土钉墙喷锚支护系统施工教案.docx
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土钉墙喷锚支护系统施工教案
课题
土钉墙(喷锚)支护系统施工
项目
项目二:
土方工程施工
任务
任务二:
基坑支护系统施工(子任务二:
土钉墙(喷锚)支护系统施工)
教
学
目
标
能力目标
①具备钻土钉墙支护系统施工图识读能力;
②具备土钉墙支护系统施工方案编制能力;
③具备组织土钉墙支护系统施工验收能力
知识目标
①土钉墙施工图识读知识
②土钉墙支护系统施工知识
③土钉墙支护系统施工验收方法
教学重点
土钉墙施工施工图识读方法,筋混凝土支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法
教学难点
土钉墙支护系统施工施工质量控制要点及控制指标、编制施工方案,和验收要点。
设计思路
通过具体工程实例的实际工程的图片和动画片、施工录像,讲解土钉墙(喷锚)支护系统支护系统支护系统施工图识读方法,在讲解施工图识读过程中穿插讲解土钉墙(喷锚)支护系统支护系统桩支护结构施工方法、施工质量控制要点,支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法。
然后,安排学生针对某特定工程实例(任务驱动),编制施工方案(学做合一),训练学生旁站监理的能力和验收要点。
教学方法
与手段
多媒体课件、图片等,让学生在人物驱动下实现学做合一。
课前回顾
钻孔灌注桩、水泥搅拌桩支护系统施工图识读方法,钻孔灌注桩、水泥搅拌桩支护系统施工质量控制要点以及验收方法
教学引入
通过观看施工现场的图片引入基坑支护施工的内容。
课堂小结
土钉墙(喷锚)支护系统施工图识读方法,支撑系统施工方法、施工质量控制要点以及验收方法
课外训练
安排学生针对某特定工程实例(任务驱动),编制施工方案(学做合一),训练学生旁站监理的能力和验收要点。
教学体会
课堂教学设计
一、土钉墙
1、概念:
土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。
它是将拉筋插入土体内部全长度与土粘结,并在坡面上喷射混凝土,从而形成加筋土体加固区带,用以提高整个原位土体的强度并限制其位移,同时增强基坑边坡坡体的自身稳定性。
2、土钉墙适用范围:
开挖支护、天然边坡加固(是一项实用的原位岩石加筋技术)
3、土钉墙的类型
按施工方法不同可分为:
钻孔注浆型土钉墙、打入型土钉墙、射入型土钉墙
(1)土钉支护的构造:
土钉支护的构造(见课件相应图)
(2)土钉支护构造要求如下:
1)土钉墙的墙面坡度不宜大于1∶0.1;
2)土钉必须与面层有效连接,应设置承压板或加强钢筋等构造,承压板或加强钢筋应与土钉钢筋焊接连接;
3)土钉的长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍,间距宜为1~2m,与水平面夹角宜为5°~20°;
4)土钉钢筋材料宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋或钢管,钢管直径易为48、53mm;钢筋直径宜为16~32mm,钻孔直径宜为70~120mm;
5)注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆,其强度不宜低于M10;
6)喷射混凝土面层中宜配置钢筋网,钢筋直径宜为6~10mm,间距宜为150~300mm;喷射混凝土强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm;
7)坡度上下段钢筋网搭接长度应大于300mm;
8)土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面,在坡顶和坡脚应设排水措施,在坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
4、土钉的特点
(1)土钉墙的优点
1)安全可靠;
2)可缩短基坑施工工期;
3)施工机具简单、易于推广;
4)经济效益较好。
(2)土钉墙在应用上的局限性:
1)坡壁土体需有一定的内聚力
土钉施工时一般要先挖土层1~2m深,在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定至少几个小时,因此土层必须有一定的天然“凝聚力”,否则需先进行地基加固处理来维持坡面稳定,从而使施工复杂化、造价加大;
