深基坑开挖支护方案一土钉支护.docx

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深基坑开挖支护方案一土钉支护

一、土钉墙支护的概念

土钉墙支护是利用一定程度的自稳能力进行分级开挖，并随开挖分步向坑壁土体植入土钉（见图1），然后在开挖面挂钢筋网，喷射混凝土形成护面的支护体系（见图2）。

图1土钉示意图图2土钉墙支护示意图

二、土钉墙支护的作用原理

一方面由于土体的抗剪强度较低，其抗拉强度可以忽略不计，另一方面土体具有一定的结构整体性（尤其是粘性土），而以往采用的传统的支挡结构均基于被动制约机制，即以支挡结构自身的强度和刚度，承受其后的侧向土压力，防止土体整体稳定性破坏。

土钉支护有别于这类支护形式的作用机理，它是以一定程度的土体变形为代价，充分发挥土钉抗拉强度，约束土体的进一步变形的主动支护形式。

土钉支护是在土体内设置一定长度和密度的土钉，与其周围土体一起产生共同作用，即土钉、土体与喷射混凝土面层作为一个共同体，弥补了土体自身抗拉、抗剪强度之不足，提高了复合土体的整体刚度，使土体的自身结构强度潜力得到充分发挥，并有效地改变了边坡变形和破坏性态。

试验表明：

直立式土钉支护边坡比素土边坡承载能力提高一倍以上，且土钉支护在受荷过程中不会发生类似于素土边坡那样的突发性滑塌，遏制了塑性区的开展，延长了塑性变形的发展时间，为边坡的修复提供了机会，并降低了边坡滑塌所造成的损失。

三、土钉墙支护的特点

（1）土钉墙充分利用了土体自身的强度及自稳能力，形成主动的制约体系。

（2）土钉与护面是在开挖土坡以后施工的，土的侧壁须在竖直或者接近于竖直无支挡条件下，自稳一段时间而不倒塌。

因而对基坑的土质和地下水条件有较高的要求。

（3）土钉墙可在无构件打入坑底的情况下开挖到坑底，施工工作面开阔。

（4）其施工进度快，所需材料较省，机械设备较少，造价低廉。

（5）支护结构轻，柔性大，适应性好，抗震性好。

（6）由于土钉的数目多，一旦遇到孤石、基桩、地下结构物及其他障碍物，可以通过局部变化土钉的位置、角度和长度而避开。

（7）在基坑工程中，土钉墙已经广泛应用多年，积累了较丰富的工程经验，成为相当成熟的工法。

（8）土钉墙需要在土体发生一定量的变形后，才能充分发挥其抗力，因而产生的位移和周围地面的沉降偏大，不适于对变形要求严格的场地条件。

四、土钉墙支护的适用范围

如上所述，土钉墙适用于土质较好、场地开阔、周边对变形要求不严格的条件。

在坑底位于地下水以下时，需要人工降低地下水。

当墙外有地下结构、密布的基桩、密集的地下管线等场地情况会限制其使用；同时它也受建筑红线的限制。

当坑底位于地下水以下或者土层不能达到开挖要求的自稳能力时，以及场地地质条件复杂，或周边环境对基坑变形控制较为严格时，土钉墙支护往往不适用或不能满足要求

五、资源需求计划

1、水电需要量计划

2、劳动力需要量计划

3、施工机械需要量计划

（一）、降水机械设备一览表

（二）、土方挖运机械设备一览表

（三）、基坑支护施工机械设备一览表

（四）、钢筋加工机械设备一览表

六、施工准备

在基础施工前，由项目经理部主持前期施工准备会议，听取基础施工项目经理部对整个工程及其各分部分项工程的施工准备工作计划，该计划主要反映开工前、施工中必须做的有关工作，内容如下：

（1）技术准备：

熟悉、审查施工图纸。

（2）施工现场准备工作：

地上、地下各种管线及障碍物的勘测定位；地上、地下障碍物的拆除；施工现场的平整；测量放线；临时道路、临时供水、供电等管线的敷设；临时设施的搭设；现场照明设备的安装。

