城市高速公路立交桥基础开挖支护中的土钉挡板墙应用4900字

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1、城市高速公路立交桥基础开挖支护中的土钉挡板墙应用4900字 摘 要：土钉挡板墙综合了土钉墙与现浇混凝土挡板的优点，在基坑工程和边坡支护工程中应用越来越广泛。高速公路立交桥基础开挖时间紧，风险大，施工工艺复杂，需要制定切实可行的支护方案。本文以云南省昆玉立交桥为例，介绍了用土钉挡板墙支护桥基础基坑的方法和效果，以供类似工程借鉴。 关键词：高速公路立交桥；开挖支护；应用；基础；土钉挡板墙中图分类号： U412文献标识码：A 文章编号：Abstract: Soil nailing wall panel integrated the advantages of the soil nailed wall

2、 and cast-in-situ concrete panel, used more widely in foundation pit engineering and bracing engineering of slope. Highway overpass foundation excavation has the characteristics with tight time, big risk, and complex construction technology which need to make feasible support scheme. This paper KunY

3、u overpass in Yunnan province as an example introduces the nail formed baffle wall supporting bridge foundation excavation method and effect, with reference for similar engineering.Key Words: highway overpass, excavation And support, application, foundation, soil nailing wall panel1引言 土钉墙是一种经济可靠的挡土形

4、式，广泛地应用于基坑开挖、公路边坡等的加固。近三十年来发展起来的土钉墙是一种基于新奥隧道法（The New Austrian Tunelling Method）原理在原位土体中铺设拉筋而使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高基坑或边坡开挖稳定性的支挡技术。土钉墙由被加固土体、设置在土体中的土钉和喷射混凝土面层组成，主要用于基坑或边坡支护工程。由于土钉墙技术具有施工机具轻便灵活，工艺简单，对场地周围建筑影响小，适用于狭窄施工场地及投资少等优点，因而受到岩土工程界的广泛重视。但土钉墙在市区施工存在污染问题，且要有足够的材料存放场地。为此，将土钉墙与现浇混凝土挡板结合起来形成的土钉挡板墙克服了这些

5、不足。该技术扩展了土钉墙支护的应用范围，应用于高速公路立交桥基础开挖支护，取得了较好的效果。2工程概况 昆玉立交桥位于云南省昆明市东城（呈贡）区，距昆明市城区中心约20km的昆玉高速公路交会处。该桥为昆洛路过昆玉高速公路的跨线桥，其中高桥宽35m，在昆玉路上跨径50m，高桥两侧设有两条平行于高桥的跨线倒桥，侧桥宽各18m，跨线桥全长约570m。采用灌注桩基础。在建昆玉立交桥是连接昆明市区和呈贡新区的城市级主干道。施工过程中，因承台施工需要，必须对D3、D4、C4、C5、B6、B7、A7和A8墩基础进行开挖（图1）。由于开挖基坑离昆玉高速公路只有0.80m，且时间要求紧迫，为此必须采取切实可行的

6、方案对该基坑进行支护。图1桥墩位置Fig.1 Location of bridge pier3工程地质条件 昆玉立交桥位于昆明断陷盆地东北部，地貌上属于盆地边缘底山残丘地貌，区域地质条件较为良好和稳定，附近无规模较大的发震断裂和活动断裂存在。根据上海世圳岩土工程公司提供的岩土工程勘察报告，场区地层按自上而下的顺序分为： 1）1-2耕植土（Qpd 4） 褐黄色，褐红色，可塑状，以粘土为主，含植物根系。压缩模量Es=5.0MPa，承载力特征值fak=110kPa。 2）2-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 黄灰色，浅黄色，硬塑状，含少量强风化泥岩、砂岩砾碎石。压缩模量Es=8.4MPa，承载力特征值

7、fak=220kPa。 3）3-1粘土（Qa1+d1 2-3） 紫红色，褐灰色，可塑至硬塑状，土面光滑有光泽。压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=210kPa。 4）3-2粉质粘土（Qa1+d1 4） 褐灰色，褐黄色，可塑至硬塑状，土面光滑但无光泽。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=230kPa。 5）3风化残积土（Qa1+d1 2-3） 棕红色，黄灰色，中密至密实，稍湿至很湿，见原岩结构，主要为互层状泥岩及粉砂岩土状风化形成。压缩模量Es=9.4MPa，承载力特征值fak=240kPa。 6）3-1 全风化砂泥岩（Ss+Sh） 浅黄色，灰黄色，中密至密实，砂岩和泥岩

8、互层，全风化，结合很差，散体或破碎状结构，岩性极破碎，基本质量级别为级，压缩模量Es=9.5MPa，承载力特征值fak=260kPa，单轴饱和抗压强度fr=0.8MPa。 土层力学参数见表1。 表1 土层计算参数 Table 1 Calculation parameters of soil layer序号 土层 层厚 (kN/cm3) C（kPa） （度）1 耕植土 0.70 18.40 20.00 9.002 粉质粘土 6.20 19.40 20.00 21.003 粘 土 8.20 19.30 26.00 18.004 粉质粘土 3.00 20.20 20.00 22.005 风化残积土

