复合土钉墙支护技术与预应力锚杆施工技术探讨-w320701121003陈荣生终稿.doc

编号： 中国农业大学现代远程教育中国农业大学现代远程教育 毕业论文（设计）毕业论文（设计） 复合土钉墙支护技术与预应力锚杆施工技术复合土钉墙支护技术与预应力锚杆施工技术 探讨探讨 学 生 陈荣生 指导教师 刘玉平 专 业 土木工程 层 次 专升本 批 次 121 学 号 w320701121003 学习中心 江阴南华 工作单位 江苏省建筑工程集团有限公司 2013 年 12 月 中国农业大学网络教育学院制中国农业大学网络教育学院制 论文格式要求论文格式要求 论文开本大小论文开本大小：A4 纸； 页面设置：页面设置：左边距：30mm，右边距：25mm；上边距：30mm，下边距：25mm。 封面封面：论文题目小于 25 个字，隶书、二号、加粗，其他项为隶书、三号； 摘要摘要：300 字左右，宋体、小四； 关键词关键词：35 个，宋体、小四、各关键词间距 3 个空格； 目录目录：内容为宋体、四号； 正文正文：宋体、五号，行间距 18 磅； 正文字数：正文字数：本科至少 6000 字，专科至少 4000 字 一级标题一级标题：宋体、三号、加粗，段前段后间距为一行、左对齐、单列一行， 如：1 优秀毕业论文 ； 二级标题二级标题：宋体、四号、加粗，段前段后间距为一行、左对齐、单列一行， 如：1.1 优秀毕业论文 ； 三级标题三级标题：宋体、小四号、加粗，段前段后间距为一行、左对齐、单列一行， 如：1.1.1 优秀毕业论文 ； 参考文献参考文献：本科至少 15 篇，专科至少 10 篇，宋体、五号，书写格式应严格按照规范要求书写； 摘要、目录、后记、参考文献、附录：摘要、目录、后记、参考文献、附录：作为标题要居中，其他格式同正文一级标题。 图（表）图（表）：标题宋体、小五号、加粗，内容宋体、小五号，表注为宋体、六号； 特殊说明：特殊说明：论文正文第一部分内容必须包括本文研究背景、研究现状、研究目的和意义。 其他具体细则见中国农业大学现代远程教育毕业论文写作要求和格式规范 ，要求学生的 毕业论文稿件严格按上述规定进行整理，以符合规范要求。 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名：陈荣生 时间：2013 年 12 月 26 日 关于论文（设计）使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学网络教育学院本、专科毕业论文（设计）工作条 例（暂行规定） 对：“成绩为优秀毕业论文（设计） ，网络教育学院将有权选取部 分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生 本人负责” 完全认可，并同意中国农业大学网络教育学院可以以不同方式在不同媒 体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。中国农业大学网络教育学院 有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计） 。 保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议 学生签名：陈荣持 时间：2013 年 12 月 26 日 密级：（请注明密级及保密期限） 摘摘 要要 本文结合我亲自参与的工程实例-江阴红星美凯龙国际家居广场工程，本工程地下 一层，地上四层，基坑坑底标高为-5.20m，局部-6.90m 与-7.80m，由于施工现场场地 狭小和水文地质条件不宜采用自然放坡的形式，故基坑支护设计为土钉墙+护坡桩方式， 因此对复合土钉墙支护与预应力锚杆施工技术进行了分析。 