（3）劳动组织准备：

建立各施工部的管理组织，集结施工力量、组织劳动力进场，做好施工人员入场教育等工作。

（4）材料、机械准备：

根据相关的设计图纸和施工预算，编制详细的材料、机械设备需要量计划；签定材料供应合同；确定材料运输方案和计划；组织材料按计划进场和保管。

（5）施工场外协调：

由基础施工项目经理部与土方施工部共同对外协调交通、环卫、市容的关系，以及扰民、民扰处理的前期准备工作。

七、基坑支护工程

1、基础施工措施

（1）坡顶做散水和排水沟

（2）坡脚设置排水沟和集水坑

（3）降低边坡含水量和地下水位

2、基坑支护工艺流程（见图3）

图3基坑支护工艺流程

3、土钉墙护坡工程工艺流程（见图4）

图4土钉墙护坡工艺流程

4。

施工方法

（1）边坡开挖：

挖土过程中注意预留一定的人工修坡；开挖深度应低于土钉孔位；保证一定的开挖宽度，以确保土钉成孔机械钻机的工作面；土方开挖严格按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉及喷混凝土地以前，不得进行下一层土方的开挖。

（2）边坡修整：

根据实际情况选择机械清理或人工清理；为确保喷射混凝土面层的平整，此工序必须挂线定位；对于土层含水量较大的边坡，可在支护面层背部插入水平排水管包滤网，其外端伸出支护面层，以便将喷混凝土面层后的积水排走。

（3）定位放线：

按设计图纸由测量人员放出每一个土钉的位置。

（4）成孔：

根据实际情况选择机械成孔或人工成孔。

钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即进行压浆处理，并及时安设土钉钢筋并注浆。

（5）土钉主筋制作及安放：

严格按照设计图纸和相关标准制作、安放土钉主筋。

（6）造浆及注浆：

严格控制水灰比。

注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出。

（7）挂网及锚头安装：

钢筋网片用插入土中的钢筋固定，并与坡面留有一定间隙。

搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎。

钢筋网片借助井字架与土钉外端弯勾焊接成一个整体。

（8）喷射混凝土：

喷射混凝土顺序可根据地层情况“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，严格控制空压机风量、气压和喷头水压、喷射距离、喷射厚度。

通过外加速凝剂控制混凝土初凝和终凝时间。

（9）养护：

根据当地的气温，采用相应的养护方法。

八、土方挖运工程

1、土方挖运工艺流程

在基础施工阶段，土方挖运是影响工期的关键。

土方与土钉墙施工、土方与塔吊安装施工，土方与护坡桩施工它们之间存在一定的技术间歇，若处理不好这几方面的关系，将直接造成工期的延误和护坡安全，因此要求在统一指挥的原则下，各施工部之间本着相互配合、互创工作面的原则，精诚合作。

根据基础施工阶段的施工流程，基坑四周配合土钉墙施工留出相应的工作面，将基坑中间的土方总体上一步开挖，即一步到槽底。

具体施工流程见图5。

图5土方挖运工艺流程

2、设备能力分析

根据现场场地情况及扰民、民扰处理情况、夜间施工可能性估测，计算出每天完成土方开挖量，并根据实际情况调整机械力量以便确保工期。

3、卸土场及土方运输路线

4、现场准备

5、坡道土方收尾

（1）坡道处土方收尾采用挖土机直接进行挖除，装车运走。

（2）提前将坡道处支护结构施工完成。

九、质量保证措施

1、质量保证体系

2、组织保证体系

基础施工阶段建立由基础施工项目经理领导，主任工程师中间控制，责任工程师负责的三级管理系统。

组织保证体系见图6。

图6组织保证体系

3、质量管理程序（见图7）

图7质量管理体系

4、各分项工程质量保证措施

（一）、降水质量保证措施

（1）进行现场井点质量验收；井点施工结束前，对所有井的井深、井径和井中水位进行验收，达不到设计要求的井，应进行重新洗井；对于洗井、抽水时，井内出砂严重，应进行处理，防止沙土流失而引起不良后果；处理后仍达不到要求的，应重新补打井。

（2）进行水位、流量观测：

井点施工期间，对已成井点的水位，根据水位情况、施工进度要求、天气状况等确定观测频率，并进行严格的观测和记录，及时进行整理，分析水位下降的趋势与流量变化，预测地下水位下降到设计深度的时间并调整抽水井数与抽水时间。

