降水人工挖孔支护.docx

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降水人工挖孔支护

概念

土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。

土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。

土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或　　喷锚网挡墙，建筑基坑与护坡技术规程JGJ120－99正式定名为土钉墙。

土钉墙的特点与应用范围

　　土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点：

（1）形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。

（2）施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力所以设备简单。

　　（3）随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。

　　（4）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。

　　（5）土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。

　　（6）施工噪音、振动小，不影响环境。

　　（7）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。

土钉墙的应用领域

　　土钉墙不仅应用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷射砼面层的厚度并适当考虑其美观，目前土钉墙的应用领域主要有：

（1）托换基础　　

（2）基坑支挡或竖井　　（3）斜坡面的挡土墙　　（4）斜坡面的稳定　　（5）与锚杆挡墙结合作斜面的防护　　钻孔注浆型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于：

（1）有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡。

（2）适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况。

　　（3）对于标准贯入击数（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济。

　　（4）对于朔性指数Ip>20的土，必须注意仔细评价其蠕变特性后方可采用。

　　（5）对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不行的。

　　（6）不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用。

　　（7）土钉不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。

土钉墙的作用原理

　　土体的抗剪强度较低，抗拉强度几乎可以忽略，但土体具有一定的结构整体性，在基坑开挖时，可存在使边坡保持直立的临界高度，但在超过这个深度或有地面超载时将会发生突发性的整体破坏。

一般护坡措施均基于支挡护坡的被动制约机制，以挡土结构承受其后的土体侧压力，防止土体整体稳定性破坏。

土钉墙技术则是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，弥补土体自身强度的不足。

因此通过以增强边坡土体自身稳定性的主动制约机制为基础的复合土体。

不仅效地提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。

通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。

土钉的作用机理

　　土钉在复合土体内的作用有以下几点：

（1）土钉对复合土体起箍束骨架作用制约土体变形并使复合土体构成一个整体。

（2）土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力，土钉起分担作用，由于土钉有很高的抗拉抗剪强度，所以土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移，土钉分担作用更为突出。

　　（3）土钉起着应力传递与扩散作用推迟开裂区域的形成和发展。

　　（4）坡面变形的约束作用，在坡面上设置的与土钉在一起的钢筋网喷射砼面板限制坡面开挖卸荷而膨胀变形，加强边界约束的作用。

编辑本段设计基本原则与注意事项

　　土钉墙结构采用以分项系数表示的极限状态进行设计。

基坑支护结构极限状态分为下列两类：

一类是承载能力的极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳，过大变形，导致支护结构或基坑周边环境破坏。

另一类是正常使用极限状态，对应于支护结构变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。

　　土钉墙设计计算要考虑基坑侧壁安全等级分别采用不同的重要性系数r。

　　6.1土钉墙作为基坑支护结构形式应进行承载能力极限状态的计算，包括土钉抗拉承载力土钉墙整体稳定性验算；单根土钉在园弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力计算；计算公式从略。

　　6.2基坑开挖方案、以及土钉墙支护方案的采用事先要充分熟悉和掌握基坑周边的环境状态。

如基坑开挖影响范围内的原有建筑物、构筑物、道路、地下设施、各种地下光系管线、岩土体及地下水等情况以及边缘的滑塌，土体变形可能造成的危害要有充分的估计，以及必要的防护措施。

通常对场地周边的排水、截水、降低地下水位，附近建筑物的沉降观测、道路、地下管线的下沉、变形，防止管线破裂都要采取监控，防止意外事故的发生。

编辑本段土钉墙的构造要求：

　　6.3.1土钉墙的墙面坡度不宜大于1：

0.1。

　　6.3.2土钉外露端部和层面有效连接在一起，设承压板和加强筋。

　　6.3.3土钉长度宜为开挖深度0.5～1.2倍，土钉的间距宜为0.6～1.2m，土钉与水平夹角为10°～20°。

　　6.3.4土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级锣纹钢筋，直径16～32，钻孔直径70～120。

