某隧道工程基坑边坡土钉墙喷锚支护方案_secret

某隧道工程

基坑边坡土钉墙喷锚支护方案

一. 编制依据

1.《公路隧道设计规范》JTJ026-90 2.《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94 3.《土钉喷射混凝土支护技术规范》GBJ86-85 4.某道路隧道工程施工图设计 5.南京某道路岩土工程勘察报告 6.其它相关的规范、标准及参考资料 7.现场实际情况及类似工程的施工经验

二、工程概况

隧道位于某， 全长506米，其中隧洞长240米，引道长266米，结构净宽2*9.75，结构最小净高4.7米，为双向四车道，引道最大纵坡为4%，遂洞纵坡为3%，车荷标准城—A级，设计车速50KM/h。

隧道采用明挖法施工，最大挖净10.78米。

根据《南京某道路岩石工程勘察报告》，隧道位置除地表为耕表土外及少量强风化及中风化岩石外，其余为③层亚粘土。

三、施工总体方案

受开挖深度及周边环境影响，放坡开挖时，放坡难以达到土坡稳定要求的坡度。隧道东侧为某地界。道路开挖土方已有部分侵入某地界。且原开挖道路边坡已坍塌(见后附照片)。西侧有高压线经过，且作为主要施工便道，有大量的材料须通过此侧便道运输，且大型车辆较多，难以保证边坡稳定。综合上述因素，再考虑到施工期间，雨量较丰富,且基坑暴露时间较长,为了保证边坡稳定，特制定本支护方案：对于开挖深度小于4.0m,采用1:1放坡开挖,并喷射6cm厚素C20砼；开挖超过4.0米后，土质地段按１:0.5放坡开挖．石质地段按１：0.3放坡开挖．并对边坡进行土钉墙喷锚支护(支护范围见后附图)。具体施工方案：根据基坑开挖深度采取不同长度的土钉，土钉间距1.2*1.2，土钉采用Φ28Ⅱ级钢筋制作。在边坡上与水平方向成15•角方向用钻机钻出φ120mm钻眼，插入土钉后用水泥砂浆锚固于土体中，面

层结构由10cm C20厚喷射混凝土组成。内设间距20×20cmφ8钢筋网片，土钉尾部用￠16Ⅱ级钢筋进行加强，使土钉连成整体。具体布置见附图一所示：

其他辅助防护措施：在坡顶距基坑边缘２.０米以外，设梯形截水天沟（上口１.0m，下口0.５m,深0.5m）并用M10号砂浆抹面厚５cm保证雨水不流入基坑．根据郎金土压力理论，对潜在滑动面的基坑顶宽度范围H﹒tg(450 –φ/2)作封闭处理如附图二所示

四、施工工艺及质量控制

(一)原理

土钉是原位加筋技术的一种，是由在基坑边坡中的加筋材料及面层结构形成的挡土体系，用以改善土体的性能，并与原位土体共同工作,形成如同重力式挡土墙作用的轻型分布结构，从而提高各个边坡的稳定性。土钉与锚杆有许多相似之处,区别在于土钉不需施加预应力,土钉设置密度较大,承载需要较低，施工偏差没有灌浆土钉的要求高,且由于单根土钉不需要较大的承载力，只需要在喷刷面层加小尺寸钢垫板即可满足要求。其余施工工序工艺基本相同。 (二)各部施工工艺 1.钻孔

采用螺旋钻机成孔，螺旋钻机钻进时，不需水循环，不采用套护壁，铺助作用少，钻进速度快，土钉土钉较短，可全部采用一次成孔的施工方法。钻孔前，根据施工方案要求，在边坡上定出孔位，作好标识。

孔位水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向不应大于100mm，孔深不应小于设计，且不应超钻超过3﹪。 2.土钉制作

采用Φ28Ⅱ级钢筋，根据各处土钉长度制作，为方便钢筋能放置在孔内中间，并保证粘结力，在土钉上焊接部分钢筋，如附图二所示：

附图三 土钉制作示意图。(mm)

（三）、插入土钉

插入土钉时，钢筋与灌浆管同时插入钻孔底部并灌浆。

1、灌浆设备：搅拌机、活塞式压浆泵。

2、砂浆的配制：为使砂浆能在灌浆管中流动，并达到强度的要求，宜采用灰砂比1﹕1～0.5，水灰比0.4～0.45，砂选用中砂并过筛，水泥采用32.5号普通硅酸盐水泥，为便土钉尽早发挥作用，在砂浆中掺入早强剂，掺量为水泥重量的0.05﹪，砂浆强度28天应达到30Mpa。