如水位、水量发生突然变化，应立即查明原因，及时进行处理。

（3）降水维护：

在整个降水期间，必须保证降水点和抽水设备的完好，对抽水设备进行定期检查和维修，发现问题及时处理，保证电源供给。

（二）、土钉墙质量保证措施

（1）修坡时专人进行测量，确保修坡质量。

（2）插入钢筋时由专人检查，若插入深度不足，则继续取土成孔。

（3）注浆时要严格按配比搅浆，并随成孔随注浆，注浆渗漏较多时，要进行多次补浆直到注满。

（4）喷混凝土时，由专人检查网长及标志杆的安装。

（三）、基坑监测方案

采用信息化施工，确保基坑开挖过程中的安全，必须对基坑进行监测，并针对以下内容做好基坑监测方案设计与执行。

（1）观测点的布置

（2）观测精度要求

（3）观测时间的确定

（四）、场地查勘与记录

（1）施工前对原场地进行全面调查，查清有无原始裂缝和异常并作记录，照相存档。

（2）每次观测结果详细记入汇总表并绘制沉降与位移曲线。

（五）、注意事项

（六）、质量问题的处理

（七）、技术资料

基础施工项目经理部在施工过程中负责收集、整理各种原始资料和记录，并及时上报监理。

按照国家有关标准和要求，完成技术资料的分类、归档工作。

在每项分项工程完成后，在监理规定时间内，提交符合的竣工资料一份。

十、技术指标要求

1、降水施工质量要求

（一）钻孔：

清水钻进，严格控制自成泥浆稠度；成孔以后，在下管前应进行泥浆稀释，严格控制孔内沉淀厚度。

（二）成井：

成孔换浆后应立即下入井管，井点管应保持垂直和居中，然后下滤料，滤料必须沿四周均匀下入，边洗井边下滤料，填至离地面一定距离，洗井结束后用黏土封孔。

（三）洗井：

井点管下入后，用空压机送气吹洗，至水清砂少时，出水正常为止。

（四）降水要求：

在降水期间，必须严格控制，并长期维持这一深度，不得发生水位回升而造成泡基槽和引起边坡坍塌。

2、土钉墙质量标准

（1）基坑开挖应按设计要求分段分层进行,严禁超深度开挖,也不应超长度开挖。

机械开挖后,应辅以人工修整坡面。

上下层面板及锚杆（或土钉）施工间隔应满足养护期要求。

（2）土钉成孔机具可根据地质条件及环境情况选用螺旋钻、冲击钻、洛阳铲等；对于孔隙较大的杂填土、砂性土等土层,可选用打入式钢管花管，形成注浆式土钉。

成孔深度应超过设计长度的0.3m～0.5m。

（3）喷射混凝土作业时应符合下列要求：

1喷射作业应分段分片进行,并在坡面上垂直打入短钢筋作为控制厚度的标志，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷射面，射距宜在0.8m～1.5m范围之内；

2当面板设置有钢筋（或钢丝）网时,应分二次进行喷射,第二次喷射前应清除表面上的浮浆和松散碎屑,并喷水使之湿润；

3喷射混凝土的配合比应进行试配，其设计强度不宜低于20MPa；

4应做好保湿养护,养护时间应根据气温和环境条件而定。

（4）钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺设,钢筋与坡面间距宜大于30mm,钢筋网应通过加强筋（肋）与土钉连结，连接方式及强度应满足本规程及设计的有关规定。

（5）质量检验应按下列要求进行：

1应对土钉的抗拔承载力进行检测，抽检数量不宜少于土钉总数的1%，且同一土层中的检测数量不应少于3根；

2喷射混凝土试块数量每300m2取一组,每组试块不少于3块,制作试块时将试模底面紧贴基坑坡面从侧向喷入混凝土；

3浆体强度试块每100根锚杆不少于一组,每组试块砂浆为3块,水泥净浆为6块。

每项工程试块不少于二组；

4喷射混凝土厚度可通过凿孔检查。

3、土方开挖质量标准

（1）土方开挖前必须根据基坑工程设计文件和基坑工程施工组织设计制定详细的施工方案。

其内容包括：

土方开挖的前提条件，与设计工况一致的开挖方法，分层、分段、对称、均衡、限时开挖的顺序，上下基坑道路设置，设备选择等。

（2）土方开挖应充分考虑时空效应，合理确定土方分层开挖层数、每层分段数量（长度和宽度）、护壁土留置宽度和高度、分段开挖的时间限制等，尽可能减少基坑临空边的长度和高度。

（3）土方开挖必须和设计工况保持一致，分层开挖深度一般为2.0m～4.0m，软土地层宜取小值；

在深厚淤泥和淤泥质土地层中开挖基坑，若坑内工程桩为管桩，桩顶实际标高上部3.0m范围内地层分开挖深度不宜大于1.0m。

分段长度除视基坑形状、大小及后浇带等因素而定外，一般不应大于25m。

（4）基坑开挖可采用机械或人工开挖，人工清边检底。

并应符合下列要求：

1不得碰撞支护结构、立柱及立柱桩、降水运行系统、测量标志和监测元件，严禁损伤隔渗帷幕和碰撞、拖动工程桩；机械挖土应避免对工程桩产生不利影响，挖土机械不得直接在工程桩顶部行走；

