CN110747850A - 一种土钉支护结构 - Google Patents

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严成斌
王明
石文杰
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陈琰
陈小东
袁强
文浩
杨盛
熊雨扬
王杰
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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Abstract

本发明提供了一种土钉支护结构,包括基坑、土钉钢筋和设在基坑内的被加固的原位土体;所述被加固的原位土体一侧的内壁设有注浆钢管微型桩,与注浆钢管微型桩对应一侧的被加固的原位土体的外壁,设有喷射的混凝土面层,喷射的混凝土面层与基坑的底面相邻;所述被加固的原位土体内倾斜设置有钻孔,钻孔内设有水泥砂浆;所述土钉钢筋有若干个,若干个土钉钢筋均通过钻孔,从喷射的混凝土面层斜插入被加固的原位土体内。本发明施工灵活性高,可根据现场监测的土体变形数据,及时调整土钉的长度和间距,一旦发现异常,能及时采取加固措施,避免出现大事故,具有更高的稳定性和安全性。

Description

一种土钉支护结构
技术领域
本发明涉及一种土钉支护结构,具体涉及一种用于基坑边坡加固的土钉支护结构。
背景技术
现有技术,在基坑开挖工程中为加固现场原位土体,为施工、完建期提供必要的安全环境,常将由诸多土钉钢筋、被加固原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成的土钉支护结构用于基坑边坡加固工程。该支护措施,主要用于地下水位以上原位土体或经过人工降水后人工填土等部位的加固。
目前存在的土钉支护结构,主要是从土钉钢筋主体的结构特征、与原位土体共同受力机理以及土钉与混凝土面层的连接形式等方面展开研究。随着深基坑工程设计的不断发展,诸多工程中支护结构紧邻重要建筑物或受到其他制约因素的控制,土钉支护结构需严格控制变形,故本申请将考虑控制支护变形的工程措施与传统土钉墙结构进行整合,将会使得土钉支护结构在基坑边坡加固中凸显更大优势。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种土钉支护结构,该土钉支护结构针对基坑边坡紧邻重要建筑物或受其他因素制约,需严格控制支护变形的情况,在传统土钉墙结构的基础上,考虑变形控制措施,充分发挥土钉支护结构在基坑边坡加固工程中的作用。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种土钉支护结构,包括基坑、土钉钢筋和设在基坑内的被加固的原位土体;所述被加固的原位土体一侧的内壁设有注浆钢管微型桩,与注浆钢管微型桩对应一侧的被加固的原位土体的外壁,设有喷射的混凝土面层,喷射的混凝土面层与基坑的底面相邻;所述被加固的原位土体内倾斜设置有钻孔,钻孔内设有水泥砂浆;所述土钉钢筋有若干个,若干个土钉钢筋均通过钻孔,从喷射的混凝土面层斜插入被加固的原位土体内;所述喷射的混凝土面层的一端插入基坑的底面内,形成护脚,在基坑的底面与护脚的交接处,设有散水坡;所述基坑的顶面上倾斜设置有护顶,护顶一侧设有防水地面。
所述若干个土钉钢筋之间相互平行设置。
所述土钉钢筋水平方向向下倾角为10°。
所述土钉钢筋上,沿土钉钢筋长度方向设有对中支架。
所述土钉钢筋与喷射的混凝土面层的接触面,由外向内设有锁紧螺母、楔形垫圈、钢垫板。
所述土钉钢筋沿长度方向,与钻孔孔口连接处设有止浆塞,止浆塞的一侧设有预加应力非粘结长度预留区,预加应力非粘结长度预留区的一侧为水泥砂浆。
所述土钉钢筋的一端位于钻孔内,另一端外露,外露端涂有防锈环氧树脂。
所述钢垫板的一侧设有钢筋网,在钢垫板与钢筋网之间设有水平加强筋。
所述基坑的底面、护脚、护顶、散水坡、防水地面形成整体防水系统。
所述注浆钢管微型桩采无缝钢管,在无缝钢管的管壁上设有若干个出浆孔。
本发明的有益效果在于:施工灵活性高,可根据现场监测的土体变形数据,及时调整土钉的长度和间距,一旦发现异常,能及时采取加固措施,避免出现大事故,具有更高的稳定性和安全性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1中土钉钢筋的结构示意图;
