专利名称：一种土钉墙基坑支护及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种土钉墙基坑支护及施工方法，适用于建筑施工领域。
背景技术：
土钉墙对基坑稳定的主要作用是注浆土钉通过置换，改变土体性质，土钉与 土体间相互作用，土钉自身承受拉、压、弯、剪及面层土压力，有效地提高土体 的抗剪强度和整体刚度，土钉在"土钉墙"复合体内有如钢筋网架一样，具有 骨架作用，并与土体形成一个完整的整体，如同挡土墙那样共同承担土压力和外 荷作用，制约基坑变形，从而使开挖基坑稳定。在复合体内，外来荷载主要由土 钉承担，并在复合体内起着应力传递和均匀扩散的作用，使所受外来荷载能均匀 地传递扩散。但是，对于含水量高的淤泥质土或者粘土等，由于不能有效地挡水， 这种方法相对不安全。尤其对于有承压水的情况下，这种方法实施有较大的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种土钉墙基坑支护及施工方法，解决土 钉墙不能有效挡水、基坑支护深度不深的问题。
本发明通过冻结法形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，有效地减少了土钉的 受荷，避免富水地层中基坑易发生泥水突涌、流砂等不良现象。
施工步骤包括
(1) 钻冻结孔
冻结孔深度根据基坑深度确定，要大于基坑深度0.5m。冻结孔间距不大于 1.2m。冻结孔偏斜率应控制在3%。之内。
(2) 下冻结管
冻结管在使用前必须对每孔进行打压试漏,试验压力为2.5 MPa ，稳压30 min,压力不变为合格。
(3) 下测温管
测温管每隔15~20m设置一根。
(4) 进行冻结施工
对于淤泥质土，盐水温度采用-24。C -25'C;对于粉质粘土，盐水温度采用-25 °C -26°C;对于粉质粘土，盐水温度采用-27'C -28。C。
(5) 基坑开挖及坡面整修
基坑开挖要求分段分层开挖，每层挖土厚度为30 50cm。
(6) 第一次喷射混凝土
在面层第一层喷射混凝土厚度为5cm，喷射混凝土强度等级不低于C20。
(7) 土钉施工土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆工序。
A. 成孔
B. 置筋
在置筋前，采用压縮空气将孔内残留及扰动的废土清除干净，将经钢筋土钉 连同注浆管一并放入孔内。
C. 注浆
土钉注浆可采用灰浆泵灌注，浆液采用水泥砂桨。
(8) 钢筋网加工
在基坑上绑扎钢筋网，将加固筋同钢筋网绑扎在一起。
(9) 第二次喷射混凝土
将第一次喷射混凝土面清扫冲洗干净并润湿，钢筋网检査合格后，用湿喷机 复喷混凝土至设计厚度。
(10) 维护冻结
维护冻结期盐水温度采用-i8t: -2(rc。
(11) 基坑情况监测
包括冻结系统监测、冻土帷幕监测、地表和基坑变形监测。
(12) 注桨
在冷冻结束后对沉降有要求的土体要进行注浆。
本发明安全可靠，止水帷幕具有强度高且不透水的优点，能够高效快速提高 基坑稳定性和止水性，特别适合在水体下或含水丰富、稳定性差的地层中应用， 可以将基坑变形控制在允许的范围之内。不但有可观的经济效益，而且有显著的 社会效益。
图1土钉墙基坑支护施工工艺图。
具体实施例方式
某工程系十层小高层建筑，建筑面积为32000m2，基坑开挖深度为6.5 8m。 基础采用钻孔灌注桩，场地土层富水性较强，属透水层，垂直渗透系数kv为7.5 X l(T6c m / s，水平渗透系数kH为3.9X l(T6cm / s。
制冷设备采用YSLGF-300冷冻机组(102kw、最大制冷量86000kcal/h)、 200S42A盐水循环泵(37kw、流量198m3/h、扬程43m)、 IS125-100-250冷却水 循环泵(22kW、流量100 mVh、扬程20m)、 DBNL3-50冷却塔(12kw)、 6013盐 水箱以及适量N46冷冻机油，材料采用R22制冷剂，用氯化钙溶液作为冷冻循 环盐水，盐水比重为1.260 1.265。
(1)钻冻结孔冻结孔深度根据基坑深度确定，要大于基坑深度0.5m。冻结孔间距的确定根据 现场条件,因地下水流速较大，为提高冻土发展速度，增强抵抗地下水流速较大的 能力，尽快形成冻结壁，采用布孔小间距、盐水大流量措施。因工期紧迫，积极冻结 期最多安排一个月时间(30d),其中要用20d达到冷冻相切，10d冻结交圈形成冻 结壁，根据积极冻结22mm/d的速度正常发展,冻结孔孔底间距定为0.85mm。采 用XY2150型钻机施工，全孔偏斜率应控制在3%。之内，采用经纬仪灯光测斜法 对冻结孔进行测斜。