关键词：关键词：复合土钉墙；支护；施工；预应力锚杆 目目 录录 1 前言1 1.1 论文研究的背景 1 1.2 论文研究的现状 1 1.3 论文研究的目的和意义 2 2 该工程施工组织设计编制中存在的问题及编制方法2 2.1 技术性措施介绍不详类似于投标阶段的技术标书 2 2.2 施工准备工作计划不详尽2 2.3 缺少施工成本计划3 2.4 缺少施工质量计划及保证措施4 2.5 缺少合理安排施工部署，质量、环境、职业健康安全管理及施工方 案重点不突出 .5 2.6 制订的施工质量、环境、职业健康安全管理目标、指标不合适6 2.7 缺少施工风险防范9 2.8 缺少项目信息管理规划.10 2.9 缺少新技术应用计划.10 2.10 缺少主要技术经济指标10 2.11 编制的依据不齐全11 2.12 其他问题11 3 解决措施 12 4 结语.12 后 记 .12 参考文献 13 摘摘 要：要：本文结合江阴红星美凯龙国际家居广场工程实例，对复合土钉墙支护与预 应力锚杆施工技术进行了分析。 关键词：关键词：复合土钉墙；支护；施工；预应力锚杆 近年来随着深基坑围护在国内的广泛的高度重视，基坑围护施工技 术水平也日趋提高，江苏省建江阴红星项目部在针对本工程具体情况的 基础上，制定了基坑围护的工程施工技术措施。 1 1 概述概述 江阴红星美凯龙国际家居广场是江阴泓泰置业有限公司兴建的现代 化智能环保家居广场，位于江阴市西外环路西侧 本工程基础采用平筏基础，柱下设桩墩，基础截面尺寸 J1:32003200mm、J2:32003700mm、J3:37003700mm、J4:360036 00mm、J5:34003400mm、J6:32007500mm、J7:28002800mm、J8:30 003000mm、J9:26002600mm；用地红线南北长 187.6m，东西长 94.9m，地下室基坑轮廓线周长约 565 米，基坑面积约 1.78 万平方米。 本工程地下一层，地上四层，局部五层，0.00 相当于 1985 国家高 程基准 5.25m，场地类别为类；结构形式0.00 以下为框架剪力墙结 构，0.00 以上为框架结构。基础形式为：无桩承台有梁式满堂基础。 工程性质为普通公共建筑；砼总量 45000m3，强度等级从 C25C35 不等， 有抗渗和不抗渗两种形式；钢筋总量 7000 吨，分为级、级、级 钢筋，直径从 628 不等；本工程东西长 94.9m，南北长 187.6m， 总建筑面积 86745，其中地下建筑面积 18234。基坑坑底标高为- 5.20m，局部-6.90m 与-7.80m，自然地面标高平均约-1.00m；工程内容 4 为土方工程、基坑围护工程、防水工程、土建工程、安装工程、装饰装 修工程及铝合金玻璃幕墙工程。 本工程施工现场场地狭小，土方开挖不宜采用自然放坡的形式，根 据水文地质条件，本工程基坑支护设计分为土钉墙+护坡桩方式。土钉 墙边坡支护总面积 5000m2。 二、工程地质情况二、工程地质情况 1、地层性质 根据岩土工程勘探报告所提供的勘查资料，拟建场地地形 基本平坦，在拟建场地深度 30m 深度范围内土层共分为 7 个土层号。