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钢管式复合土钉墙支护施工技术探讨

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第39卷第3l期 山 西 建 筑 Vo1.39 No.31 2 0 1 3年1 1月 SHANXI ARCHI IECTURE Nov.2013 ・89・ 文章编号:1009—6825(2013)31—0089—03 钢管式复合土钉墙支护施工技术探讨 沙克非 (山西省建筑工程集团总公司,山西太原030001) 摘要:介绍了复合土钉墙基坑支护技术的原理及施工工艺,提出了钢管式复合土钉墙支护技术在施工中存在的问题,并对这项 技术从原理上到施工工程所产生的弊端和隐患加以分析,以便在今后的设计和施工的发展过程中得以控制和完善。 关键词:复合土钉墙,钢管式复合土钉墙,弊端,隐患 中图分类号:TU753.8 文献标识码:A 1 概述 跟不上实际应用的速度,造成理论与实践脱钩的现象;而且,由于 随着科学技术发展的日新月异,越来越多的新技术新工艺新 受到机械制造业的生产水平,这些新兴技术工艺所采用的施 设备逐渐的涌人了建筑领域,经过在大量工程中的实践应用与改 工设备达不到满足该工艺要求的水平;这些因素都局限了该新技 进的过程后,有许多新技术新工艺已日趋成熟完善,并逐渐取代 术新工艺的应用范围,如果在此期间盲目的使用该技术,在一些 了传统的旧工艺,在其应用领域中占据了主导位置。然而也有一 特定条件下,是会存在一定的弊端和隐患的。 些新兴技术,虽然在实际应用当中也取得了一定的成果,并且开 以下,我们以钢管式复合土钉墙为例,简单的分析一下其施 展的速度也十分迅速,但是由于理论体系的不完善,其发展速度 工工艺中存在的一些弊端。 挚= (s Um_1)c0 川漕松比 一 (21、 一4 + 。 4曰 (27) 压力 钻孔的水平方向首 = A+ 5+ Pb(28) 先产生张开裂隙,出 所以0 0 =。,即: 。 h v/V2o+  ̄rhAV -Vo: (s -1)一 川4 过对水压致裂测试原理以及测量设备的虢通过流 (22) 量计中高压液体体积的变化量,结合岩石力学和弹性力学中的岩 联立式(11),式(12)可得: 石位移问题,反演出了岩石的参数:弹性模量( )和泊松比 , 、 (U )。 “ =( 一 } 一1 (23) 参考文献: 由式(22)可得: [1]ISRM.Suggested methods for rock stress determination.Int[J]. Sci& Gcomech. 987,24(1) :55-73. : … ](24)[2] 致裂量三力的几个J].令 :A,则式(24)可简化为: 岩石力学与工程学报, 000’19[3] 陈群策,。安美建辜方全2, (支2 ):裂法 229-233. ,.水压三维地应力测量的理 ’ ”。. ● q4- ̄4-,]-[J].地质力学学报,一 ,’ ’ _ ● ’’ 1998,, 、4(1): , ’ 37—43. A= (1+ )[(4u 一1) ^一 ] (25) [4] 刘允芳.水压致裂法三维地应力测量[J].岩石力学与工程 一me , 学报,t991,10(3):246-256. 在式(23)中,令l一 = ,则可简化为: [5] 陈桂忠,蔡美峰,于波,等.对水压致裂地应力测量资料的 解释[J].中国矿业,1996(5):67.68. Um= 一O-h1 (26) [6]Lu J 刘允芳 /乙_刀・,.水压致裂法地]J 鼠穗历 S 't-力测量的校核和修正[J/J 里口 仪1覆吓 J予lJ工一L J・ ].岩石力  /J 联立式(25),式(26),即可求得岩石参数,弹性模量(E )和 学与工程学报,1998,17(3):297—304. The principle of hydraulic fracturing test and rock parameters calculation ZHEN Xi-cui’WANG Yun-qi’GUO Ying LOU Yue’ (1.China Construction Communications Engineering Croup Corporation United,Beijing 100142,China; ’ 2.Electirifcation Engineeirng Co.,Ltd,China Railway 22th Bureau Group,Bering 100040,China) Abstract:According to the hydraulic