(2) 下冻结管
冻结管采用0127厚度为4.5mm的无缝钢管。冻结管采用外接箍对焊，套箍、 冻结管材质应与焊条相适应,焊接时每根管端部要对齐找正,保证同心度和垂直度, 焊接后不得有砂眼等缺陷。
冻结管在使用前必须对每孔进行打压试漏，试验压力为2.5MPa,稳压30min,压 力不变为合格。
(3) 下测温管
测温管每隔15 20m设置一根，通过测温管可以推测冻土帷幕的厚度及冻土情况。
(4) 进行冻结施工
盐水温度是影响冻结技术经济效益的主要参数之一。降低盐水温度对加快冻 土扩展和提高冻结强度、稳定性有一定的作用，但也相应地加大了冷冻站的制冷 量,增大了工程投资。
对于淤泥质土，盐水温度采用-24"C -25。C;对于粉质粘土，盐水温度采用 -25°C -26'C;对于粉质粘土，盐水温度采用-27。C -28。C。 冻结孔单孔盐水流量为5 7mVh。
(5) 基坑开挖及坡面整修
基坑开挖要求分段分层开挖，每层挖土厚度为30 50cm。由人工将基坑松散 土体刷掉，要求基坑坡面平顺，以免造成混凝土喷射层厚度过大或过小。
(6) 第一次喷射混凝土
为了防止土体松弛和崩解，基坑坡面整修后尽快施工第一层喷射混凝土，厚 度为5cm，喷射混凝土强度等级不低于C20，喷射混凝土最大骨料尺寸为10mm。 (f) 土钉施工
土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆工序。 A.成孔
在基坑坡面上定出土钉的孔位，选用 型电钻成孔。成孔过程 中调整钻杆倾角，保证孔位和斜角的精度。为确保土钉的锚固长度，成孔深度较设计深度大0.2 0.3m。
B. 置筋
在置筋前，采用压縮空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。将经检査合格 的钢筋土钉连同注浆管一并放入孔内。注浆管应检査有无破裂堵塞，接口处要处 理牢固，防止压力过大时开裂跑浆。为保证钢筋在孔中的位置，在钢筋上间隔焊 置定位架，安装土钉时，定位器应向下。
C. 注桨
土钉注浆可采用灰浆泵灌注，浆液采用水泥砂浆。注浆液应按设计要求配制， 用砂浆搅拌机搅拌，采用注浆泵进行常压注浆，为保证土钉与周围土体紧密结合， 在孔口处设置止浆塞并旋紧，使其与孔壁紧密贴合。在止浆塞上将注浆管插入注 浆口，深入距孔底0.5m处，注浆管连接注桨泵，边注浆边向孔口方向拔管，直 至注满为止，放松止浆塞，将注桨管与止浆塞拔出，用粘性土或水泥砂浆充填孔 口。为防止水泥砂浆或水泥浆在硬化过程中产生干縮裂缝，提高其防腐性能，保 证浆体与周围土壁的紧密粘合，掺入膨胀剂，膨胀剂用量为水泥重量的1.5%。 为提高水泥砂桨或水泥浆的早期强度，加速硬化，掺入早强剂石膏，石膏用量为 水泥重量的2%。
注浆后及时用水清洗搅拌、压浆设备及输浆管等。土钉墙施工作后按规范要 求对土钉进行抗拔力试验，抗拔力试验结果需满足设计要求，否则要采取补强措 施。
(8) 钢筋网加工
在基坑上绑扎钢筋网46.5@150X150mm，将加固筋同钢筋网绑扎在一起。 施工时注意钢筋网的搭接宽度，以保证接口部分的施工质量。
(9) 二次喷射混凝土
将第一次喷射混凝土面清扫冲洗干净并润湿，钢筋网检査合格后，用湿喷机 复喷混凝土15cm厚。喷射混凝土时钢筋网不能晃动，喷射混凝土结束后钢筋网 不能外露。每次喷射混凝土施作完成后都要及时清洗设备及管路。
(10) 维护冻结
维护冻结期盐水温度采用-18'C -2(TC。
(11) 基坑情况监测
包括冻结系统监测、冻土帷幕监测、地表和基坑变形监测。 冻结系统监测。在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水
温度，在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量。
冻土帷幕监测。通过测温孔用热电偶测温器检测冻土帷幕温度，精度为0.5
'C ，每个测温孔设3个测点，分别布置在靠近管片处和测温管中部，每天测量1次。
通过在泄压管口安装压力表测量未冻土孔隙水压力变化,每天测量1次。 地表和基坑变形监测。地表隆起与沉降监测时间从开始施工冻结孔起,到冻结壁 融化结束、地表变形基本稳定为止。测量频度视地表变化速度及可能对地面结构
造成影响的严重程度确定,在钻孔、冻结期间每周测2 3次。 (12)注桨