基 坑开挖深度内主要影响层内土性物理力学性质指标如下表： 直剪固快 层序土名 层厚（m） 层底标高 密度 g/cm3 C（kpa）（0） 1 填土 1.202.40 44.0145.87 2 粘质粉土-粉质粘 土 1.905.00 40.5242.66 20.024.027.0 3 重粘质粉土-粉质 粘土 3.90-5.80 36.52-37.79 18.823.022.9 1 3 粉质粘土-砂质粉 土 0.8-3.8020.320.033.4 4 粉质粘土 15.30-17.30 20.59-21.67 20.245.015.8 1 4 粉质粘土-砂质粉 土 0.60-10.9020.329.032.3 2 4 粘土-重粉质粘土0.70-4.4019.336.018.5 2、地下水 5 场地分布有潜水和微承压水存在。第一层潜水,地下水稳定水位埋深 为 1.5m，含水层为层，水位标高为 44.90m；第二层微承压水， 1 2 3 地下水水头距地面距离为 8.9-10.5m，水头标高为 35.9-37.5m。 各土层渗透系数： 粉抽粘土：0.2m/d； 粘质粉土：0.4m/d； 砂质粉土：0.8m/d。 三、土钉墙三、土钉墙+ +桩设计方案简介桩设计方案简介 经过技术经济比较，根据工程特点，本基坑围护采用土钉墙+桩锚支 护，同时坑内外采用管井降水。 挖土深度 56.8m。 土钉墙：坡高 56.8m（至顶圈梁顶位置） ，放坡系数 80 度。土钉 25 道，长度 4m12m，水平间距为 1.5m，竖向间距为 1.5m。土钉成 孔直径 110mm，内配 118。喷射砼面层厚度 4060mm，内配 6.5250*250 双向筋，外配 12 的斜拉筋。设计一道腰梁采用材料为 20#槽钢。 桩锚结构围护：钻孔桩 8001600L11.6516.23m。锚杆 12 道， 第一道设在顶圈梁中心，第二道设在桩中腰。长度为 15.027.5m；锚索 配 1860 23S75 钢铰线。锚孔注浆采用 M20 水泥浆，水灰比 0.450.50。土锚锁定前预张拉，消除初始应变形。 桩间土采用挂钢丝网后喷射 60 mm 厚 C20 混凝土面层。挂丝网，上 下间距每 1.0m 射钉固定在桩上，桩与桩之间击入钢筋固定钢丝网片， 喷射 60mm 厚 C20 混凝土面层。 6 四、施工方法四、施工方法 1、护坡桩支护体系施工 本工程护坡桩桩径 800mm，护坡桩桩长范围内以粘性土和粉性土为 主，成孔后稳定性较好，因此护坡柱的施工采用螺旋钻机中心压灌反插 钢筋笼工艺成桩。 2、井点施工 采用反循环钻进方法成孔。成孔前先平整场地，清除所有障碍 物，定出孔位；成孔后及时清孔、下井管（滤管）并填入碎石滤料。 3、锚杆施工 a、施工工艺流程： 根据场区地层条件，锚杆施工采用锚杆钻机长螺旋干孔排渣钻进行 施工。 钻机就位校正孔位调整角度钻孔至设计孔深安放锚索灌浆 二次注浆养护安装腰梁、锚头张拉锁定。 b、杆体制作 按照设计要求制作锚杆体，保证杆体长度；注浆管与锚杆体绑扎牢 固；锚索要顺直，自由段要套以聚乙烯防护套。锚索的表面应设置定位 器，定位器间距，在锚固段为 2.0m，在自由段为 4.0m。 c、灌浆 灌浆水泥采用 425#普通硅酸盐水泥，水灰比 0.45-0.50。采用二次 灌浆法，注浆管端距孔底 150mm，灌注时，管口要始终埋在浆中，待浆 7 液灌满后，封堵孔口，以 0.4-0.6MPa 压力补浆，稳压数分钟。确保每 米锚注浆水泥用量达到 50Kg。 d、锚杆张拉 加工成型支撑板，调整角度，使腰梁承压面在同一平面上，保证与 锚杆作用力方向垂直。承压面应平整并与锚杆轴线方向垂直。 