图3是土钉钢筋与混凝土面层的连接结构示意图;
图4是土钉钢筋与对中支架的连接结构示意图;
图5是图4的横剖面图;
图中:1-土钉钢筋,2-被加固的原位土体,3-喷射的混凝土面层,4-注浆钢管微型桩,5-钻孔,6-水泥砂浆,7-对中支架,8-锁紧螺母,9-楔形垫圈,10-钢垫板,11-钢筋网,12-止浆塞,13-预加应力非粘结长度预留区,14-防锈环氧树脂,15-底面,16-护脚,17-顶面,18-护顶,19-散水坡,20-防水地面,21-无缝钢管,22-边缘,23-水平加强筋。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1~5所示,一种土钉支护结构,包括基坑、土钉钢筋1和设在基坑内的被加固的原位土体2;所述被加固的原位土体2一侧的内壁设有注浆钢管微型桩4(控制支护变形的注浆钢管微型桩4),注浆钢管微型桩4的外边缘与基坑的边缘22的距离为100mm,与注浆钢管微型桩4对应一侧的被加固的原位土体2的外壁,设有喷射的混凝土面层3,喷射的混凝土面层3与基坑的底面15相邻;所述被加固的原位土体2内倾斜设置有钻孔5,钻孔5内设有水泥砂浆6;所述土钉钢筋1有若干个,若干个土钉钢筋1的竖向间距为1m,水平间距为1.5m,若干个土钉钢筋1均通过钻孔5,从喷射的混凝土面层3斜插入被加固的原位土体2内;所述喷射的混凝土面层3的一端插入基坑的底面15内,插入深度为0.5m,形成护脚16,在基坑的底面15与护脚16的交接处,设有沿周长全段范围设置宽度为1m,厚度为100mm的散水坡19,散水坡19倾向基坑中心,与基坑底面的防水措施结合,并汇入基坑排水系统内;所述基坑的顶面17上倾斜设置有宽度不小于2m的护顶18,护顶18一侧设有防水地面20。
优选的,土钉钢筋1采用HRB400级钢筋,钢筋直径为25mm。
进一步地,土钉钢筋1的长度,需根据土钉抗力设计和内部稳定分析确定,通常,对于一般非饱和土,其长度与开挖深度之比为0.6~1.2,密实及干硬性土,取0.6,对软塑粘性土,不应小于1.0。
优选的,钻孔5的钻孔直径为120mm,采用机械钻孔的方式进行,向钻孔5注浆采用压力注浆,注浆压力0.5MPa。
进一步地,注浆材料采用强度等级不低于M12的水泥砂浆6,水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥,并根据土层特性及工程要求,掺入一定量的外加剂(如膨胀剂、早强剂、速凝剂等)。
优选的,混凝土面层3沿基坑边坡开挖面均匀布设,厚度为100mm,喷射混凝土强度等级为C20,3d的抗压强度不小于10MPa。
优选的,混凝土护顶18的坡度为3%,通过防水地面20将基坑的顶面17的排水汇入外部排水系统。
所述若干个土钉钢筋1之间相互平行设置。
所述土钉钢筋1水平方向向下倾角为10°。
所述土钉钢筋1上,沿土钉钢筋1长度方向设有对中支架7。
进一步地,中支架7采用HPB300级钢筋,钢筋直径8mm,中支架7两边边缘之间的间距为2m。
所述土钉钢筋1与喷射的混凝土面层3的接触面,由外向内设有锁紧螺母8、楔形垫圈9、钢垫板10。
优选的,土钉钢筋1靠近混凝土面层3一侧的端部设置有螺纹,用于安装锁紧螺母8。
进一步地,钢垫板10的尺寸为300mm×300mm,厚度为10mm。
所述土钉钢筋1沿长度方向,与钻孔5孔口连接处设有止浆塞12,长度为500mm,止浆塞12的一侧设有预加应力非粘结长度预留区13,长度为500mm,预加应力非粘结长度预留区13的一侧为水泥砂浆6,即待施加预应力后,用水泥砂浆6塞满。
进一步地,土钉钢筋1在注浆硬结后,用扳手拧紧螺母8,使土钉钢筋1中产生一定的预应力。
所述土钉钢筋1的一端位于钻孔5内,另一端外露,外露端涂有防锈环氧树脂14。
所述钢垫板10的一侧设有钢筋网11,在钢垫板10与钢筋网11之间设有水平加强筋23。
优选的,钢筋网11采用HPB300级钢筋,钢筋直径8mm,网格尺寸200mm×200mm。
优选的,水平加强筋23采用HRB400级钢筋,钢筋直径为16mm。
所述基坑底面15、护脚16、护顶18、散水坡19、防水地面20形成整体防水系统。
