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      基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝

      2022-09-06 08:23:02
      建筑施工 2022年5期
      關鍵詞:土工膜土釘土工

      李 龍

      甘肅省投置業(yè)集團有限公司 甘肅 蘭州 730046

      目前,在基坑邊坡防護工程中,采用土釘支護時一般都會噴射混凝土,故也叫錨噴支護[1-2],工藝流程包括先逐層開挖基坑土方,再依次安插一定間距的土釘(鋼筋),以達到土體加筋作用,接著在土坡上綁扎成品鋼筋網,最后噴射混凝土材料形成邊坡面層。采用這種方式進行施工,基坑回筑后的土釘材料直接被埋在土中,既不利于環(huán)保,也無法再利用,造成材料浪費。同時,混凝土消耗大、成本高,且養(yǎng)護時間過長、施工效率低。另外,已施工土釘長期殘留于地下,不利于后期地下空間開發(fā)[3-4]。

      針對上述問題,在施工過程中對可回收土釘墻技術進行創(chuàng)新,研發(fā)了可回收土釘墻基坑柔性支護體系[5-6],并在此基礎上,結合某實際項目具體施工工況,形成了基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝。

      1 可回收土釘墻工藝原理

      可回收土釘墻基坑柔性支護體系由可回收土釘+柔性面層組合而成(圖1),其中柔性面層采用防水土工膜和土工格柵。

      圖1 可回收土釘墻基坑柔性支護體系示意

      具體施工工藝如下:邊坡整理后,進行可回收土釘加固;先在鉆機上安裝好帶有鉆頭的首節(jié)土釘,再將鉆機固定就位并對準設計孔位實施鉆入,完成第1節(jié)土釘鉆入后連接第2節(jié)土釘,再次將其鉆入。土釘節(jié)段之間采取螺栓完成連接,以此將所有土釘鉆入直至設計長度。接著,柔性面層由基坑頂部往下依次攤鋪至基坑底部,在土釘端頭位置處放置角鋼架,起到土釘加強筋的作用,然后逐序放置托盤與螺母,托盤之間焊接連接鋼筋,固定住柔性面層。至此完成該層的土釘施工,接著再往下實施土方開挖并按前述工藝施工下層土釘,直至坡面土釘支護結束,最后在柔性面層外噴涂混凝土防火層??苫厥胀玲攭尤嵝灾ёo體系回收時,按鉆進的反方向由鉆機旋轉拔出每節(jié)土釘,柔性面層整體回收即可?;厥胀瓿珊?,對拔出后殘留的孔洞實施注漿充填。

      2 土釘墻綠色支護特點

      1)基坑支護體系由可回收土釘+柔性面層組合而成,在基坑開挖過程中,工人能快速方便施工基坑支護體系,大大提高了支護效率。施工完成后,基坑支護體系可進行全部回收,大大減少了材料費用,減輕周邊環(huán)境污染。

      2)現場應用的土釘均為標準節(jié)段,長度包括1、2、4 m。桿體尾部外凸,頭部內凹,土釘間通過承插連接并用螺栓固定,加大土釘錨固距離,提高適用范圍(圖2)。

      圖2 標準節(jié)土釘

      3)區(qū)別于常規(guī)的土釘桿體,可回收土釘入土時無需成孔與注漿工序,其外部帶有螺旋絲扣,可直接利用機械旋入土體。采用專用工具將土釘旋入土層,加快施工進度。

      4)柔性面層相比于傳統(tǒng)噴射混凝土面層,只消耗少量混凝土,節(jié)約了資源,且不會產生較大的揚塵與噪聲問題,利于安全文明施工。

      5)土釘面層采用防水土工膜、土工格柵互相搭配使用,能充分發(fā)揮材料各自特點。前者能避免雨水滲入邊坡土體,避免土體受水浸泡后失穩(wěn);后者具備一定的張力,能有效釋放土體產生的膨脹力,分擔土釘所受的荷載力。

      3 工藝流程及操作要點

      3.1 工藝流程

      可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工流程如圖3所示。

      圖3 可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工工藝流程

      3.2 操作要點

      3.2.1 基坑降水

      土方開挖前按設計方案實施降水工作,要求水位降低至相應開挖土層底標高以下至少0.5 m,防止地下水突涌風險,保證基坑施工安全。

      3.2.2 邊坡開挖及修整

      1)按照基坑開挖專項方案進行土方開挖,采取分層開挖時,應由專人實施指揮,保證坡面按照設計的坡度修整平順,無尖銳突出物或其他雜物,便于后續(xù)坡面上鋪設柔性面層材料。

      2)基坑挖深視施工現場的土質條件而定,一般為2~3 m,不得超挖。

      3)考慮現場邊坡土層性質、自穩(wěn)定時間以及土方外運速度等因素,綜合確定土方一次開挖長度。在地層條件良好時一次開挖長度可為18 m左右,否則應適當縮短土方一次開挖長度。

      4)在現場土方開挖過程中,應注意土體類型是否與勘察方案中的一致,如出現不一致或特殊情況,應報告相應專業(yè)工程師進行分析,確保土方開挖安全順利。

      3.2.3 可回收土釘施工

      1)在土釘旋入施工前,應在坡面上準確定位出鉆進孔位,偏差不得大于150 mm。定位時,可采取縱橫向網格測定的方法,對照相應編號確定待施工孔位。

      2)先在鉆機上安裝好帶有鉆頭的首節(jié)土釘,再將鉆機固定就位并對準設計孔位實施鉆入,鉆入角度偏差小于1°。完成首節(jié)土釘鉆入后按構造要求連接第2個標準節(jié)土釘,再次將其鉆入,以此循環(huán),直至土釘設計長度。