2基坑周边、放坡平台的堆载及施工荷载不得超过支护设计规定的荷载值；基坑开挖的土方不应堆放在基坑周边及邻近建筑物影响范围内；

3基坑开挖过程中必须作好基坑内外的截水、排水,防止水对基坑坑壁和坑内土体浸泡，并保证正常施工作业面；

4坑底应根据地基土性质预留厚度不小于0.3m～0.5m（对桩基应留1.0m）的余土采用人工清理，防止大型机械开挖对天然地基及桩基的扰动及破坏。

已挖好的基坑应及时清边检底，满封垫层保护基底,以利于改善支护结构的工作状况。

5邻近基坑边的局部坑中坑宜在大面积垫层完成后开挖。

十一、安全生产、文明施工和环境保护措施

1、安全组织机构（见图8）

图8安全组织机构

2、安全生产措施

（一）现场要设健全的安全领导小组。

（二）全体人员应认真执行各工种的安全操作规程及有关规定。

（三）施工前，施工负责人要向操作人员做专项技术安全交底，关键部位要下技术指导书。

（四）施工人员进入现场要服从安全员的指挥和监督。

进场施工人员必须符合有关劳务人员用工的有关规定及条例，证件齐全。

（五）施工人员进入现场要进行“三级”安全教育。

（六）每天班前，施工负责人必须做施工安全注意事项专项交底。

（七）现场电器设备要有漏电保护器，电缆应设可靠绝缘。

（八）各种机电设备均应设专人负责管理，电工持证上岗。

（九）现场用电设备必须实行三级供电，两级保护。

（十）夜间施工，工地应有足够的照明。

（十一）土方施工机械和运输车辆在进场前进行彻底的检修和保养，确保施工期间机械的正常运转。

（十二）土方开挖后，按现场安全防护要求在基坑的周围搭设安全保护栏杆，避免人员跌落坑中。

（十三）施工时，挖掘机严禁碰撞支护结构。

（十四）施工中如遇地下障碍物（包括古墓、各种管道、管沟、电缆、人防等）时，立即暂停施工，及时报告经理部，待妥善处理后方可继续施工。

4、文明施工措施

（一）所有土方运输车辆进入现场后禁止鸣笛，以减小噪声

（二）所有施工人员应保持现场卫生，生产及生活垃圾均装入运土车中带走，不得随处抛撒，保持现场环境清洁。

（三）为保持环境卫生，避免运土车发生遗洒，在现场搭设拍土架，指派专人负责将运土车上的土拍实并盖好帆布，避免路上遗洒。

（四）在大门出口处设置冲洗车槽，每辆车必冲洗。

（五）每天收车后项目经理部指派专人清扫马路，以达到环卫要求。

（六）现场内施工人员禁止抽烟、随地大小便。

（七）施工机械要经常清洗，保证外表干净。

3、环境保护措施

1、遵照国家环保的法律条例和规定，施工时采取必要措施，确保沿线的居民、禽畜及河流、池塘以及耕地、林园、民居等不受油烟、灰粉、沙尘、化学制品、机械噪音等污染和损害。

并按设计要求认真做好环保绿化工作。

2、制定防止和减轻水流、大气污染措施。

（1）施工废水、生活污水不排入农田、耕地、饮用水源和灌溉渠道，按要求进行废水沉淀处理，施工中结合地形条件设置沉淀池，施工现场的生产废水经过滤后通过污水管输入池中沉淀，并做好除油处理。

（2）水泥采用袋装运输或散装运输时，采用遮盖防护措施，防止粉尘对空气的污染。

各类机动车辆完善消排系统，减少大气污染。

（3）施工作业有时会产生灰尘，为作业人员配备必要的劳保用品，并对施工区定期洒水，减少灰尘污染。

（4）所有临时占地，在工程结束后，迅速拆除临时建筑，清理现场杂物后，填筑腐植土，达到复耕条件。

3、加强环保教育，宣传有关环保政策，强化职工的环保意识，使保护环境成为参建职工的自觉行为。

4、施工机械应装消音器，以减少施工噪音。

夜间施工车辆禁止使用喇叭。

5、生活和施工垃圾不得乱倒，要运至业主指定的位置进行处理。

6、强化环保管理，健全环保管理机制，定期进行环保检查，及时处理违章事宜，并与当地的环保部门建立工作联系，接受社会及有关部门的监督。

十二、雨期施工措施

1、场地排水：

坡顶做一定宽度的散水、挡水墙，四周做混凝土路面。

基坑内，沿四周挖砌排水沟、设集水井，泵抽至市政排水系统。

排水沟布置在基础轮廓线以外，排水沟边缘应与坡脚保持一定距离，沟底与基坑保持一定高度差，控制坡度；集水井设置在基坑脚上，安置多个集水井，并使用相关材料对井壁进行抹光，集水井底比排水沟低；试抽水设备进水阀的高度可进行调整；排水设备大扬程的潜水泵，抽出的积水应排至基坑以外地面排水系统，防止乱排产生回渗。