2)施工时要求坡面无水渗出,否则开挖后坡面会出现局部坍滑,这样就不可能形成一层喷射混凝土面层;
3)软土开挖不宜采用土钉墙支护。
因为土钉锚固体与软土的界面摩阻力小,造成土钉的承载能力小,同时在软土中成孔也较困难。
(目前已有一定的适用范围)
5、基坑支护中土钉墙的适用范围
土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土及微胶结砂土的基坑开挖支护,不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土,不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。
土钉墙基坑支护开挖深度适宜于5~12m与护坡桩或预应力锚杆联合支护时,深度还可适当增加。
(二)土钉支护的施工
1.作业面开挖
土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的,每层开挖的最大高度取决于该土体可以直立而不破坏的能力,在砂性土中每层开挖高度为0.5~2.0m,在粘性土中每层开挖高度可按课件中所给公式估算:
(2.成孔)
当采用钢筋等作为土钉时成孔工艺和方法与土层条件、机具装备及施工单位的手段和经验有关。
当前国内大多数采用螺旋钻、洛阳铲等干法成孔设备,也可使用如YTN-87型土锚专用钻机成孔。
对边坡加固土钉,要求使用质量轻、易操作及搬运的钻机。
3.置筋
在置筋前,最好采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。
放置的钢筋一般采用Ⅱ级螺纹钢筋,为保证钢筋在孔中的位置,在钢筋上每隔2~3m焊置一个定位架。
当在软土区域施工时,由于无法成孔,可改为用钢管代替成孔和置筋的双重作用。
4.喷射混凝土面层
一般情况下,为了防止土体松弛和崩解,必须尽快做第一层喷射混凝土。
根据地层的性质,有的在设置土钉之前做,也有的在放置土钉之后做。
对于临时性支护来说,面层可以做一层,厚度50~150mm;对永久性支护则多用两层或三层,厚度为100~300mm。
喷射混凝土强度等级不应低于C15,混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m3。
喷射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm,通常为10mm。
(1)两次喷射面的搭接:
两次喷射作业应留一定的时间间隔。
每层下部300mm暂不喷射,并做45°的斜面形式。
(2)土钉同面层连接处理:
一般在面层与土钉交接中间加一块150mm×150mm×10mm或200mm×200mm×12mm的承压板,承压板后一般放置4~8根加强钢筋。
(3)喷射混凝土中的钢筋网片:
在喷射混凝土中应配置一定数量的钢
筋网,钢筋网能对面层起加强作用,并对调整面层应力有重要的意义。
钢筋网间距通常双向均为200~300mm,钢筋直径为6~10mm,在喷射混凝土面层中配置1~2层。
也可用粗钢筋将各土钉相互连接起来,进一步加强面层的整体作用。
5.注浆
土钉注浆可采用注浆泵或砂浆泵灌注,浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆。
纯水泥浆可用425号普通硅酸盐水泥,用搅拌装置按水灰比0.45左右搅拌,水泥砂浆采用1:
2至1:
3的配合比,用砂浆搅拌机搅拌,再采用注浆泵或灰浆泵进行常压或高压注浆。
二、土钉墙支护案例
浙江工贸职业技术学院科研教学综合楼地下室基坑支护
(一)设计依据
1.浙江省建筑设计研究院设计的《浙江工贸职业技术学院科研教学综合楼》总平面图及地下室结构图;(设计号:
3447)
2.温州市勘察测绘研究院勘测的《浙江工贸职业技术学院教学科技综合楼岩土工程勘察报告》(详勘);(工程编号:
2006-016)
3.中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),基坑侧壁安全等级为二级,重要性系数ro=1.00;
4.中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97);
5.浙江省标准《建筑基坑工程技术规范》(DB33/T1008-2000);
6.《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22-90)
7.《锚杆喷射砼支护技术规范》(GBJ50086-2001)