fracturing method,the experimental principle and measuring equipment,combined with the elastic mechan— ics,rock mechanics related theory,this paper calculates the parameters of the elastic modulus of rock(E )and the poisson’S ratio(U ). Through hydraulic fracturing tests could achieve a number of rock parameters to afford an application of future research and engineering reference. Key words:hydraulic fracturing,rock mechanics parameters,elastic modulus,poisson ratio 收稿日期:2013.08-28 作者简介:沙克非(1975一),男,工程师 ・90・ 第39卷第31期 2 0 1 3年1 1月 山 西 建 筑 钉所产生的抗力主要来源于土体发生相对位移时与土钉注浆体 所产生的摩擦力,摩擦力的大小则取决于土钉与土体之间的摩擦 2复合土钉墙支护技术 1)复合土钉墙支护的概念。 根据GB 50739—2011复合土钉墙基坑支护技术规范中的定 系数及土钉注浆体的质量,且注浆体与土体的接触面积越大,单 但其摩擦力总和越大。 义,复合土钉墙是土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的一 位接触点的摩擦力不变,类或几类结合而成的基坑支护形式;它具有安全可靠、造价低、工 与钢筋土钉相比较,钢筋土钉由于是先行成孔,故在不塌孔 基本呈规则的圆柱体,经过压力注浆 期短等与土钉墙相似的特点,同时又弥补了单一土钉墙的一些应 的前提下,注浆体成型较好,后与土体接触紧密,可以很好的产生摩擦力;而钢管式土钉是直 用缺陷,扩大了其使用范围。 2)复合土钉墙支护的形式和适用范围。 复合土钉墙基坑支护有以下形式: a.截水帷幕复合土钉墙; b.预应力锚杆复合土钉墙; 接进入土层,通过管壁上预留的小孔将浆液挤入土体,由于无法 控制浆液的走向,浆液进入土体后在土层的最松散薄弱处分布, 导致注浆体成型不规则,与土体接触面很少,可能出现钢管局部 甚至全部四周无浆的情况。这种现象相信大多数土钉墙支护的 C.微型桩复合土钉墙; d.土钉墙与预应力锚杆、截水帷幕、微型桩中的两种及两种 以上形式的复合。 根据GB 50739-201 1复合土钉墙基坑支护技术规范中的相关 规定,复合土钉墙适用于粘土、粉质粘土、粉土、砂土、碎石土、全 风化及强风化岩,夹有局部淤泥质土的地层也可采用。地下水位 高于基坑底时应采取降排水措施或选用具有截水帷幕的复合土 钉墙支护。坑底存在软弱地层时应经地基加固或采取其他加强 措施后再采用复合土钉墙支护。 3钢管式复合土钉墙 从上面对复合土钉墙的描述可以看出复合土钉墙是一项综 合性能较强的支护技术,可以在不同的基坑环境中加以应用,但 无论是哪一种复合形式,都脱离不了土钉墙这个最基本的支护形 式,并且是以土钉墙作为最主要的支护主体。 1)土钉墙的概念。 所谓土钉墙支护是指以用来加固或同时锚固现场原位土体 的细长杆件(通常采取土中钻孔、植入变形钢筋并沿孔全长注浆 的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力,在土 体发生变形的条件下被动受力,并主要承受拉力作用)作为主要 受力构件的边坡支护技术,它由密集的土钉群、被加固的原位土 体、喷混凝土面层和必要的防水系统组成。其土钉杆件可根据现 场条件的不同选用钢筋、钢管或角铁等。 2)土钉制作方式与作用机理。 一般我们所常用的土钉墙支护多以钢筋土钉为主,按照设计 要求,通过多种不同的施工工艺进行成孔,然后放置钢筋并全长 注浆形成土钉,当注浆体形成后,在基坑土体发生变形时,与滑动 土体产生相对摩擦,从而产生与滑动方向相反的抵抗力来阻止滑 动土体继续变形。当然土钉的长度要达到超过滑动面距离足够 的长度才行 在一些特殊的基坑中,尤其是基坑外侧地下水位高于基底的 工程中,因为地下水的影响,很难进行成孔后再放置土钉杆件的 步骤,由此应运而生了打(压)人式钢管土钉工艺,即采用专用设 备将钢管打入或压人土体中,不需成孑L,并在钢管内插入注浆管 进行压力注浆,通过预先在钢管壁上留下的小孔,使浆液扩散在 周围土体中,从而形成注浆体,类似于加固工程中的水泥注浆加 固工艺。 