是否通气，否则抽出重做。 

    B、锚杆放入锚孔深度应不小于锚杆长度的95%，安放后不得随意敲击、悬挂重物。

    2.5.5  焊接锁紧装置：锚杆安放后，在锚杆头部焊接锁紧装置，具体为：

    A、锁紧装置用4根长20cm的φ25螺纹钢筋成井字形焊在锚杆上，离开边壁表面或初喷砼面2~3cm。

    B、锁紧装置与钢筋网点焊在一起，使锚杆的锚固力均匀地传递到整具支护面。

    2.5.6  注浆(采用水泥砂浆) 

    2.6.6.1  原材料

    A、水泥：采用425#普通水泥，并经检验合格。

    B、砂：采用粒径小于2mm的中细砂，含泥量≤3%，砂中含云母有机物，硫化物及硫酸盐等有害物质的含量按重量计应≤1%。

    C、水：采用洁净自来水。 

    D、早强剂：采用经试配合格的三乙醇胺。 

    2.5.6.2  技术要求 

    A、水泥砂浆重量配合比为：水泥:砂=1:1，W/C=0.50。

    B、三乙醇胺重量为水泥用量的1‰。

    C、砂浆配合比要准确、拌合均匀、随用随拌，并在初凝前用完。 

    D、排气管停止排气或孔口溢出浆液后，方可停止注浆。 

    E、注浆作业结束后，应用清水清洗注浆泵和管路。

    F、当采用底部注浆时注浆管应随锚杆同放入锚孔，注浆管头距孔底应有一定距离，一般为5~10cm。

    G、注浆压力控制在0.4~0.6MPa。

    2.6  铺设钢筋网

    2.6.1  材料：采用φ6圆钢，其间距为250×250。

    2.6.2  技术要求

    A、钢筋要直，在铺设时应根据施工作业面分层分段铺设，钢筋网接头采用绑扎搭接，其搭接长度应≥3d。

    B、钢筋网随壁面铺设，离边壁面距控制在4cm，并与锚杆锁紧装置焊接成一体。

    C、边壁上的钢筋网伸至地表面，其长度不少于1m。

    2.7  喷射砼（喷射砼总厚度8cm）

    2.7.1  原材料

    A、水泥、水、砂与注浆材料相同。

    B、砂的含水率控制在5%~7%。

    C、石子：采用5-15mm粒径的碎石。

    D、速凝剂：经试验合格的红星1号速凝剂。

    2.7.2  配合比

    水泥:砂:石重量比为：1:2:2   W/C=0.4 速凝剂掺量为水泥重量的3%。

    2.7.3  喷射要求

    A、混合材料应搅拌均匀，色泽一致，随抖随用，且存放时间不超过20min。

    B、喷射时，喷头处工作风压保持0.10~0.12MPa，喷头与壁面垂直，并保持0.8~1.0m距离。

    C、喷射应自下而上进行，喷头运动按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀地缓慢移动。

    D、挖出作业面修整后，应尽快进行初喷3cm厚砼，以稳定壁面，

防止松散土坍落，钢筋网铺设后，再进行5cm厚砼复喷。

    E、喷射砼在搭接处应斜交搭接，搭接长度为喷射厚度的2

倍以上。

    F、喷射砼终凝2h后浇水养护不少于7天。

    3、土钉墙工程质量检测

    土钉墙工程质量检测，包括土钉抗拨试验、原材料的进场检验、喷射砼面层强度和厚度检验等。

    4、监测

    现场监控测量是喷锚网设计与施工的重要内容，通过边坡监测，掌握边壁稳定性，安全性和支护效果，为设计和施工提供信息，以便随时修改支护参数和施工方案。边坡监测包括：边壁位移监控，锚杆应变监控，喷射砼层切向应力与压力监控。

    4.1  布点：在东西两边壁各布设一个测点，在斜土路一侧基坑边壁上，共布设两个测点。

    4.2  监测：在施工过程中，采用GY-85型收敛计进行边壁位移监测，每天监测三次，在中间停止施工期间，每天监测一次。

    4.3  监测结果：通过边壁位移监测，该污水处理池地下结构施工完后，其总的边壁水平位移累计均在2cm以内，竖向位移累计值均在4cm以内。下载本文