      3)現場應用的土釘均為標準節(jié)段,土釘之間通過承插連接并用螺栓固定。

      3.2.4 混凝土壓頂施工

      1)坡頂1~2 m范圍內綁扎φ6 mm@250 mm單層雙向鋼筋網,并在端部插入短鋼筋固定,再立模澆筑厚80 mm混凝土。

      2)為增強柔性面層錨固強度,防水土工膜、土工格柵一端利用坡頂短鋼筋錨固,并用鋼筋網蓋壓,另一邊在坡面上圈起留待后續(xù)攤鋪。

      3.2.5 柔性面層鋪設

      1)修坡。面層施工前應再次對坡面進行適當修整,防止坡面鋒利塊石刺破面層,尤其對爆破開挖的巖石邊坡。

      2)防水土工膜攤鋪。圈起的防水土工膜部分展開,在防水土工膜與土釘接觸處,用剪刀裁出相應大小孔洞,把防水土工膜孔洞穿入土釘與土體緊密相貼。防水土工膜鋪設應平整拉緊,采用尼龍繩對坡面的分幅復合土工膜進行縫合處理,搭接長度≥250 mm,保證形成整體。

      3)土工格柵攤鋪。土工格柵鋪在防水土工膜上,并穿過土釘,土工格柵按設計邊界線進行攤鋪,直至基坑底部。土工格柵鋪設應平順張緊,搭接長度≥200 mm,搭接采用鍍鋅鐵絲綁扎連接。

      3.2.6 支護體系固定

      1)龍骨安裝。將角鋼架安裝在土釘端頭上,角鋼龍骨可起到加強筋作用,角鋼之間采用綴板固定,間距0.5 m。角鋼與土釘孔之間的空隙灌注M5水泥砂漿,逐序放置托盤、固定螺母(圖4),緊壓柔性面層,使得柔性面層緊密土層壓在坡面上。

      圖4 角鋼龍骨安裝平面示意

      2)連接鋼筋焊接。采用φ8 mm的光圓鋼筋作為連接鋼筋,焊接在相鄰2個托盤上,形成一個網狀的連接結構。

      3.2.7 混凝土防火層施工

      在已完成基坑支護面上噴射混凝土,厚度10 mm。

      3.2.8 排水系統(tǒng)施工

      對基坑邊坡坡頂周邊位置土體采取硬化整平處理,并于合適位置布置截水溝,避免水流沖刷坡面。為防止坡底泡水,在離開邊坡約1 m位置,于基坑坡底布設排水溝與集水井,收集積水后及時將其排出。

      3.2.9 支護體系回收

      1)土釘回收?;娱_挖后,實施回筑過程中,先拆卸螺母與托盤,切斷連接鋼筋,再通過鉆機將土釘反向旋出,收回的土釘可繼續(xù)用于下一項目,實現回收再利用。

      2)柔性面層回收。拔出土釘后,按順序回收土工格柵及防水土工織物。

      4 效益分析

      本工法采用可回收土釘墻基坑柔性支護體系施工工法,既保證施工安全,又縮短項目工期,社會效益顯著。同時,相比傳統(tǒng)土釘墻施工方式,經濟效益分析如下:

      1)傳統(tǒng)鋼筋混凝土面層需進行坡面初噴、鋼筋網施工、混凝土噴射、等強養(yǎng)護等工序,周期長,本工法采用柔性面層鋪設,縮短了混凝土噴射和養(yǎng)護時間,可節(jié)約工期約15%,且柔性面層工后可回收,節(jié)約材料費2%左右。

      2)與普通土釘不同,本工法采用可回收土釘,其表面帶有螺紋,可直接采用機械旋入土體,不需要實施孔內注漿,只需采用專用工具將土釘旋入土層即可,大大加快了施工進度,可縮短工期約11%左右,節(jié)約材料費4%左右。

      上述2個特點明顯地區(qū)別于常規(guī)方法,所產生的經濟效益可降低工程造價13%~16%。因此,本工法具有較好的社會效益與經濟效益。

      5 應用工程案例

      某工程位于我國西部地區(qū),擬建建筑物包括居民樓、購物大廈以及地下停車庫等。其中地下停車庫的建筑面積約為35 000 m2。該工程的基坑挖深普遍在4~9 m之間,適合采用土釘墻支護,支護周長約1 000 m,設計使用期限為1年。本工程南邊的地下停車庫外墻邊線距離用地紅線較遠,現場施工場地較充裕,具備放坡支護條件。因此,本工程擬在基坑南側的其中某區(qū)段采取基于柔性面層土釘墻的基坑綠色支護工藝,摒棄傳統(tǒng)的混凝土材料形式。

      在基坑開挖過程中,工人能快速施工基坑支護體系,基坑穩(wěn)定可控,邊坡最大水平位移為8.98 mm,最大沉降值為7.80 mm,均在安全范圍內。施工完成后,基坑支護體系可進行全部回收,大大減少材料費用,減輕周邊環(huán)境污染。該工藝在保證基坑安全的前提下,既縮短了施工工期,也節(jié)約了支護費用,取得了良好的綜合實施效益。

      6 結語

      本工法基坑支護體系由可回收土釘+柔性面層組合而成,采用的可回收土釘可根據實際需要進行加長處理,加大了可回收土釘錨固距離,提高了適用范圍。柔性面層相比于傳統(tǒng)噴射混凝土面層,只消耗少量混凝土,節(jié)約了資源,同時柔性面層施工污染小、速度快、造價低,不會產生揚塵與噪聲問題,在同類項目中推廣前景廣闊。

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