8.计算软件采用北京理正软件设计研究所“理正深基坑支护结构设计软件(F-SPW5.30)”,局部作了修正、补充;
9.工程场址现周边环境由浙江工贸职业技术学院提供;
10.坑边荷载按基坑边沿地面6m范围内允许堆载15KN/㎡,严禁超载。
(二)工程概况
本工程位于温州市鹿城区蒲鞋市街道,学院中路浙江工贸职业技术学院内,北邻人才大厦,府前路的西侧。
拟建筑物由2幢9层的中高层建筑物和2层的裙房组成,总建筑面积32000m2。
主体采用框架结构。
建筑物室内地坪设计相对标高±0.000相当于黄海高程系绝对标高7.400m,自然地面标高4.100m,相差3.300m。
底板厚为0.35m,其底板顶面结构标高为-5.530m,地下室底板采用片伐底板基础,垫层为150mm厚块石灌砂夯实,上浇100厚C15素砼垫层。
桩基工程采用φ700、φ800钻孔灌注桩基础。
基坑围护总延长米约为66m,基坑挖土深度见表一。
(三)场地工程地质条件
1、场地地基土地层结构
拟建场地在勘探深度范围内,地层右杂填土、粘土、淤泥及淤泥质粘土、深部粉质粘土、砾砂、圆砾、粘土、风化基岩等8个工程地质层和8个亚层组成如表所示(见课件)。
2、水文地质条件
根据勘察资料有潜水和承压水两种类型地下水。
表层地下水属潜水型,赋存与杂填土、粘性土及淤泥中,地下水迳流条件较复杂,水平向渗透性稍大于竖向,水量较小,杂填土具强透水性;主要由邻近地表水体、大气降水补给;勘察期间测得钻孔中稳定地下水位埋深0.5~1.1m,高程2.77~3.71m,地下水位年变化幅度约2~3m,常水位可取(1985国家基准高程)4.0m,根据温州市区水文资料,内河水位50年一遇的最高水位约3.9m。
(四)喷锚网支护结构设计要求
1.钢材:
钢管采用D=48mm,t=2.5mm的焊接钢管,
骨架钢筋采用φ12(HRB335),
挂网钢筋采用φ6.5@250×250(HPB235)。
2.水泥:
注浆和喷射砼均采用32.5号普通硅酸盐水泥,注浆配合比为水泥:
砂=1:
0.2(重量比),水灰比为0.45;喷射砼配合比为水泥:
石子:
砂=1:
2:
1.5(重量比),石子粒径为5~10mm,强度相当于C20,水泥浆及水泥砂浆应拌合均匀,随捣随用,一次拌合的水泥浆及水泥砂浆在初凝前用完。
3.土钉墙面层喷射砼的强度相当于C20,面层厚度为100mm,其中初喷为30~40mm。
4.锚管上的注浆孔开口直径为8mm,螺旋型布置,单面孔间距300mm;注浆压力0.4~0.6MPa。
5.D=48mm,t=2.5mm锚管注浆量大于30kg/m(水泥用量指标)。
6.锚管的锚固体水泥浆或水泥砂浆,其强度等级≥M10;
7.北侧与东侧进管需避免与工程桩碰撞而损坏桩身;
8.焊条HPB235钢筋采用E4300~E4313,HRB335钢筋与HPB235钢筋焊接采用E5001~E5014;其余钢材电焊均采用E5001~E5014。
(五)基坑的排水
1.基坑坑底边沿不设排水沟,在大承台之间用管道连通的小积水坑及转弯处设长宽高各600的集水坑进行坑底抽水。
(六)基坑监测工作
1.变形达到5mm/d并且连续三天不收敛或支护上部结构面(压顶板)累计变形量达到或超过1.0H/100(H为开挖深度)时报警,以便分析原因,及时采取加固措施。
2.对南侧道路应作监控对象。
3.土钉墙喷射C20细石砼其面层100厚,作3组抗压试块,每组3块,墙面喷射混凝土厚度采用钻孔检测,共作1组(一组3点);
4.每排随机抽取2组(每组3根)锚管进行抗拔试验,建议在注浆15后进行,试验结果及时反馈给设计人员,以便修改调整参数,确保支护安全。
抗拔承载力设计值:
第一排27.8kN(9m长锚管)、第二排40.3kN(12m长锚管)、第三排51.2kN(12m长锚管)。
(七)应急措施
1.在施工现场准备200只麻袋(平时装100只砂袋)、φ48×2.5L=9m锚管20根与φ100L=5m松木桩20根等应急抢险物资;
2.基坑边若有超载,及时卸载;
3.根据现场监测的变形数据围护结构位移过大时,立即停止土方开挖,坑底用砂袋堆叠反压或用挖土机将原土回填进行反压,并在坡顶打竖向花管注浆
三、基坑支护结构验收
1.排桩墙支护工程检验批质量验收记录(重复使用的钢板桩)
2.排桩墙支护工程检验批质量验收记录(混凝土板桩制作)
3.地下连续墙检验批质量验收记录(地基基础工程)
4.锚杆及土钉墙支护工程检验批质量验收记录
5.水泥土桩墙支护工程检验批质量验收记录
6.钢及混凝土支撑系统检验批质量验收记录
四、小结:
1.土壁支护2.基坑支护结构3.土钉支护