bsp1200 10.543 79.479 7.538
3 -1.8 6 1200 11.206 77.112 6.882
    表18为护坡开挖到各个阶段时的土钉墙整体稳定性分析结果，由表18可知，分层开挖至各高程时的整体稳定安全系数均能满足《规程》要求。
表18 各施工阶段土钉墙整体稳定性分析（超载15kPa）
施工工况 土钉未施工 第1道土钉施工 第2道土钉施工 第3道土钉施工
基底高程（m） 0.2 -0.8 -2.1 -2.2
开挖深度（m） 1.8 2.8 4.1 4.2
稳定安全系数 1.643 1.594 1.763 1.809
5 土钉墙施工
5.1施工流程
 分段分层施工：根据土钉墙基坑支护结构设计特点，在土钉墙施工前，首先按图示在基坑四周构筑地面排水沟，排水沟尺寸为500500mm。根据土钉墙的施工特点及工程地质条件，土钉墙应分段施工，每段长度应根据现场地质条件来确定，分段长度可控制在30~40m左右。
各层土钉的施工流程为：开挖并修正边坡面喷射第一层混凝土（70mm）击入注浆钢管清孔铺设10#200的钢筋网片焊接加强钢筋喷射混凝土面层（80mm）进行压力注浆。
5.2土钉施工工艺
开挖作业面：每层深度低于同层土钉约30mm，严禁基坑超挖，作业段长度应根据现场工程地质条件的变化确定，一般应控制在40m以内。为尽量缩短边壁土体的裸露时间，边破修整完后应立即喷射基层混凝土。上道土钉锚固体末达到足够强度（在淤泥质土中可按7天考虑）不能进行下一层土体的开挖，为增加砼面层与土体的粘聚力，边坡不必修整得过于光滑。为减少对基坑侧壁原状土的扰动，边坡修整应采用人工修整。
击入注浆钢管：击入注浆钢管采用482.5的普通钢管，在管壁上以每隔800mm的间距设置注浆口，并在注浆口的附近焊接角钢支架，以减少地基土进入注浆管内及注浆土钉有足够的直径；土钉与水平面的向下倾角为10°~15°。
清孔：由于在钢管击入过程中不可避免地将地基土挤入注浆钢管内，为确保土钉的注浆质量，在土钉注浆前应对钢管实施清孔，清孔水压一般应在0.5~0.6MPa之间，清孔至管口冒清水为止。
铺设钢筋网：采用绑扎连接10#200，搭接长度不小于200，设置砼垫块，钢筋与坡面空隙宜大于20mm。土钉与面层钢筋网的连接通过Ф14的通长加强筋直接焊接在钢筋网上。
加强钢筋：为了能保证土钉与喷射混凝土面层一起协同工作，以达到土钉墙基坑支护之目的，土钉钢管在坡面的出露处，应用加强钢筋进行连接，其作法为：将直径为14mm的螺纹钢筋与同一高程处的土钉钢筋在坡面出露处进行焊接。
喷射砼面层至设计厚度：材料：水泥为425#普硅水泥，砼标号C20，厚度150，粗骨料为干净碎石，粒径小于15mm，砂为中砂，水泥与砂石重量比为1：4~1：4.5，砂率为45%~55%，水灰比0.4~0.45。喷射砼前清理受喷面，用短钢筋或其它办法埋设好控制喷射砼厚度的标志。
喷射时，喷头与喷面应垂直，宜保持0.8~1.5m的距离，喷射手要控制好水灰比，保持砼表面平整，呈湿润状，无干斑或流淌现象。在钢筋的部位可先喷钢筋的后方以防止钢筋背面出现空隙，喷射砼的路线可从壁面开挖层底部逐步向上进行，但底部钢筋网搭接长度范围以内先不喷砼，待与下层钢筋网绑扎搭接之后，与下层壁面同时喷射砼，砼面层接缝部位做成45°的斜面搭接。
喷射砼2小时后进行洒水养护，养护时间宜不小于7天。
注浆：注浆浆液采用1：1（重量比）水泥砂浆，水灰比0.4~0.5，水泥标号为425#，砂粒2~4mm，用注浆泵进行常压注浆，注浆压力为0.4~0.6MPa，为保证土钉与周围土体紧密结合，在孔口处设置注浆塞，采用注浆浆袋加压法，其施工方法是先用注浆管在孔底注浆，当孔内注满即浆液从孔口流出时暂停注浆，上注浆袋（由布织面袋改制），并把注浆管插入注浆袋中，面袋的两端用铁丝扎紧，把拨出的部分送入孔中，并再次进行注浆，一开始浆液流入面袋，使面袋逐渐膨胀，形成充满浆液的袋子，注浆袋挤紧孔壁，使孔口密封，压力再增大时，里端的扎口处被浆液冲开，浆液流入孔中，由于孔口已被注浆袋密封，所以能施加一定的注浆压力。为防止水泥砂浆在硬化过程中产生干缩裂缝，保证浆体与周围土壁的紧密粘合，可掺入一定量的膨胀剂，为提高水泥砂浆的早期强度，加速硬化可掺入早强剂，如：食盐（掺量为水泥重量的0.3%）和三乙醇胺（水泥重量的0.003%）共同放入砂浆中一起搅拌。水泥、砂、水要按配合比在搅拌机中拌合均匀，为避免大块材料堵塞注浆泵，砂浆需经过滤网倒入压浆泵。注浆前应将孔内残留或松动的虚土清除干净。
