专利名称：具有暗柱和土钉支护的基坑的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑施工技术领域，特别涉及一种软质土层的基坑。
背景技术：
修筑高层建筑时，需要开挖作为基础或地下室的基坑，但对于软质土层， 开挖的基坑边坡土体强度不够，需要对基坑边坡体进行处理以形成复合土体。
土钉是在天然土体中通过钻孔、插筋、注浆构成，也可以直接打入角钢、 粗钢筋形成土钉。
打入了土钉的边坡或墙体则成为土钉墙，其可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。
目前，实施土钉支护结构的基坑，仅应用于适当的土层，这里所谓的"适 当土层"主要是由土钉技术的特殊性决定的如注浆型土钉施工时要求采用小 台阶逐步下挖的方式，在土钉杆体、喷混凝土面层施工期间，边坡处于无支撑 的"悬臂"状态，要求土体强度能够保持其自身直立稳定；土钉与周围土体的 粘结力不能太低；土体与喷射混凝土应有一定的粘结强度；土层中土钉成孔要 容易等。工程中满足上述限制条件的土层为有一定粘结性的杂填土、粘性土、 粉土、黄土及弱胶结的砂土等。
土钉的抗拉拔力太低，尤其是在软弱土层中应用时，更为明显，这就限制 了其在软土地层中的使用范围。
土钉支护技术在软土地区应用时，存在下述问题土钉与周围土体的粘结 力偏低，若要满足设计要求，土钉长度、密度必然要增大。而在繁华的市区这 又是不允许的；基坑开挖后难以自立或由于渗水严重，易发生坍塌；土层与喷 混凝土面层粘结强度低，难以施工。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决在市区的软土地区开挖基坑存在的基坑边坡顶 位移过大、土钉墙面板支撑力弱的问题，提供一种加入有暗柱和土钉相结合的 支护技术，以加强基坑支护结构的整体性，以适用于市区的软土地层基坑的开 挖。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现具有暗柱和土钉支护的基坑，包括在地基上挖出的、由边坡体围成的坑体， 边坡体的纵向设置有暗柱，边坡体的横向打入有土钉。
所述暗柱为钻孔压浆桩，该钻孔压衆桩为钢筋笼内投入碎石再压入水泥浆
构成，其下部进入坑体的底部2.0 4.0m，桩间距为1.2 2.0m，桩排距为1.0 1.5m，桩径为350 450mm;钢筋笼包括8根螺纹钢筋为主筋，长度方向上每 2m配置一道加强筋，主筋外设置螺旋箍筋，螺旋间距为20cm;暗柱的顶部设 置有冠梁。
所述土钉的杆体采用钢管，并分为三段；前端三分之一和中部三分之一部 分分别固定连接有螺纹钢作为倒刺，且前端三分之一部分钻有注浆眼；倒刺为 螺旋布置。
所述边坡体表面设置有钢筋混凝土面层，该面层包括钢筋网和细石混凝 土； 土钉与钢筋混凝土面层相连接处设置有纵向加强筋和通长布置的横向加强 筋。
所述冠梁与上部的土钉端部绑焊连接。 所述土钉与水平面的相交角度为10 15° 。
本实用新型采用上述暗柱与土钉相结合的复合支护结构，大大扩展了土钉 结构的应用范围，尤其是在软土地区的应用；土钉支护属于主动加固机制，能 大大提高基坑的原状土强度，增加复合土体的刚度，约束了边坡土体的变形， 显著提高了边坡的整体稳定性；暗柱的作用是减少施工分层开挖中的土体侧向 变形，支撑喷射混凝土面层重量，改善土钉支护体系的整体稳定性。
可见，采用上述结构的本实用新型，与现有技术相比，可以解决在市区的 软土地区开挖基坑存在的基坑边坡顶位移过大、土钉墙面板支撑力弱的问题， 适用于在市区内的软土地层所开挖基坑的支护。