3)钢管式复合土钉墙的形成。 钢管式土钉的出现,解决了特殊土层中土钉成孔的困难,且 经济代价不高,因此结合一些止水帷幕和超前支护桩等形成了复 合土钉墙。 4钢管式复合土钉墙施工中存在的弊端和隐患 1)这种复合土钉墙多以钢管式土钉作为主要受力杆件,而土 施工单位都曾遇到,当支护基坑某侧边坡完毕后再行开挖时,可 将土钉挖出,钢筋土钉挖出后仍可保持圆柱体形状,而钢管土钉 挖出后基本上只能看到钢管,而浆液有的散布于土体中,有的则 消失无踪。这样的土钉如何能提供支护所需的抗拔力。如果这 种现象普遍存在,这样的基坑支护能得以成功,那么我们也只能 归功于钢管土钉对基坑边坡土体起到了加筋土和注浆加固的效 果,并改变了土体原有性质,使得边坡能够保持自稳。 2)钢筋土钉在注浆时采用的是两次注浆的方法,第一次是重 力注浆或低压注浆,待水泥浆液干缩变形基本完成后再进行高压 补浆,这样可以确保孔内浆液饱满,能充分与土体接触;而钢管土 钉从注浆开始即采用高压注浆,以保证浆液能从孔内挤入土层, 这样就出现了一个问题,密集的土钉群均要进行高压注浆,如果 注浆压力控制不好的话,则直接导致对原土体结构的破坏从而改 变土体性质;且浆液沿四周薄弱处渗透,有时会出现基坑顶部地 表冒浆,有时会从下一个土钉孔中冒浆,有的会对超前支护桩或 帷幕桩形成较大的压力甚至造成桩体的变形,这样一来支护加固 反而成为基坑失稳的催化剂。可是如果注浆压力过小,又会造成 土钉注浆量的不足,难以提供足够的抗拔力。可以看出,根据现 场情况控制注浆压力,这个度实难掌握。 3)支护工程中,钢管式复合土钉墙的应用也要慎重对待,有 些施工单位盲目的使用此项技术,把它当成万能支护技术,只要 遇到难以成孑L的土层如颗粒粒径较大的砂卵石层、高水位严重液 化的细砂层、高水位高灵敏的粉土层等就用钢管土钉替代,殊不 知在这些特殊土层中施工,如果没有十分先进的施工设备能不能 避免这些土层的特殊性质给施工带来的负面效果,盲目开展施工 作业,这就是在。 a.在颗粒粒径较大的砂卵石层中,要把钢管打(压)入土层难 度相当大,无论是普通焊管还是强度较高的无缝钢管(且不说采 用无缝钢管代价过大),它们本身是有一定的柔性,在一定的外力 作用下可产生挠度而不会断裂,当土层中有硬度较大的卵石,沿 钢管轴向方向无法穿透该卵石的时候,钢管会发生弯曲变形从而 绕开阻碍,与设计规定的土钉入射角产生较大的偏差,有时甚至 会从基坑顶部钻出,而我们的施工人员是无法看到土中钢管发生 什么变化的,这样形成的土钉轴向拉力就会受到较大的损失,根 本无法达到设计要求; b.在高水位严重液化的细砂层、高水位高灵敏的粉土层中, 如果使用的施工设备不当,最有可能出现的情况就是流沙堵孔, 当钢管进入这类土层中时,对土体产生扰动,在这个过程中,流沙 会从注浆孔涌人钢管内从而堵塞管孔,导致注浆时注浆管无法插 入管内进行注浆;流沙严重时甚至从管口涌出,当大量钢管打人 土层中而未能及时注浆时,这些钢管都成为涌砂的漏点,本身严密 挡水挡砂的帷幕桩被人为的破坏成了筛子,形成了基坑安全隐患。 第39卷第31期 2 0 1 3年1 1月 山 西 建 筑 SHANⅪ ARCHITECTURE Vol,39 No.3l Nov.2013 ・91・ 文章编号:1009—6825(2013)31—0091-03 某新建钢框架房屋基础加固方法 段世薪 孙英平 牟 强。 (1.山东省建筑科学研究院,山东济南250031;2.山东省城建设计院,山东济南250031) 摘要:结合工程实例,分析了基础由于混凝土强度不足导致>中切脆性破坏而采取加固处理措施,并对新浇基础与原框架柱 连接可靠性进行研究,实践证明:加固后的基础不仅满足安全性要求,而且经济、适用、施工方法简便,达到了预期加固目的。 关键词:冲切脆性破坏,安全性,可靠性 中图分类号:TU753.8 文献标识码:A 1 概述 3加固方案设计  原基础抗冲切验算 基础作为建筑底部与地基接触的承重构件,它的作用是把建 3.1混凝土强度不足严重降低基础抗冲切承载力,读取PKPM基 筑上部的荷载传给地基。基础是建筑物的重要组成部分,也是最 隐蔽、最难改造的部分。地基基础的质量问题经常通过上部结构 础顶最不利荷载基本组合N=722 kN,Mx=77 kN・m,My=  =26 kN, =一7 kN,根据现行GB 50007-2011建筑 的某些变化反映出来,很难被直接发现,基础的好坏直接关系到 50 kN・m,建筑物的安全和使用性能。 地基基础设计规范进行验算: Fz≤O. n h。 (1) (2) (3) Ft=p,・Az a =(a +u6)/2 P . =F/S—A / 2工程概况 某商业办公楼为地上二层钢框架结构,楼板为钢筋混凝土现 浇楼板,基础采用柱下钢筋混凝土基础,基础中钢筋的混凝 土保护层厚度为40 am。办公楼施工过程中发现基础表面疏松, 采用钻芯法对基础混凝土强度进行综合评定,经检测,基础混凝 p . =F/S+^ / =722.00/6.25+60.40/2.印m-138.71 kPa; =722.00/6.25—60.40/2.60=92.33 kPa; p . =F/S+‰/ =722.00/6.25+74.20/2.60=144.01 kPa; 土强度推定值为15.0 MPa,达不到设计强度等级C30要求。采用 中国建研院PKPM软件对基础进行复核验算,验算时基础强度采 用实测值,其余均按原设计图纸进行输入。 p枷 , =F/S一‰/ =722.00/6.25-74.20/2.60=87.03 kPa; pf=p, ax +p ax ,一F/S=138.71+144.01—115.52=167.21 kPa。 h0=h1+h2一U =0.20+0.20—0.04=0.36 m。 5 结语 用均看作是安全储备。而设计软件中对于钢管土钉的受力、选 安全系数评定更是没有定论。 以上所述只是几个钢管式复合土钉墙在施工过程中比较常 材、从施工的角度来看,钢管式复合土钉墙在土钉墙工程上,施 见的、容易产生较大不良后果的弊端和隐患,还有诸如注浆孔过 无法完全满足工 密破坏钢管结构强度、钢管与水泥浆体的握裹力较弱等问题,当 工的没备由于受到机械制造业的生产水平,施工技术和理念上也存在严重的不足和滞后,这些都造 然我们不是否定钢管式复合土钉墙的优势,它仍是一项综合性能 艺要求,较强的施工工艺,但是在工程实践中,我们应当慎重应用该技术, 不能盲目采用,它不是万金油,它也有应用的范围,也存在一 些弊端和隐患。 从理论的角度来看,目前,我们国内的一些基坑支护软件设 设计软件上增加了复合土钉墙的设计功能,但大多数都有一定的 局限性,设计功能还不完善,全国各地的大多数设计单位在设计 成了钢管式复合土钉墙不可避免的产生了一些弊端和隐患。所 以,无论从理论还是实践上讲,钢管式复合土钉墙施工工艺仍处于 发展阶段,技术尚未成熟,现阶段仍然要慎重采用,不可盲目乱用。 因此,我们应该在应用过程中对这项技术不断的加以改进和 应用。 逐步消除这些不利因素,使得这项技术能够得到更广泛的 计公司依据GB 50739-201 1复合土钉墙基坑支护技术规范,也在 完善,参考文献:  王春山.土钉墙在18号计量科研实验楼基坑支护中应用 的过程中仍以土钉墙支护的安全指标作为确定基坑安全系数的 [1][J].山西建筑,加12,38(3):78-79. 基础,其他复合使用的帷幕桩、超前支护桩对基坑支护体系的作 on defects and hidden hazards for construction technique of steel pipe composite soil nailing walls SHA Ke.fei (Shanxi Constructton Engineering(Group)Corporation,Taiyuan 030001,China) Abstract:The paper introduces the principle and construction craft for the steel pipe composite soil nailing walls,points out some problems of the steel pipe composite soil nailing walls in the construction,and analyzes the defects and hidden hazards caused by the technique from the principle and construction engineering,SO as to control and improve the development of design and constuctiron in future. Key words:composite soil nailing walls,steel pipe composite soil nailing wails,defects,hidden hazards 收稿日期:2013—08.02 作者简介:段世薪(1986一),男,助理工程师; 孙英平(1985.),女,硕士,助理工程师; 牟强(1985.),男,助理工程师 

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