注浆时，注浆管插到距孔底250~500mm，随着砂浆的灌入，逐步地把灌浆管向外拔出直至孔口，要保证管口始终埋在砂浆内以保证质量。向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1，每次向孔内注浆时，宜预先计算所需的浆体体积，并根据注浆泵的冲程数计算出实际向孔内注入的浆体体积，以确认实际注浆量超过孔内容积。注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路。 注浆完毕，将注浆管等冲洗干净，以免堵塞。
5.3土钉墙施工劳动力组织
序号 工种 人数
1 造孔作业 15
2 土钉制作安装 5
3 注浆 6
4 铺设钢筋网及喷射砼 7
5 测量员、安全员 1
6 电工 1
7共计  35

5.4土钉墙施工机械配置
序号 名  称 单位 数量
1 空气压缩机 台 2
2 混凝土喷射机 台 2
3 液压造孔机 台 2
4 输料管 米 600
5 注浆泵 台 2
6 砂浆搅拌机 台 2
7 切割机  台 1
8 电焊机 台 2
9 高精度水准仪 台 1
10 高压水管 米 500
11 动力电缆 米 800
12 配电箱 台 5
5.5 基坑排水
     坑底排水：在基坑四周设400mm（宽）×400（深）排水沟，排水沟离坡脚不小于20cm，在四个角设600×600×1000集水坑，使地下水通过排水沟流入集水坑，用Ф100污水泵将集水坑内的水排走。排水工作由专人负责，随时疏通和修整。降水工作应持续到土方回填开始。
 坡面排水：对基坑支护处表面喷射100厚砼护面，基坑上边缘500范围内喷射50厚素砼护面，坡面排水采用塑料管浅层排水，排水管直径为50cm，长度为0.5m~1.0m，间距1.5m,向下倾斜50-100。
基坑外截水：为防止周围表层水流入基坑，在距基坑外边线0.5m外设500×500截水沟，对表层地下水进行截流。
5.6 土钉墙施工组织
根据土钉墙的施工特点，结合现场施工情况及土方开挖能力，为满足工程总体施工进度要求，土钉墙与土方开挖之间应实施流水作业。土钉墙采用两个工作面分区域分别进行施工的施工流程。具体说明如下：
施工流向：由隧道入口处向外施工。
施工作业面：土钉墙施工作业面可分为两个，即分别从护坡的两侧进行施工。
施工进度：土钉墙的工期在水、电、路三通，具有足够加固作业面的正常施工条件下，完成本工程所需的有效工作日为50天，此时坡道土方开挖已完成。

6基坑安全监测
由于基坑支护结构施工时存在着许多不确定因素，且设计时也存在很大的经验性。就目前土钉墙设计而言，有许多工程问题尚待探索和解决，诸如对土钉、喷射混凝土面层以及土体之间的相互作用机理的认识，土钉墙中土钉的抗拔机理，复合土钉的土压力问题以及土压力的时空效应问题，基坑支护结构的空间效应问题以及地下水活动对土压力及土钉墙支护结构的影响等，有待于进一步研究。为此，结合本工程，在土钉墙基坑施工过程中，应开展相应的试验和科研工作，通过对基坑变形及土钉锚固力等进行现场监测，可以进一步积累经验，优化设计，有利于降低工程造价。
通过对基坑深层水平位移的监测，对土钉墙实施信息化施工，既有利于土钉墙的安全运行，又有利于土钉墙基坑支护结构的动态设计。
6.1 基坑变形观测
在土钉墙施工前，应预先在坡面上设置位移观测点（包括地面沉降和深层水平位移），监测点平面布置如图所示，测斜管的埋置深度为15m，位于距基坑顶边线500mm处，数量为8处。在土钉墙施工过程中，随时观测土体位移，当日最大水平位移量超过3mm且位移速率无减缓趋势或累计最大水平位移量超过40mm时，应采取有效的施工措施（如加长土钉长度等），以确保土钉墙的安全。
基坑深层水平位移及地表沉降观测频率为1次/天，若施工期位移变化较大，则应2次/天，观测至底板施工结束，观测时间约100天。
6.2 土钉现场抗拔承载力试验
选择位于淤泥质粘土层中的第一道土钉（长度为9.0m）和位于粉质粘土层中的第二道土钉（长度为6.0m），分别选取6根进行土钉现场抗拔试验，其极限抗拔承载力分别为54kN和0170kN。