图1是本实用新型的边坡立面示意图2是本实用新型中暗柱和土钉的结构剖面示意图3是本实用新型中暗柱的配筋示意图4是图3中Q-Q横剖面配筋示意图5是本实用新型中暗柱的冠梁配筋示意图6是本实用新型中冠梁与土钉的连接示意图7是本实用新型中土钉的横剖面图；图8是本实用新型中土钉与混凝土面层的横剖面图中标号l是暗柱，2是土钉，3是冠梁，4放坡段土钉支护时喷射混凝
土面层，5直立段暗柱一土钉复合支护时喷射混凝土面层，6是混凝土插入段， 7是土钉与水平面的相交角，8是倒刺，9是水泥浆，IO是钢管，ll是钢筋网， 12是锚杆横向加强筋，13是锚杆纵向加强筋。
具体实施方式
下面结合具体实旌例和附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，在市区的软土地区开挖的基坑包括由边坡体围成的坑体，边
坡的纵向排布设置有暗柱1、横向排布打入有土钉2，暗柱1的上部设置有冠梁3。
如图2所示，土钉2与水平面的相交角7在10 15°之间，暗柱1与土 钉2复合支护结构面板的下端为混凝土插入段6;边坡的表面设置有喷射混凝 土面层，喷射配合比为C20的细石混凝土作为挡土板，上部为放坡段土钉支护 时喷射混凝土面层4，厚度为50mm;下部为直立段暗柱一土钉复合支护时喷 射混凝土面层5，厚度为80mm。喷射混凝土面层都釆用细石混凝土，强度为 C20，水泥为32.5R复合硅酸盐水泥。上述两部分面层都由喷射混凝土与钢筋 网组成的钢筋混凝土板结构。面层钢筋网采用钢筋绑扎而成。
暗柱为钻孔压浆桩，该钻孔压浆桩为钢筋笼内投入碎石再压入水泥浆构 成，根据设计要求，其下部进入坑体的底部2.0 4.0m，桩间距为1.2 2.0m， 桩排距为1.0 1.5m,桩径为350 450mm;钢筋笼包括8根螺纹钢筋为主筋， 长度方向上每2m配置一道加强筋，主筋外设置螺旋箍筋，螺旋间距为20cm; 暗柱的顶部设置有冠梁。
如图5所示，冠梁3内配有6根钢筋。
如图6所示，冠梁3与土钉2绑焊连接。
如图7、图8所示，土钉1的杆体采用钢管10，并分为三段；前端三分之 一和中部三分之一部分分别固定连接有螺纹钢作为倒刺8，且前端三分之一部 分钻有注浆眼；倒剌8为螺旋布置。
如图8所示，土钉1的钢管10伸入钢筋混凝土面层内的端部固定连接有 锚杆纵向加强筋13和通长布置的锚杆横向加强筋12，其固定连接方式可以是 焊接。
本实施例的施工方法及具体参数如下1、暗柱
(1) 参数钻孔压衆桩用于基坑支护时基本参数设置如下桩长根据各 基坑段开挖深度的不同而不同，其确定原则为桩端进入基坑底2.0 4.0m ，桩 间距为1.2 2.0m ，可多排布置，桩排距为1.0 1.5m,设计桩径350 450mm; 桩身结构桩身对称均匀配置①16螺纹钢筋8根作为主筋，每lm配置一道4) 6.5加强筋，主筋外设置cj)6.5螺旋箍筋，螺旋间距为20cm，钢筋保护层厚度 为20mm;桩顶设置350 (或450) X300mm联系用冠梁连接，以确保钻孔压
浆桩在基坑支护中的整体作用。
(2) 、暗柱的施工设备 CK15-A钻机；灰浆泵；灰浆搅拌机。
(3) 、暗柱的施工工艺流程 暗柱的施工工艺流程如下
放孔一引孔一下入套管一放入钢筋笼及注浆管一填入砾石一注桨一开挖 冠梁基槽，并绑扎冠梁钢筋一浇筑Q5混凝土 钻孔压浆桩养护一土方开挖
1) 放孔
根据施工图设计文件及现场实际测放各钻孔压浆桩桩位。
2) 弓l孔开孔平面位置误差不超过士5cm。
3) 钢筋笼制作由于桩较长，钢筋笼分段处焊接质量特别重要，主筋接头 应相互错开，保证同一截面内接头数不超过主筋总数的50%，两接头间距应大 于50cm，焊拉长度应满足规范要求；