所述注浆钢管微型桩4采用直径为100mm的无缝钢管21,注浆钢管微型桩4渗入基坑的底面15以下深度为2m,在无缝钢管21的管壁上设有若干个出浆孔。
优选的,注浆钢管微型桩4注浆采用压力注浆,注浆压力0.5MPa,注浆材料采用强度等级不低于M12的水泥砂浆,水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥。
具体的,本发明中采用对土钉钢筋1施加预应力,土钉钢筋1与混凝土面层3的采用锁紧螺母8的连接方式以及位于基坑开挖边缘的注浆钢管微型桩4,均能起到有效控制土钉支护结构变形的效果。
进一步地,土钉钢筋1通过与钻孔5中注入的水泥砂浆6作为整体与原位土体2相互作用,提高原位土体2的结构强度。
进一步地,喷射的混凝土面层顶部3设混凝土护顶18,底部伸入基坑的底面15以下的护脚16,以及附属的散水坡结构19及防水地面20,形成整体防水系统,避免渗水对混凝土面层3产生的渗透压力和降低原位土体2与土钉钢筋1之间的粘结力,确保土钉支护结构的整体稳定性。
进一步地,通过整体防水系统对原位土体2的防护,能充分利用原位土体2自承能力,将原位土体2作为土钉支护结构中不可分割的一部分。
进一步地,本发明与传统的土钉支护结构相比,将注浆钢管微型桩4与土钉支护结合,采取更加完善的整体防水系统,可极大地提高土钉支护的稳定性,能有效控制土钉支护的变形。
本发明的施工步骤如下:
1.注浆钢管微型桩的布设:沿基坑开挖边缘22,按照距离基坑开挖边缘100mm,间距为1m设置注浆钢管微型桩4,其长度根据基坑开挖深度并确保伸入基坑的底面15的深度为2m来确定;其中,无缝钢管21内部注浆采用压力注浆,注浆压力0.5MPa,待水泥砂浆的强度达到设计强度时,进行下一步施工。
优选的,注浆材料采用强度等级不低于M12的水泥砂浆,水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥,无缝钢管21的管壁上设置有出浆孔。
2.基坑开挖:按照基坑设计开挖线和设计坡度进行开挖工作,并进行人工清理,确保喷射混凝土面层3的平整;在开挖完成后,对于土质较差的易塌土体,可对修正后的边坡立即喷上一层薄的砂浆,待凝结后进行下一步的工作。
3.钻孔定位:根据设计的土钉钢筋1的水平向间距和竖向间距进行定位,确定钻孔5的位置。
4.钻孔:采用机械钻孔的方式,按照土钉钢筋1的水平方向向下倾角为10°进行钻孔,钻孔5深度需满足设计要求。
5.土钉钢筋1的制作与安放:将已焊接对中支架7的土钉钢筋1,按设计要求安放在钻孔5内。
6.注浆:注浆材料采用强度等级不低于M12的水泥砂浆6,水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥,并根据土层特性及工程要求,掺入一定量的外加剂(如膨胀剂、早强剂、速凝剂等);采用搅拌机造浆,注浆采用注浆泵,注浆压力0.5MPa;注浆时,将导管缓慢均匀拔出,应确保出浆口始终处于孔中浆体表面之下,保证孔中气体能全部排出。注浆上限至预加应力非粘结长度预留区13时暂停,待水泥砂浆的强度达到设计强度时,施加预应力并用水泥砂浆填满钻孔5。
7.挂设钢筋网11及锁紧螺母8的安装:钢筋网:11用插入土中的钢筋固定,与坡面间隙30~40mm,不应小于30mm,搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎,搭接长度应大于300mm,并不少于两点点焊;之后,沿土钉钢筋1的端头通长设置水平加强筋,在注浆硬结后,用扳手拧紧锁紧螺母,8,使在土钉钢筋1中产生一定的预应力,最终,钢筋网11借助于钢垫板10、楔形垫圈9、锁紧螺母8与土钉钢筋1连接成一个整体。
8.喷射混凝土面层3:喷射混凝土时,空压机风量不宜小于9m3/min,气压0.2~0.5MPa,喷头水压不应小于0.15MPa,喷射距离控制在0.6~1.0m,根据设计要求,通过外加速凝剂控制混凝土的初凝和终凝时间在5~10min,喷射厚度为100mm。此过程中,应同时完成护脚16和护顶18的施工,并设置散水坡19,设置倾向基坑中心的坡度,确保排水通道接入基坑底面的排水系统中。
进一步地,护顶18置倾向基坑外侧的坡度,并与防水底面20衔接,确保排水接入外部排水系统内。
9.混凝土面层3的养护:待喷射的混凝土面层:3终凝2h后,应湿润养护,时间不得少于14d。