由于冷冻法施工土体受冻会膨胀，在融化过程中会出现沉降，在冷冻结束后 对沉降有要求的土体要进行注浆。
该工程施工过程中基坑支护结构稳定，附近建筑物及管线未出现裂缝，实施 效果理想。
权利要求
1、一种土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是施工步骤包括(1)钻冻结孔冻结孔深度根据基坑深度确定，要大于基坑深度0.5m。冻结孔间距不大于1.2m。冻结孔偏斜率应控制在3‰之内。(2)下冻结管(3)下测温管测温管每隔15～20m设置一根。(4)进行冻结施工(5)基坑开挖及坡面整修基坑开挖要求分段分层开挖，每层挖土厚度为30～50cm。(6)第一次喷射混凝土在面层第一层喷射混凝土厚度为5cm，喷射混凝土强度等级不低于C20。(7)土钉施工土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆工序。土钉注浆可采用灰浆泵灌注，浆液采用水泥砂浆。(8)钢筋网加工在基坑上绑扎钢筋网，将加固筋同钢筋网绑扎在一起。(9)第二次喷射混凝土将第一次喷射混凝土面清扫冲洗干净并润湿，钢筋网检查合格后，用湿喷机复喷混凝土至设计厚度。(10)维护冻结(11)基坑情况监测包括冻结系统监测、冻土帷幕监测、地表和基坑变形监测。(12)注浆在冷冻结束后对沉降有要求的土体要进行注浆。
2、 根据权利要求1所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是冻结孔 间距不大于1.2m。
3、 根据权利要求1所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是冻结管 在使用前必须对每孔进行打压试漏,试验压力为2.5 MPa ,稳压30min,压力不变为 合格。
4、 根据权利要求2所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是冻结管 在使用前必须对每孔进行打压试漏,试验压力为2.5 MPa ,稳压30min，压力不变为 合格。
5、 根据权利要求1所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是对于淤泥质土，盐水温度采用-24r -25'C;对于粉质粘土，盐水温度采用-25'C -26 °C;对于粉质粘土，盐水温度采用-27-C -28'C。
6、 根据权利要求2所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是对于淤 泥质土，盐水温度采用-24。C -25-C;对于粉质粘土，盐水温度采用-25t: -26 'C;对于粉质粘土，盐水温度采用-27"C -28'C。
7、 根据权利要求3所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是对于淤 泥质土，盐水温度采用-24。C -25。C;对于粉质粘土，盐水温度采用-25。C -26 °C;对于粉质粘土，盐水温度采用-27-C -28"C。
8、 根据权利要求1所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是维护冻 结期盐水温度采用-18 °C -20 °C 。
9、 根据权利要求2所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是维护冻 结期盐水温度采用-18'C -2(TC。
10、 根据权利要求3所述的土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是维护 冻结期盐水温度采用-18"C -2(TC。
全文摘要
本发明公开一种土钉墙基坑支护及施工方法，其特征是施工步骤包括(1)钻冻结孔；(2)下冻结管；(3)下测温管；(4)进行冻结施工；(5)基坑开挖及坡面整修；(6)第一次喷射混凝土；(7)土钉施工，土钉施工包括定位、成孔、置筋、注浆工序；(8)钢筋网加工；(9)第二次喷射混凝土；(10)维护冻结；(11)基坑情况监测；(12)注浆。本发明安全可靠，能够高效快速提高基坑稳定性和止水性。
文档编号E02D17/02GK101634148SQ200910164180
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者奎 朱 申请人:奎 朱