复合型土钉墙支护技术及应用.pdf

复合型土钉墙支护技术及应用复合土钉墙是20世纪90年代研究开发成功的一项深基坑支护新技术。它是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术(如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等)或截水技术(深层搅拌桩、旋喷桩等)有机组合成的支护截水体系，分为加强型土钉墙，截水型土钉墙，截水加强型土钉墙三大类。复合上钉墙具有支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等性能，是一项技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出的深基坑支护新技术，是建设部重点推广应用的十项新技术之一。邯钢新区炼钢主厂房柱基础的深基坑，采用了复台型土钉墙作为基坑支护结构，取得了良好的施工效果和经济效益。一、复合型土钉墙的机理分析1、复合型土钉墙的作用机理土钉墙是一种新型挡土结构，它是利用土钉把天然土就地进行加固。并与喷射混凝土护面相结合，产生主动制约机制，形成一种类似重力式挡土墙的复合加固体，从而使开挖面稳定。所谓土钉即是在被加固的土体中钻孔后插入钢筋或钢管，并高压注人水泥砂浆或水泥浆而成。土钉墙作为基坑支护结卡勾，具有无振动、无噪音、无污染的优点，并且造价低廉，挖土施工方便。复台型土钉墙是以高压旋喷桩帷幕等超前支护措施解决上体的自立性、隔水性以及喷射混凝土面层与土体的粘结问题，以水平向压密注浆或二次压力灌浆解决土体加固及土钉抗拔力问题，以相对较长的插入坑底深度解决坑底的隆起、管涌和渗流问题，形成由防渗帷幕、超前支护及土钉等组成的复合型土钉墙。复合型土钉墙适用于砂性土、粉土、粘性土、淤泥及淤泥质土。目前复合型土钉墙的形式可归纳为高压旋喷桩帷幕复合型和微型桩复合型两种形式。2、高压旋喷桩帷幕复合型土钉墙这种方法是在基坑开挖线的外侧设置1～2排的高压旋喷桩。旋喷桩桩的作用是隔水和挡土。旋喷桩和土钉墙联合使用，解决了土体由于强度低而不能自立以及喷射混凝土与土体粘结力不足等问题。同时，也避免了基坑底部隆起、管涌、渗流等情况的发生。旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，与土中形成一个固结体，使得边坡能以90°垂直而立，不必放坡，扩大了基坑四周的场地有效使用面积。而且由于旋喷桩还有一定的刚度，能分担一部分的土压力，从而使土钉的长度可以缩短或作为安全储备。其中旋喷桩的作用主要是为了防止围护墙面的渗水(尤其当土层含有砂性土时)，当为其它土层时，这时主要考虑土钉墙的整体滑动，此时旋喷桩发挥其抗剪作用。当挖深达到一定的深度时，若一排旋喷桩不够时，则必须设置两排旋喷桩作为隔水帷幕和超前支护，如果仍无法满足要求，则可在旋喷桩中插入型钢，或钢筋，或钢管，或毛竹，形成配筋的超前支护体系。3、微型桩复合型土钉墙当开挖深度为4.0～5.0m时，结合轻型井点降水，虽然坑底处于淤泥质土中，但产生管涌的可能性不大，这时可以在土钉墙内侧采用单排或双排竖向立管作为超前支护。通常在立管内高压注入纯水泥浆，与立管一起形成微型桩。立管采用Φ48×3.5的脚手架钢管，端部四周钻有Φ8小孔形成花管。虽然这种微型桩不能形成隔水帷幕，但可以增加土体的自立性以及防止坑底涌土。由于钢管直径比较小，施工时极易打入土中，施工较方便。与旋喷桩相比，不必另加专用设备，可以与土方开挖同步进行施工，具有快速支护的特点。二、复合型土钉墙的应用实例1、工程概况邯钢新区炼钢工程为邯钢新建250吨转炉系统工程，位于邯钢中板以西、西外环以东、邯郸酒务楼村以南的范围内，场地原为耕地，地貌属沁河Ⅰ级阶地。该深基坑为炼钢主厂房三个独立柱基础，位于主厂房J列与2、3、4轴线交汇点上，基础中心间距24m，基础座落于第⑥层粘土岩上，根据勘察报告地层埋深，基底标高约为-16.00m，具体见下图：2、水文条件场内地下水类型为潜水，稳定水位埋深6.0m左右，主要受大气降水影响，由地下径流排泄，赋存于第③-2层粉质粘土，渗透系数为2.0×10-6cm/s；第④层中砂，渗透系数为6.0×10-3cm/s；，第⑤层卵石中，渗透系数为2.0×10-1cm/s。3、地质条件根据中勘冶金勘察设计院有限公司提供的《岩土工程勘察报告》揭露，施工场区地层从上至下依次为：分层编号岩土名称地层描述稠度、密度层厚（m）①植物层由粘性土组成，含大量植物根。松散0.37非自重湿陷②褐黄－黄褐色，具大孔性。坚硬-硬塑3.9性粉质粘土非自重湿陷③褐黄－黄褐色，含姜结石，具大孔性。可塑－硬塑1.67性粉质粘土黄褐色，含氧化铁及多量姜结石，夹粉土薄③-2粉质粘土可塑－硬塑3.37层黄褐色，颗粒呈圆形，含粘性土，颗粒不均，④中砂稍密-中密0.77饱和有火成岩碎块组成，亚圆形，一般粒径⑤卵石30-80mm，最大达100mm，孔隙中充填多量的