锚杆灌浆后 7 天待锚固体强度达到设计强度的 80%，即可进行预应力 张拉试验，锚杆张拉试验，锚杆张拉试验荷载为锚杆设计最大轴向拉力 的 110%，锚杆张拉试验逐级加载进行，只有当本级荷载达到稳定后，方 可进行下一级加载试验，张拉加荷速率按规范进行，锚杆张拉试验中荷 载分级及观测时间如下： 张拉荷载分级观测时间（min） 0.10Nt5 0.25Nt5 0.50Nt5 0.75Nt5 1.00Nt5 1.10Nt10 0.70Nt10 锚杆张拉锁定，锚杆张拉试验合格后即可进行锚杆张拉锁定，锚杆 张拉预应力值一般为设计锚固力的 80%，分级加载，当锚索预应力没有 明显衰减时，可锁定锚杆。锁定后如有明显应力损失时，应进行补偿张 拉。 8 4、土钉墙支护的施工 工艺流程： 喷射混凝 土 开 挖 修 坡 编 网 首次喷砼 成 孔 安放土钉 注 浆 张 拉 钉端焊接 二次喷射 结 束 喷砂浆 不 稳 定 成 孔 编 网 安放预应 力锚杆 注 浆 钉端焊接 主要施工方法 修坡 基坑开挖作业用挖掘机，对挖掘后的边坡需用人工进行修整，确保 边坡的立面角和壁面的平整度。当遇有上层滞水影响时或土层分界处， 要在坡面上每隔 2m 插放一个长 1.01.5m，直径 3050mm，打眼包网加 滤料的塑料泻水管，疏导滞水以免其影响坡面的稳定。 b、编扎钢筋网 、面网钢筋在制网前均应拉伸调直，严格按设计尺寸布网，网点 1 分别用绑丝扎牢或焊接，筋体与斜拉筋和上层面网接触部位均应焊接牢 固。 、钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长。网格允许 2 偏差为10mm。 9 、最底层钢筋网应插入坑底 20cm。 3 、地表下 2.0m 范围内以杂填及素填土为主，开挖后若杂填土有掉 4 快现象，先喷射一薄层碎石混凝土，而后按正常顺序编网。钢筋接头宜 用焊接。 c、造孔 本工程采用人工洛阳铲成孔，当人工成孔困难时，采用专用锚杆钻 机成孔，成孔直径 110mm. 、钻孔前应根据施工设计图定孔位，误差不大于 100mm，遇有其他 1 特殊情况时，孔位调整应由项目工程师审定。 、采用人工洛阳铲成孔，钻孔允许偏差：成孔间距100mm；成孔 2 深度+200mm、-50mm；成孔直径+20mm、-5mm；钻孔倾角误差不大于 3。 、对局部孔中出现的渗水塌孔或掉落松土，应立即清除。 3 、钻孔过程有施工记录，随时掌握土层情况。 4 d、土钉制作与安装 、土钉由水泥浆和土钉筋体组成，其结构见土钉墙支护立面图， 1 土钉筋体长度=钉孔深+0.2m. 、每隔 23m 焊接对中支架，形成锥形滑撬，保证钢筋处于钻孔中 2 心部位。 、水泥浆强度标号为 M20，水灰比0.5。 3 、采用两次注浆工艺，分注浆和压浆两个阶段。注浆压力位 4 10 0.4MPa。注浆时应采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，在 注浆同时蒋导管缓慢的以匀速撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体 表面以下，保证孔中气体能全部溢出，同时确保每米注浆水泥用量 25kg。 、土钉端头应避免敲击碰撞，三天内悬挂重物。 5 e、土钉端部焊接（锚固） 、喷砼的强度标号为 C20，粗骨料最大粒径不宜大于 12mm，配比 1 为水泥：砂：碎石：水=1：2：2：0.5.并根据作业环境条件加以适 量外加剂。 、喷射手均应经过严格培训，射距宜在 0.8-1.5m 的范围内，粘性 2 土层可先挂网后喷砼，并从底部逐渐向上部喷射，先喷填钢筋后方，然 后在喷填钢筋前方；对于塌落土层，土钉安置好后随修坡随喷砼，修坡 高度控制在 30cm 左右。 、为使施工搭接方便，每层下部 0.2m 暂时不喷射，并做成 45的 3 斜面形状，并用风或水清洗喷层接触部位。 、喷浆气压应根据喷浆距离适当调整。