4) 成孔、下入注浆管、填砾孔深度由项目部根据基坑工程设计图及现 场实际确定。施工时采用CK15-A钻机成孔，成孔后，放入钢筋笼，下入注浆 管，填入0 4cm卵石。
5) 压力注浆注浆材料采用32.5R复合硅酸盐水泥制备的纯水泥浆，浆 液水灰比0.5:1，注浆压力为lMPa 2MPa，至桩顶返出浓浆后灌注下一根桩， 待浆液下沉一段时间后，对先前灌注过的桩进行回灌，此过程应反复进行，到 浆液不再下沉为止。
6) 联系梁制作桩顶设置350 (或450) X300mm联系梁连接，以确保钻 孔压浆桩在基坑支护中的整体作用；压力注浆完成后，人工挖造联系梁槽，并 且人工凿除桩顶浮浆，将桩体与第二层锚杆焊接连接，将桩身10cm左右锚入 梁体内，绑扎钢筋，混凝土保护层厚度为2.5cm，支模，浇筑C20混凝土。7)钻孔压浆桩养护钻孔压浆桩桩体须养护7天，待其强度达设计强度 60%以上方进行土方开挖。 2、 土钉
(1) 土钉的参数 土钉分为土钉本体和面层。
土钉本体土钉注浆所用的浆液为纯水泥桨，桨体水灰比为0.5: 1，压力 为1 2Mpa; 土钉长度及土钉间距可据现场实际地质情况进行适量调整。按设
计要求，杆体材料采用048钢管，杆体分为三段，前端1/3部分焊接 50mm@2000 mm螺纹钢作为倒刺，并钻注浆眼，中部1/3部分焊接50mm@2000 mm螺纹钢作为倒刺，不钻注浆眼；尾部l/3不焊接螺纹钢。倒刺采取螺旋方 式布置。杆体的表面平直，无影响杆体质量的裂痕，杆体的内部要求畅通。
面层面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式。土钉 杆体间铺设钢筋网，并在钢筋网上压置2根纵向长为60cm的主筋作为锚杆纵 向加强筋13，通长的横向筋作为锚杆横向加强筋12与作为杆体的钢管10焊接， 其后喷射配合比为C20的细石混凝土作为挡土板，上部的放坡段土钉支护时喷 射混凝土面层厚度50mm，下部的直立段暗柱一土钉支护时喷射混凝土面层厚 度80mm。喷射混凝土采用细石混凝土，强度为C20，水泥为32.5R复合硅酸 盐水泥。面层钢筋网采用4)8⑨150X150 250X250钢筋绑扎而成。土钉端部 与加强筋采用焊接连接。
(2) 土钉的施工设备
QC—150型气动冲击锚杆机；压浆机；空压机；喷射混凝土机；电焊机 切割机等。
(3) 土钉的施工工艺流程
土钉施工方法采用QC — 150型气动冲击锚杆机将直径为小48mm的焊 管，冲击打入地层中，注浆后形成土钉。 土钉施工工艺流程如下
1) 施工测量
a. 开挖线测量由土建单位完成。
b. 土钉位测量沿平整的喷射混凝土面由专职测量人员用红油漆作标记， 测量误差不得超过5cm。
2) 土钉施工a.杆体制作根据基坑工程设计图制作，而且杆体分为三段，前端1/3部 分焊接50mm@2000螺纹钢作为倒刺；并钻注浆眼，中部1/3部分焊接 50mm@2000螺纹钢作为倒刺，不钻注浆眼；尾部1/3不焊倒刺，倒刺采取螺 旋方式布置。杆体的选择要求表面平直，无影响杆体质量的裂痕，杆体的内部 要求畅通。
b.杆体安放杆体安放采用QC—150型气动冲击打入地层中，注浆后形 成土钉。
打入法。施工中要求土钉位置在设计位置5cm范围内，土钉放入土体后 倾角为10 15度。
3) 焊接
a. 杆体间的焊接焊接时应保证焊接面积符合设计要求，并保证杆体内部 畅通。
b. 土钉与金属网主筋焊接控制焊接强度，焊接中应着重避免虚焊和焊 接面积不够的问题。
4) 喷射混凝土施工