3、灌浆

采用常压灌浆法施工，采用Φ300mm钢管（或胶皮管）作导管，与土钉一同送入钻孔内，距孔底的5～10m，随着砂浆灌入，逐步拔出灌浆导管直至出口。灌浆时，管口须要埋在砂浆内进行，以保证压浆效果。注浆过程，不应中途停顿，必须连续进行。

以上施工,亦可以先在孔内注浆完成后，再迅速插入钢筋至底部。

五、喷射混凝土

土钉安装完毕后，在边坡面喷射一层5cm厚左右C20混凝土。其终凝安放钢筋网片后，再喷射第二层混凝土。喷射混凝土总厚度控制在10cm。 1、混凝土材料.

（1）、水泥：优选32.5号普通硅酸盐水泥。

（2）、速凝剂：使用前做效果试验，通过试验确定掺入量，并在使用中准确计量。

（3）、砂：采用硬质洁净的中砂和粗砂，细度模数不宜大于2.5。

（4）、石料：采用坚硬耐久的碎石，粒径控制在15mm以内，且级配良好。 （5）、水：采用自来水。 2、配合比确定

喷射混凝土配合比必须通过实验选定，满足设计强度和喷射工艺要求。砼应严格控制水灰比并拌合均匀，随拌随用。喷射作业应分段，分片由下而上进行，每段长度不 超过６m，喷射时应控制喷层厚度，使其均匀，操作时喷头应不停且缓慢作环形移动，循序渐进。第一层混凝土厚度控制在５cm左右，第一层混凝土终凝后２小时开始养护，并进行钢筋网铺设和横向联接钢筋安装，横向联接钢筋焊接在土钉尾部并与钢筋网片绑扎牢固，完成后再喷射第二层混凝土，总厚度控制在10cm。支护工作，应随着基坑开挖，循环进行，边开挖边支护。开挖支护同步进行，尽量

缩短边坡的暴露时间。

六、工程数量

项目 水泥砂浆 C20喷射砼 φ8钢筋网片 Φ28钢筋 Φ16钢筋 Φ12钢筋 单位 M3 M3 Kg Kg Kg Kg

数量 320 1048 41600 132000 22000 10420 七、安全及文明施工

1、各种材料均应按规格型号分类堆放整齐。

2、基坑开挖土方应及时运走，路上洒落的泥土要有专人清扫保证便道干净整洁不得有泥浆污染场地。

3、工程范围内的道路要经常打扫和养护管理，确保平整、畅通、无坑塘积水等。 4、加强对全体施工人员的文明施工教育，加强文明施工意识。 5、加强现场管理，每道工序做到工完料净，加快施工进度。 6、设置专职文明施工员，加强文明施工管理。

八、检算资料

（一）.参数选定

.根据《岩土工程勘察资料》及设计文件，隧道开挖大部属于③层亚黏土．土力学参数选用如下：

1.r=19kN/m Cu79kpa 200

2.土钉间距水平间距Sx=120cm 垂直间距Sy=120cm

3.土钉直径暂按db=20×10-3×1200×1200=28.8mm 确定 取db ＝28mm 倾角15°钻孔直径取120mm

（二）.土钉检算

１.土钉内部稳定分析

土钉的稳定分析目前没有一个公认统一的计算法，国内多采用太煤设计院的方法,本方案采用此方法进行检算。面层土压力分布如附图八-１

① 土钉直径确定

土钉主筋的直径应满足下式要求：4dbfyEi21.5

fy――钢筋抗拉强度设计值 取值290MPa

Ei――第i列单根土钉支撑范围内面层上的土压力Ei=qi×Sx×Sy qi为第i列土钉上的面层土压力(kpa) qimckrh qi值确定――选用开挖深度10m，8m，6m，4m计算 H－土坡垂直高度

h－土压力作用点至坡顶的距离(m) 当h 当hH取实际值 2H，h取0.5H 21(K0+Ka) 2Mc－工作条件系数 临时支挡Mc=1.10 K－土压力系数 k=