7注意事项
 需要特别指出的是对于深基坑土钉支护的设计应充分强调采用动态设计，并根据基坑分层开挖和土钉钻孔过程中所揭示的地层及地下水情形，及时修改设计，做到有的放矢，同时应进行信息化施工，即根据对基坑边坡位移，地表沉降、土钉受力大小等的监测，对基坑边坡的稳定性作出全面的判断，需要时，及时进行设计修改或采取相应的加固措施。此外，深基坑土钉支护设计中应充分重视地表滞水、渗水、地下水的情况，应该采取排水、降水或隔水等措施，使地下水位低于基坑开挖面。但土钉支护结构不能作为挡水结构。
 土钉支护施工要求每个工序环环相扣，一步紧接一步，严格按照规范和设计要求进行，按法国的经验，土钉墙出现破坏事故有75％发生在施工过程中，其余25％发生在工程建成以后，主要原因有土体实际情况与设计假定不符、超深开挖、地下水的作用以及冻害等。
   土钉支护边坡的失稳对于深基坑土钉支护工程，由于设计、施工欠妥，基坑周围环境的变迁，尤其是地下水或地表渗水的影响，造成基坑边坡失稳、坍塌的情形亦屡见不鲜，分析其失稳原因主要为以下几个方面：
     ①设计方面由于国内没有统一的土钉支护设计方法，地下工程岩土体又极其复杂，设计均以自身有限的工程经验或借鉴国外的工程实例进行。因而，其设计的准确性或可靠性受到一定的限制。尤其受价格影响，支护体系的安全系数取值偏小，表现在土钉的间距过大、长度不足或面层厚度不够。此外，在内部稳定性分析中，土钉体与土体的摩阻粘结强度值，主要以经验和简化计算选取，没有预先经过现场拉拔试验验证，因而也存在一定的盲目性，而摩阻粘结强度值对内部稳定性分析中的安全系数是极为敏感的。
  ②施工方面：在施工过程中，没有按设计要求进行分层开挖，做到边开挖边支护，造成严重超挖或支护与开挖的严重脱节。土钉浆体还没有一定的养护期，为赶工期，即进行下步开挖。或由于地层的复杂性，土钉注浆效果未能达到设计要求，从而造成钉与土体间的摩阻粘结强度偏小，土钉抗拔力未能达到设计要求。
 规范中规定土钉支护应按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉与喷射砼以前不得进行下一层深度的开挖，支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的边坡在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护即及时设置土钉或喷射砼，这实际上是对基坑开挖边坡应力释放速率作了间接的限制，防止边坡变形式过大或坑底隆起失稳，而在施工中往往不按设计进行，一次性开挖长度过大或开挖深度过深，如果土的自稳能力很差，在上部土的自重作用下就有向外滑动趋势，最终导致基坑失稳；
 ③未根据周边环境变化而采取有效措施基坑周边环境发生变化，如坡顶超载过大，地下水位未能降到设计要求，开挖或土钉钻孔过程中所揭示的地层与勘察报告出入较大，基坑四周地表水的渗入等，而没有及时修改设计，采取有效的措施，造成边坡的失稳。
    动态设计与信息化施工：施工过程自始至终要与现场的测试监控相结合，通过变形等量测数据和施工过程中不断发掘的现场地质情况，及时反馈修改设计并指导下一步施工。由于设计与施工的紧密联系，在施工中常常需要进行补充的地质勘察以提供足够的地质资料
    为了控制支护变形所采取的施工措施必须得到严格执行，限制每步作业的开挖深度、采取合理的开挖工序、限制边坡开挖后的裸露时间、加快水泥砂浆和喷射混凝土的早期强度发展等。在设计方案中可以采取的限制变形的措施有：加大上排土钉的长度；通过拧紧土钉端部的螺帽施加少量的预拉力；适当加大设计安全系数；将上排的一排或两排上钉改为预应力锚杆。
    要充分考虑地表径流和地下水的影响：如果施工时渗水严重，就不能喷射面层混凝上，而且容易引起塌坡或塌孔：施工后的支护在地下水位的作用下，面层压力和土钉内力均会有明显增加，