a. 喷射混凝土施工前基坑壁应清理掉虚土，为保证面板与微型桩紧密连接， 在微型桩位置应清理掉虚土，露出桩混凝土，同时坑壁保持平直。
b. 混凝土配料据南充市质量监督站提供的混凝土配合比报告进行现场人 工拌料，拌料均匀。
c. 喷射混凝土厚度为5 8cm，在喷完后的28天内应按规定进行养护。为 保证喷射混凝土厚度，基坑工作面每隔lm设置喷射混凝土厚度标志，可以采 用小木棍或短钢筋，长度约为15cm左右， 一端插入坑壁泥土内， 一端露出坑 壁外8cm，喷射混凝土施工时，将所设置标志覆盖。为保证喷射混凝土保护层 厚度，钢筋网片铺设完成后，应将钢筋网片采用小卵石或其它小块状材料垫起 3cm左右。
5) 压浆
a. 桨液水灰比为0.5，压浆压力约为1.5MPa。
b. 每根土钉压浆量不低于50kg (对长度小于6m的锚杆注桨量现场可根据 实际情况决定最适宜的压浆量)。
c. 浆液应搅拌均匀，随搅随用，需在浆液达到初凝前用完。
d. 土钉注浆施工应在该土钉分担支护部分喷射混凝施工完成1天后进行，并作好压浆施工记录。 6)挖土形成基坑
挖土时间在压浆结束12小时后，挖土时应避免损坏已完成的护壁结构。
权利要求1、具有暗柱和土钉支护的基坑，包括在地基上挖出的、由边坡体围成的坑体，其特征在于，边坡体的纵向设置有暗柱，边坡体的横向打入有土钉。
2、 如权利要求l所述具有暗柱和土钉支护的基坑，其特征在于，所述暗 柱为钻孔压浆桩，该钻孔压浆桩为钢筋笼内投入碎石再压入水泥浆构成，其下 部进入坑体的底部2.0 4.0m，桩间距为1.2 2.0m，桩排距为1.0 1.5m，桩 径为350 450mm;钢筋笼包括8根螺纹钢筋为主筋，长度方向上每2m配置 一道加强筋，主筋外设置螺旋箍筋，螺旋间距为20cm;暗柱的顶部设置有冠 梁。
3、 如权利要求1所述具有暗柱和土钉支护的基坑，其特征在于，所述土 钉的杆体采用钢管，并分为三段；前端三分之一和中部三分之一部分分别固定 连接有螺纹钢作为倒刺，且前端三分之一部分钻有注浆眼；倒刺为螺旋布置。
4、 如权利要求3所述具有暗柱和土钉支护的基坑，其特征在于，所述边 坡体表面设置有钢筋混凝土面层，该面层包括钢筋网和细石混凝土； 土钉与 钢筋混凝土面层相连接处设置有纵向加强筋和通长布置的横向加强筋。
5、 如权利要求2所述具有暗柱和土钉支护的基坑，其特征在于，所述冠 梁与上部的土钉端部绑焊连接。
6、 如权利要求l或2或3或4或5所述具有暗柱和土钉支护的基坑，其 特征在于，所述土钉与水平面的相交角度为10 15° 。
专利摘要具有暗柱和土钉支护的基坑，涉及一种软质土层的基坑，目的是解决在市区的软土地区开挖基坑存在的基坑边坡顶位移过大、土钉墙面板支撑力弱的问题，包括在地基上挖出的、由边坡围成的坑体，边坡体的纵向设置有暗柱，边坡的横向打入有土钉；所述暗柱为钻孔压浆桩，该钻孔压浆桩为钢筋笼内投入碎石再压入水泥浆构成；钢筋笼以螺纹钢筋为主筋，沿长度方向配置的加强筋，主筋外设置螺旋箍筋；暗柱的顶部设置有冠梁；所述土钉的杆体采用钢管，并分为三段；前端三分之一和中部三分之一部分分别固定连接有螺纹钢作为倒刺，且前端三分之一部分钻有注浆眼；倒刺为螺旋布置。本实用新型适用于在市区内的软土地层开挖所形成基坑的支护。
文档编号E02D17/20GK201395794SQ20082022322
公开日2010年2月3日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者刘德林, 帅 南, 康景文, 张维科, 宾 晏, 朱赫宇, 李国祥, 翔 赵, 赵国永, 赵跃平, 郝国萍, 闫和雷, 麟 陈 申请人:中国建筑西南勘察设计研究院有限公司