K0，Ka 分别为静止土压力主动土压力系数 K0=1-sin=0.65 Ka=tg2(45°—

q1.1)=0.49 2即

0.490.6519h11.93h 2A.开挖H=10m时土钉布置如下 ① 取 0.5H下土钉计算直径

EiqiSxSy11.930.5101.21.285.6kN

db1.5Ei41.585.6fy40.024m24mm

290103取db28mm

其余各处土钉亦按db28mm取值，不再计算。 ② 锚固长度确定

计算时，按垂直边坡计算非有效锚固长度，实施过程中，可根据边坡实际坡度确定l1长度。为简化计算０.２５H以下部分，也按垂直部分计算l1长度，增加土钉安全性。计算图式如附图八-3所示： H=10m，非有效锚固长度l10.3H3.1m cos15FiA Ei计算土钉有效锚固长度应满足

Fi――第i列单根土钉的有效锚固力 A――安全系数 τ——土层抗剪强度 db——土钉直径 le——有效锚固长度

h——锚固段以上的地层覆盖厚度 k0——锚固段孔壁土压系数，一般取1.0 h/——土钉尾部以上的地层覆盖厚度

如附图八-1所示，计算各土钉的Ei,Fi A-安全系数取1.3,Cu----79KPg

Fidble ck0rhtg

k01.0 lhl1esin150h/2Fi1.3Eilea1.37mleb1.98m经计算各土钉锚固长度如下：lec2.5m

led2.45mlee2.3mlef2.15m根据以上检算，可知土钉在边坡中部所需锚固长度最大，且各土钉长度相差不

大，为方便施工及检算，所有土钉按中部所需锚固长度进行取值施工。如土体开挖深度在10m时，有效锚固长度le取2.5m，非有效锚固长度取值3.1m，土钉总长取5.6m，这样可加强土钉墙的安全系数，亦有利施工。 B.开挖深度H=8.0m，检算方法同H=10m

a.直径不再检算 b.锚固长度检算

非有效锚固长度l12.48m 计算可得有效锚固长度如下：

lea1.27mleb1.9mlec2.14mled1.99mlee1.86mlef1.75m

土钉总长取4.6m C.开挖深度H=6.0m

1.直径取¢28 2.锚固长度检算 非有效锚固长度l10.361.86m

cos150求得有效锚固长度如下：

lea1.17mleb1.81mlec1.6mled1.52m

取

le1.9ml11.8m

则L=1.9+1.8=3.7 m

D. H=4.0m根据上述检算 非有效锚固长度 l1=1.24m

求得有效锚固长度如下：

lea0.77.mleb0.88mlec0.80m

土钉总长取L=1.25+0.9=2.15 2.外部稳定分析

在原位土钉墙复合土体的自身稳定与黏结土整体作用的保证下，它的作用类似于重力式挡土墙，它承受其后部土体的推力和上部传来的荷载。可以采用重力式挡土墙公式来检算土钉支护体系抗倾覆稳定和抗滑稳定性。

１.抗倾覆稳定检算

以H=10m计算 图式如下，即保证复合土体不绕墙趾０点倾覆，要求抗倾覆系数kt1.5

Gxkt1.5EaxzyEayzxGr5.4101026kN/m1120Earh2ka1952tg2450116.38kN/m222EaxEacos116.38cos350112.41EayEasin116.38sin35030.12zx5.42.57.9mzy5.0mkt10262.52.76.51.5112.415.030.127.9

满足要求.

同理可求得H=8m, kt6.91.5 同理可知H=6m,H=4m ,kt1.5 故满足抗倾覆要求.

2.抗滑动稳定检算 取H=10m检算

在土压力作用下，复合土体有可能沿基础底滑动， 因此要求是抗滑安全

ksGnEanMEatGt1.3GnGsin78059/29//1007.1kNGnGcos78059/29195.9kN/m系数ks1.3即EanEasinaa0116.38cos66003147.32kN/mGn－挡土墙

Eat116.38sin660031106.32kN/mks1007.147.320.33.21.3195.9106.32自重垂直于基底平面的分力

Gt－挡土墙自重平行于基底平面的分力 Ean－ 在垂直于基底平面方向的分力 Eat－ 在平行于基底平面方向的分力

M－土对挡土墙基底的摩擦系数取0.3 同样可求得H=8m~4m时,ks1.3

故抗滑动稳定满足要求，土体不会滑动。

附图(土钉布置图)