Claims (10)

1.一种土钉支护结构,包括基坑、土钉钢筋(1)和设在基坑内的被加固的原位土体(2),其特征在于:所述被加固的原位土体(2)一侧的内壁设有注浆钢管微型桩(4),与注浆钢管微型桩(4)对应一侧的被加固的原位土体(2)的外壁,设有喷射的混凝土面层(3),喷射的混凝土面层(3)与基坑的底面(15)相邻;所述被加固的原位土体(2)内倾斜设置有钻孔(5),钻孔(5)内设有水泥砂浆(6);所述土钉钢筋(1)有若干个,若干个土钉钢筋(1)均通过钻孔(5),从喷射的混凝土面层(3)斜插入被加固的原位土体(2)内;所述喷射的混凝土面层(3)的一端插入基坑的底面(15)内,形成护脚(16),在基坑的底面(15)与护脚(16)的交接处,设有散水坡(19);所述基坑的顶面(17)上倾斜设置有护顶(18),护顶(18)一侧设有防水地面(20)。
2.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述若干个土钉钢筋(1)之间相互平行设置。
3.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述土钉钢筋(1)水平方向向下倾角为10°。
4.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述土钉钢筋(1)上,沿土钉钢筋(1)长度方向设有对中支架(7)。
5.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述土钉钢筋(1)与喷射的混凝土面层(3)的接触面,由外向内设有锁紧螺母(8)、楔形垫圈(9)、钢垫板(10)。
6.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述土钉钢筋(1)沿长度方向,与钻孔(5)孔口连接处设有止浆塞(12),止浆塞(12)的一侧设有预加应力非粘结长度预留区(13),预加应力非粘结长度预留区(13)的一侧为水泥砂浆(6)。
7.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述土钉钢筋(1)的一端位于钻孔(5)内,另一端外露,外露端涂有防锈环氧树脂(14)。
8.如权利要求5所述的土钉支护结构,其特征在于:所述钢垫板(10)的一侧设有钢筋网(11),在钢垫板(10)与钢筋网(11)之间设有水平加强筋(23)。
9.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述基坑的底面(15)、护脚(16)、护顶(18)、散水坡(19)、防水地面(20)形成整体防水系统。
10.如权利要求1所述的土钉支护结构,其特征在于:所述注浆钢管微型桩(4)采用无缝钢管(21),在无缝钢管(21)的管壁上设有若干个出浆孔。
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CN115370187A (zh) * 2022-09-14 2022-11-22 中铁十局集团有限公司 一种软弱土层铁路接触网立柱的加固方法

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