保证施工现场水流畅通，不集水，四邻地区不倒灌。

2、做好生活区的下水管道和雨水井，用水应有固定排放途径，保证雨后不陷、不滑、不泥泞、不存水，避免浸泡边坡。

3、土方施工中，基坑内临时道路上铺渣土或级配砂石，保证雨后通行不陷。

4、已暴露还未喷射的桩间土工作面防止雨水直接冲刷，遇雨时可覆盖塑料布。

5、清槽钎探后应立即浇筑好混凝土垫层，防止雨水泡槽。

6、现场存储的钢材做好防雨水锈蚀的准备。

7、机电设备要经常检查接零、接地保护，所有机械棚要塔设严密，防止漏雨，随时检查漏电装置功能是否灵敏有效。

8、浇筑混凝土前，要随时掌握天气预报，尽量避开大雨，运输混凝土罐车和施工地点要准备大量苫布，以备浇筑时遇雨进行苫盖。

9、现场要有足够数量备用潜水泵，遇雨时及时抽水。

十三、复合土钉墙支护

新型复合土钉墙技术是将土钉墙与深层搅拌桩、旋喷桩、树根桩、钢管土钉及预应力锚杆结合起来，通过多种组合，形成复合基坑支护技术。

复合土钉墙支护具有轻型、机动灵活、适用范围广、造价低、工期短、安全可靠等特点，支护能力强，并兼备支护、截水等效果。

在实际工程中，组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合，形式多样，复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。

对于基坑较深；或地质条件自稳能力差，如有软土、砂土层等；或变形控制要求较高时，如周边有交通道路、管线和其他建筑物等；采用普通土钉墙支护在稳定和变形控制方面都难以满足，则可采用复合土钉墙支护（图9）。

图9复合土钉墙支护的主要形式

在土方开挖前，在基坑周边出预先设置垂直支护结构，称其为超前直呼，适用于自稳能力较差的软弱土层。

超前支护有搅拌桩、微型钢管桩等，如图9（a）（b）（d）（e）（f）所示。

当土质较软时，超前支护对于减少边坡变形、保证开挖和设置土钉时的稳定性都有很大的作用。

为使土钉墙用于地下水位以下，可采用止水帷幕。

搅拌桩和旋喷桩既可作超前支护，也可形成隔水帷幕，如图9（a）（b）（e）（f）所示。

作为隔水帷幕时，采用双排桩较可靠。

搅拌桩间要求搭接一定尺寸。

若开挖深度内有淤泥层，为提高搅拌桩的弯剪强度，可在水泥土内加设型钢桩或钢管桩，如图9（f）所示。

水平加强措施主要是预应力锚杆（索），如图9（a）（c）（e）（f）所示。

通过预应力锚杆的预加应力来控制支护的水平位移和减少周围地面及建筑物的变形与位移，可使土钉墙用于对变形有较高要求的场地。

一般采用预应力锚杆时，同时宜有垂直超前支护，这样预应力锚杆的锚头可做用于刚度较好的垂直超前支护结构上。

除了图9所示的各种复合土钉墙以外，多年的工程实践也因地制宜地创造出了很多土钉墙与其他支护结构的联合应用经验。

在图10（a）中，对土质较好的场地，在疏排桩间用土钉墙加固，可减少排桩用量，节省造价。

在图10（b）中的锚杆+排桩和地下连续墙以上部分用土钉墙支护，以减少桩长，节省造价。

在复合土钉墙的抗滑阻力中，土体的抗剪强度发挥的作用最大；土钉的锚固力次之；预应力锚杆的作用再次；而微型桩与水泥土桩的抗滑能力最小。

土钉墙是一种柔性的主动支护结构，土体产生一定的变形，才能发挥土钉的抗滑力，而预应力锚杆发挥作用所需的位移要小。

在复合土钉墙支护基坑侧壁的稳定分析中将各种结构物的抗滑力（矩）简单地叠加，不能反应他们的真是共同工作抢矿。

试验观测表明，在预应力锚杆张拉时，附近的土体反向位移，土钉上的拉力减少，甚至出现压力和负的摩阻力。

所以说，土钉墙的工程实践走在了设计理论的前面，复合土钉墙的设计理论尚有待于在大量的工程实践经验的基础上进一步提高和发展。

十四、土钉墙支护方案工作分解结构