喷射时应控制好水灰比， 4 保持砼表面平整、无干斑和滑移流淌现象。 、喷射混凝土的厚度误差不超过5mm。喷射混凝土回弹率控制在 5 15%以内。 、喷射混凝土完成后至少养护七天。 6 五、施工技术质量要求五、施工技术质量要求 11 a、桩锚支护 e、主要工序质量控制标准 护坡桩 桩径偏差 50mm 垂直度允许偏差 1% 桩位允许偏差 50mm 桩长偏差值 +200mm 钢筋笼制作允许偏差 主筋间距 10mm 箍筋间距 20mm 钢筋笼直径 100mm 钢筋笼长度 500mm 锚杆 水平方向误差 设计长度 0.5m 钢绞线长度误差 50mm f、桩锚支护质量保证措施 、护坡桩桩位由专人进行测量施放，施工用测量仪器经过有关检 1 定部门检定合格后使用，施放桩位经质检员检查无误后，做好预检记录， 12 保证护坡桩桩位施放准确。 、钻机对位准确，每次对位要开启自动调节装置确保钻塔垂直， 2 施工时根据仪器现实钻孔倾斜情况对钻具进行调整，保证钻孔垂直度满 足规范要求。 、成孔过程中取出的土体特征应按土钉编号逐一加以记录并及时 3 与初步设计时所认定的相对比，发现有较大出入时应及时反馈，必要时 调整设计参数。 、钢筋要有材质单，并做复验，复检合格后方可进行加工，钢筋 4 加工人员经培训后上岗操作，特殊工种应持证上岗，保证钢筋加工质量 满足规定要求。 、商品混凝土供应商经有关部门考察后选用，资质等级满足要求， 5 检验设施齐全，保证施工用混凝土供货及时，质量稳定。 、护坡桩桩头踢凿干净，保证连梁与桩体良好结合，保证支护体 6 系整体强度。 、锚杆用钢绞线、锚具质量证明文件齐全，进场后进行复检，复 7 检合格后用于施工。 、锚杆锚固体的强度应大于 20N/mm2 ,注水泥浆水灰比 8 0.450.5，并宜加入适量的速凝剂等外加剂以促进早凝和控制泌水。 注浆时要严格按配比搅浆。必要时要进行二次、三次补浆直到注满。 、预应力锚杆施工完毕后 7 天方可进行张拉，张拉设备经检定部 9 门检定合格方可进行施工，预应力锚杆先张拉试验，试验结果满足设计 13 要求后，再进行张拉锁定。张拉结束后才可进行下一次土方开挖。 b、土钉墙质量措施 修坡时专人进行测量，确保不吃槽。喷射混凝土时，由专人检查钢 筋网长及标杆的安装 成孔前，根据设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔位的允许偏 差不大于 150mm，成孔的倾角偏差不大于3 度。孔径偏差+20mm、- 5mm，孔深偏差+200mm、-150mm。成孔时遇障碍物需调整孔位时，不得 损害支护原定的安全程度，同现场技术负责人决定。 成孔过程中取出的土特征应按土钉编号逐一加以记录并及时与设计 时所认定的相对比，发现有较大出入时应及时反馈，必要时调整土钉的 设计参数。 钢筋、水泥进场有材质单，并做复验。 水泥浆体的强度应大于 20N/mm2，水灰比不宜超过 0.5，并宜加放适 量的速凝剂等外加剂以促进早凝和控制泌水。注浆时要严格按配比搅浆。 必要时要进行二次、三次补浆进到注满。 水泥浆体的试块每层做二组，每组试块不应少于 3 个。 为了保证施工时的喷射混凝土厚达到规定值，可在边壁面上垂直打 入短钢筋段作为标志。当继续进行下部喷射混凝土作业时，应仔细清除 施工缝结合面上的浮浆层。 每 500m2 喷射混凝土面层取试块一组，每组试块不应少于 3 个。 预应力土钉墙灌浆完毕后 5-7 天方可进行张拉，张拉设备经检定部 14 门合格方可进行施工，预应力土钉做张拉试验，试验结果满足设计要求 后，进行土钉 张拉锁定，并设置一道槽钢腰梁。 