　　6.3.5面层喷射砼强度等级不宜低于C20。

　　6.3.6喷射砼面层厚度宜为80～200，通常采用100。

　　6.3.7喷射砼面层中配钢筋网，采用I级钢筋、直径6～10，间距150～300，钢筋网搭接长度大于300。

　　6.3.8注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M10。

　　6.3.9当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。

百科名片

人工挖孔桩，工程名词，用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。

人工挖孔桩一般直径较粗，最细的也在800毫米以上，能够承载楼层较少且压力较大的结构主体，目前应用比较普遍。

桩的上面设置承台，再用承台梁拉结、连系起来，使各个桩的受力均匀分布，用以支承整个建筑物。

人工挖孔桩

　　人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。

从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。

但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量显得尤为重要。

场地内严禁打降深抽水，当确因施工需要采取小范围抽水时，应注意对周围地层及建筑物进行观察，发现异常情况应及时通知有关单位进行处理

编辑本段桩基施工

　　桩基施工时应按现行有关规范规程并结合该工程的实际情况采取有效的安全措施，确保桩基施工安全有序进行，深度大于10米的桩孔应有送风装置，每次开工前送风5分钟；　　桩孔挖掘前要认真研究地质资料，分析地质情况对可能出现的流砂、流泥及有害气体等情况，应制定针对性的安全

编辑本段防护措施

　　桩护壁采用c25混凝土，钢筋采用r235；　　第一挖深约一米，浇注混凝土护筒，往下施工时以每节作为一个施工循环（即挖好每节后浇注混凝土护壁）；　　为了便于井内组织排水，在透水层区段的护壁预留泄水孔（孔径于水管外径相同），以利于接管排水，并在浇注混凝土前于以堵塞，为保证桩的垂直度，要求每浇注完三节护壁须校核桩中心位置及垂直度一次；　　除在地表墩台位置四周挖截水沟外，并应对孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。

在灌注桩基混凝土时，如数桩孔均只有少量渗水应采取措施同时灌注，以免将水集中一孔增加困难。

如多孔渗水量均大，影响灌注质量，则应于一孔集中抽水，降低其他各孔水位，此孔最后用水下混凝土灌注施工；　　挖孔时如果遇到涌水量较大的潜水层层压水，可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理；　　挖孔达到设计标高后，应进行孔底处理，必须做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层；　　未尽之处严格按现行国家规范规程施工。

编辑本段遇到这种情况，在施工时应采取加强措施

　　1顶层护壁用直径20cm圆钢加设2~4个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。

　　2加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20cm以上，与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体，然后再浇注成形。

如果有必要，可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞，但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤，然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起，用混凝土土桩、竹木桩都可以。

这样护壁就不会断裂脱落。

　　3在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁外围土体，护保壁周泥砂不塌落，从而增加桩周摩擦力。

压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。

　　（3）封底混凝土　　3、1浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求，并把孔底清理干净，同时把积水尽可能排干。

　　3、2为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。

以减少邻孔的积水对工作孔的影响。

　　3、3孔深超过6m时，还要注意防止混凝土离析，一般把搅拌好的混凝土装在容量为1~2m³左右坚固的帆布袋里，并用绳子打成活扣，混凝土送到井底时，拉开活扣就可将混凝土送到孔底，连续作业能迅速封好孔底，同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。

　　3、4如果地下水很多，而且挖孔桩较深，刚提起抽水泵，底部溢水就接近或超过20cm，这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大，清理完孔底渣土后让水继续上升，等到孔中溢水基本上平静时，用导管伸入孔底，往导管里输送搅拌好的早强型混凝土，混凝土量超过底节护壁30cm以上，再慢慢撤除导管，由于水压力的作用，封底混凝土基本上密实，混凝土终凝后再抽水，由于封底混凝土已超过底节护壁，已经没有地下涌水，待水抽干，再对剩余的水进行处理。

将表面混凝土（这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中）松散部分清除运到孔外，再继续下一道工序。

　　（4）施工时，为了保证孔位位置准确，每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜，移位。

尤其在浇注护壁前要检查模板，脱模后再检查护壁。

个别壁周泥砂塌落，在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜，应注意检查和及时纠正。

　　2、人工挖孔桩施工应注意安全事项　　现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。

要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。

要制定安全措施，并要经常检查和落实。

　　孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。

孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。

地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。

每工作1h，井下人员和地面人员进行交换。

　　井下人员应注意观察孔壁变化情况。

如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。

如有险情，应及时以出联络信号，以便迅速撤离。

并尽快采取有效措施排除险情。

　　地面人员应注意孔下以出的联络信号，反应灵敏快捷。

经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。

下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外。

　　施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三蕊橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上。

并经常检查电线和漏电保护器是否完好。

　　从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上，并保证施工现场排水畅通。

　　当天挖孔，当天浇注护壁。

人离开施工现场，要把孔口盖好，必要时要设立明显警戒标志。

　　由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中，因此，要预防孔内有害气体的侵害。

施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开，如有异常