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现代都市建筑一般都带有地下室，但是，由于场地狭窄，常常给地下室开挖造成很大困难。因此，基坑支护结构的设计与施工，已成为当前高层建筑基坑施工的热点与难点，成为影响整个工程造价及进度的关键。当施工场地狭窄，基坑深度又不太大时，土钉墙是一种较为经济实用的支护型式。它的特点是：施工简便、所需工作面小、比较经济节省，而且与基坑开挖同步施工，节约工期。 1工程实例 某工程建筑物最大高度68.88m，总用地面积16247m2，总建筑面积73162m2，其中地室面积13970m2。拟开挖基坑周围场地十分狭小，基坑边线距原有居民楼仅0.60～1.50米，拟开挖基坑深4.0M，基坑占地面积约15000m2。 地质勘察报告提供有关基坑支护开挖土层岩土主要工程指标见下表： 根据现场场地条件，经过比较多种支护方案，最后确定本工程采用土钉墙支护，土钉墙坡角为82°。 1.1土钉墙设计 设计条件：工程地质条件良好；但场地十分狭窄；基坑与周边原有建筑距离物十分逼近，而且，原有建筑相对较高、又较为残旧；基坑坡顶需考虑地下室施工时的材料场内二次运输及少量堆放。 设计参数：考虑施工过程中材料的场内二次运输及少量堆放，地面荷载取：q1=200KN/m2；二级钢筋ftk=335N/mm2，土钉墙坡角β=82°，基坑深度H=4.0m，根据地质资料，其余设计参数选取如下： 内摩擦角φk=14.6°，土重度r=19.5KN/m2 土钉与水平面角度a=10°，土钉孔径dn=110mm 土钉排距、列距Sy=Sx=1.2m，土钉拉力分项系数γs=1.3 土钉与土体之间的界面粘结强度qs=30.6KPa 计算公式： 1.25γTk≤Tu Tk≤ξeaksxsz/cosa eq=ξq1，e1=0.55ξrH 式中：Tu-土钉抗拉承载力设计值；Tk-土钉受拉荷载标准值；ξ-荷载折减系数；eak-土钉长度中点所处处的基坑水平荷载标准值；eq-地表均布荷载引起的侧压力；e1-土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力； 1.1.1计算土钉长度 土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力： e1=0.55ξrH=0.55×0.60×19.5×4.0=25.74KN/m2施工用均布荷载引起的侧压力：eq=ξq1=0.60×20.0KN/m2=12.00KN/m2 土钉长度中点所处深度位置上的侧压力： eak=e1+eq=25.74+12.00=37.74KN/m2 土钉受拉荷载标准值： Tk=ξeaksxsz/cosa=0.6×37.74×1.2×1.2÷0.98=51.05KN土钉稳定区锚固段长度： L=γsTu/πdnqs=1.3×51.05/（3.14×0.11×30.6）=6.28m土钉滑移区长度： L1=tg（45°-φ/2）×（H-h）或：L1=0.3H（取较大值） h--地面至土钉距离 距地面0.80m处土钉滑移区长度为例（此处滑移区长度最大）： L1=tg（45°-φ/2）×（H-h）=tg37.7°×（4.0-0.8）=2.47m 或：L1=0.3H=0.3×4.0=1.2m（取L1=2.47m） 土钉总长度应为： 土钉支护的面层作用主要是限制土钉之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给土钉，并调整相邻土钉的受力状态。根据全长注浆土钉的受力分析及工程数据测试，土钉端部和面层受力较小，面层厚度不必太厚。 面层参数取为： 网筋φ6@300×300（双向），喷射混凝土厚度为100mm、强度C20。 面层喷射混凝土配比为： 水泥1：砂2.3：碎石2.3：水0.4。 由于土钉注浆体强度远比土体强度高，因此土钉支护设计中注浆体强度不是控制参数。 土钉注浆视情况采用孔底或口部加压注浆，第一排土钉采用低压注浆，注浆压力为0.1Mpa，第二、三排土钉注浆压力为0.3～0.4Mpa。 注浆配比为：水泥1：砂0.3：水0.45，并添加合适添加剂。基坑监测： 沿基坑顶根据周边情况每隔20m左右设置一个位移观测点；测精度应不低于三等精度（即水平位移测量变形点的点位中误差为±6.0mm），水平位移预警值为0.36%h、允许值为0.50%h（h为基坑深度）。 当出现以下情况之一时，应及时与甲方、设计和监理联系：坡顶、底面或周边构筑物等出现裂缝或坡顶位移较大且位移不稳定、不收敛或超过设计预警值和允许值等相应的规范要求。 施工过程中，应通过目测、巡查或其它监测手段等多种形式，对基坑变形进行全面了解和监控，及时了解和监控周边建筑物和道路等设施的安全情况。 1.2土钉墙施工 土钉墙施工工艺流程如下图一： 1.2.1制锚 锚杆质量要求：锚长误差10cm；杆体每隔2m做对中架；锚杆搭焊长度≥5d，双面焊； 1.2.2开挖 土钉墙支护的特点是边开挖边支护。为了保证基坑边壁在开挖过程中土体应力场和应变场不产生大变化，因此，对土方开挖有严格要求，挖土必须分层分段开挖。层厚为1.2m（即锚杆排距）。严禁超挖，严禁上层喷射混凝土面层和注浆体尚未达到一定强度时就开挖下层，以免造成边壁坍塌。1.2.3钻孔 采用机械成孔和洛阳铲成孔相结合。 技术质量要求：孔径11cm；孔深允许误差-20cm；成孔角度为8°～12°；单孔遇障碍物时可在50cm内调整。 |
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