六、边坡支护过程中可能遇到的问题及采取的对策六、边坡支护过程中可能遇到的问题及采取的对策 1、土钉成孔过程中因遇地下水而产生缩颈或塌孔现象 对策： 、成孔后立即下土钉并随即灌浆。 、已缩颈的土钉孔应再次成孔以保证孔径。若二次成孔无法保证 孔径，应在相邻处补孔。 、若现场土层情况与原勘察报告有较大出入，缩颈、塌孔现象严 重而无法用洛阳铲成孔，应及时与设计人员协商，采用花管做土钉打入 土体，再灌注水泥浆。 2 施工过程中边坡出水从而影响边坡稳定 对策：、首先与建设单位、土方施工单位密切配合，了解场区周 边地下管线是否有渗漏现象，及时切断水源，进行补漏和堵塞。 、边坡采取设置导流管的办法将水从土体中排出，坑底设置排水 盲沟和集水井，用水泵将水尽快排出基坑。 、增加边坡监测次数，做好记录并及时上报。 3 边坡发生位移、地面产生较大裂缝、位移未见收敛迹象 对策：、立即封锁该段路面，禁止各种车辆和人员通行。及时通 知设计人员到场。 、尽快采取坡顶卸荷、坡脚堆土压重或设置内支撑等方法减缓边 15 坡位移。 、缩短边坡监测周期，同时尽快分析事故原因，找出最有效的解 决方案，避免事故继续恶化，保证施工顺利进行。 七、基坑降水和排水七、基坑降水和排水 7.1 、基坑降水 本工程地下车库挖土深度 5.00m6.8m。m，坑内15.3017.30m 深 度内分布有透水性较好的粉质粘土，该土层为承压含水层。根据地质勘 探报告，4 层承压含水层分布较深，另外北侧局部开挖较深区域，基坑 开挖前，坑内采用管井进行降水，共设管井 14 口（局部深坑部位，开 挖至-4.70m（-6.5m)标高后，采用轻型井点进行降水） ，单口井降水控 制范围平均 250300m2。最终水位降至坑底下 1.0m。管井深度 12.0m， 管井成孔直径为 800mm，放入 360 滤管。井管周边填入粒径 12mm 的砾砂，上部 4.0m 段回填粘土封孔。详见下图。 16 7.2 基坑排水 基坑外，沿基坑坡顶后侧砌筑排水沟(管)，不得让雨水或地面水流 入坑内或渗入墙后。 基坑内，设排水沟和集水井，及时排出坑内积水。如下图： 17 300*500排水沟 30米设置一个 1000*1000*1000集水井 基础底板边坡坡度根据支护设计方案要求放坡 300*500排水沟 30米设置一个 1000*1000*1000集水井 八、基坑开挖八、基坑开挖 8.1 基坑开挖施工工况 基坑开挖须在坑外围护桩达到设计强度后方可进行。具体开挖工况 如下： a) 按照土钉设计标高，分层、分段进行土方开挖，并在坡面完成 网喷面层和土钉的施工。分段长度不大于 20m，分层厚度不大于土钉标 高下 20cm，严禁超设计标高开挖。 b）基坑按照后浇带和施工部署进行分块挖土施工。 c) 基坑坑底以上 30cm 土体进行人工挖土至坑底；清底后 24 小时 内浇筑砼垫层，垫层应延伸至围护桩边。 d) 进行基础地梁和局部承台的开挖，并抓紧施工基础梁板、承台。 18 8.2 土方开挖 土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致。土方开挖、土钉施工 应严格实行“分层分段” ，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允 许的范围内。 土方开挖应在降水达到要求后进行。挖土操作应分层分段间隔开挖， 分段长度不大于 20m，分层厚度不大于土钉标高下 20cm，严禁超设计标 高开挖。坑底应保留 0.3 米厚基土，采用人工挖除整平，并防止坑底土 扰动。砼垫层应随挖随浇，即垫层必须在见底后 24 小时以内浇筑完成， 以减少基坑大面积暴露时间，控制基坑的回弹隆