 土钉支护对地下水非常敏感主要是由于以下几个原因：土钉支护中水的作用表现为水土作用和水钉作用，土体渗水后，强度降低，自重增大，开挖后边坡难以自立，易发生滑塌；土体渗水后，土体与土钉之间的界面粘结强度均降低；土体渗水后，土层与喷射面层粘结强度降低，难以施工，而且土钉成孔也不易，常发生塌孔。土钉支护系统由土钉、被加固的原位土体、喷射砼面层和必要的地面防水系统组成，其中没有用于控制地下水环境的结构单元，而这部分水环境对基坑围护工程的影响又是很大的。支护在地下水的作用下，面层的压力和土钉的内力均为明显增大，尤其是粘土的抗剪强度以及粘土中的土钉抗拔能力和含水量有很大关系，所以土钉墙的排水工作十分重要，必要时可设置井点排水。
8质量控制
8.1 上层土钉注浆体喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方和下层土钉施工；
8.2 基坑开挖应在机械开挖后辅以人工修正坡面，坡面平整度的允许偏差应小于20mm，在喷射混凝土支护面前，应清除坡面虚土；
8.3 土钉成孔施工应符合下列规定：
    孔深允许偏差小于50mm，
    孔径允许偏差小于5mm，
    孔距允许偏差小于100mm，
    成孔倾角偏差小于5%。
8.4 喷射混凝土面层施工应符合下列规定：
    喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不得小于40mm；
    喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.61.0m；
    喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；
    钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不宜小于20mm；
    钢筋网与土钉应连接牢固；
    注浆材料为1:1的水泥砂浆，应拌合均匀，一次拌合的水泥砂浆应在初凝前用完。
8.5注浆作业应符合下列规定：
注浆前应将孔内的虚土清除干净；注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及管路；
   注浆时，注浆管应插入距孔底250500mm处，孔口部位宜设置止浆塞及排气管。
9.6 施工排水
    在雨季施工时，应做好降水和排水措施，土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
8.7 土方开挖
土方开挖应做到随挖随运，严禁在坡顶 10米范围内堆土，应做好基坑开挖与混凝土底板施工的组织协调工作，并尽量缩短基坑暴露时间，基底开挖后应尽快施工石渣垫层。
9 安全文明施工保证措施
    土方开挖中专人进行指挥，弃土按指定地方堆放。基坑边不堆放土方。
 基坑边5米开外用密目网进行围护，做警戒标志，夜间设安全警示灯。
 大型施工机械按操作规程进行操作，不准擅自操作。
 保持施工现场边路畅通、整洁、排水良好。
 土方运输车辆行驶速度要控制在建设单位要求的速度以内，行驶过程中应遵从有关交通规则。
 夜间施工配备足够的照明。
 为了确保施工期间整个边坡的安全可靠，对土钉进行现场试验，根据试验结果调整支护参数。在基坑周边选定若干特征位置布设位移及沉降观测点，每天至少一次用仪器动态观测边坡稳定情况，发现问题及时处理。例：在基坑开挖过程中，基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之比超过3~5‰时，要密切加强观察并及时对支护结构采取加固措施，采用加密加长土钉和施加预应力土钉等办法重新加固已变位的边坡。基坑开挖则不少于两次的观测，发现问题及时处理。
 安全员在土方开挖期间，特别是在下雨天，定时检查边壁的稳定情况。
 基坑开挖中应连续观察附近地表，地物的变形和开裂情况，一般情况下，地表出现细微裂缝可视作正常，但必须密切跟踪观察其发展趋势，当裂缝不断发展延伸时，必须停止施工，修改设计参数并采取加固措施。
 现场准备一部分抢险物资，如Ф50钢管、编织带、木板等，万一出现险情临时支撑作用，做到人员、设备、物资三到位。
为防止基坑内侧支护桩偏位及施工引起的施工附加变形过大的情况发生，土方开挖段长度每次控制在5~10m左右。

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