9、6.60 20.10 15.00 25.004 支护方案 根据场地岩土工程条件，可采用的方案有钻孔桩、人工挖孔桩、旋喷桩和土钉挡板墙。由于场地狭窄，大型设备无法进入，旋喷桩方案无法采用。而钻孔桩和人工挖孔桩都存在施工周期长的问题。考虑施工周期要短，为此选用了土钉挡板墙支护方案。 以昆玉高速公路路面标高计，根据墩台基础底面标高，采用2种方案进行支护：承台D3、C4、B5、A7及D4、C5用5m深土钉墙支护；墩台B7、A8用8m深土钉墙支护。实际开挖深度根据底面标高确定。 取土钉墙墙面坡度=85o，根据公路工程技术标准（JTGB01-2003），路面超载值按挂车-120验算载荷考虑，根据基坑土钉支

10、护技术规程（ CECS 96:97）、建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）计算，5m深基坑采用4层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o；8m深基坑采用7层土钉，第一层土钉离路面距离为1.0m,土钉竖向间距为1m，水平间距为2m，土钉体直径110mm，与水平面夹角为15 o。考虑到高速公路基础开挖支护要求高、场地窄小和周围环境的污染问题，采用现浇混凝土挡板作面层。面层厚度200 mm，用12钢筋按200 mm200 mm配筋。5m深、8m深基坑土钉布置见图2、图3。 图2 8m深基坑土钉布置图图3 5m深基

11、坑土钉布置图5土钉挡板墙施 土钉挡板墙施工时须采用短台阶逐阶下挖的方式。每一台阶切坡段的高度为12m。在施工土钉杆、面层构件期间，切坡段需保持自立稳定。5.1 土方开挖 采用机械开挖结合人工开挖。基坑边缘位置根据实际需要确定。土钉支护与土方开挖密切配合，边开挖边支护，开挖一层，支护一层。每次挖至土钉设计标高下0.5m即可，上层支护合格后进行下层开挖。5.2 土钉施工5.2.1成孔 1）土方开挖后进行人工修坡整平放出孔位，再进行钻孔施工。 2）钻孔上下两排布置呈三角形，上下垂直距离1.0m。 3) 用回转钻机或洛阳铲成孔，成孔直径110mm。不同地层采用不同的钻进参数，松散土层采用“慢转速、小压

12、力、大泵量”。 4）孔深允许偏差50mm，孔径允许偏差5mm，孔距允许偏差100mm，倾角允许偏差5%。5.2.2置筋 土钉采用20级螺纹钢，为确保钢筋置中，在钢筋上每隔2m设一个定位支架。接头采用焊接搭接。5.2.3 注浆 1）注浆采用32.5普通硅酸盐水泥，并保证检验合格。 2）土钉采用纯水泥浆一次高压注浆，水灰比为0.450.50。注浆体强度20MPa。 3）杆体下入孔内时，将注浆管与之同时放入，杆体插入孔内深度不小于设计规定长度的95%，注浆管内端距孔底510cm，以便于注浆。 4）水泥浆自孔底向外灌注，随着浆液的注入，逐步将注浆管向外拔出至孔口，拔管过程中保证管口始终埋在水泥浆内。待

13、孔口浆液溢出时，停止注浆。 5）注浆饱满，发现孔口有漏浆或浆量不足时，及时进行二次补注。5.3 混凝土护面板施工与常规土钉墙施工不同的是，这里采用支模版现浇混凝土的方法。 1）钢筋网片采用12钢筋绑扎编制，网度200 mm200 mm，上下端钢筋网片搭接长度大于300mm，加强筋采用20螺纹钢，间距2000mm。钢筋网片居于边坡与模板中间。钢筋网在基坑边坡上边沿线外延0.5m。 2）土钉与面层钢筋网片采用焊接连接，外端部采用20螺纹钢焊接“井”字架作锁紧装置，以便拉结混凝土挡板。 3）采用人工浇筑C25混凝土，并用震动棒振捣密实。 施工时，根据地下水位埋深情况，用挖掘机在基坑周边挖集水坑使水位

14、始终降至开挖底面以下1m。承台施工完毕，立即回填基坑并分层夯实，以防基坑边壁变形。6 监测 采用信息化施工，土方开挖后，进行变形观测，监测内容包括水平位移和垂直位移。每个承台监测点2个。 至工程竣工，未发现较大的位移和变形，偏差均在规范要求范围之内，对过往车辆未影响。7 结束语 高速公路桥墩基础开挖支护具有较大的风险性和特殊性，采用土钉挡板墙方案具有以下优点： 1) 对场地周围环境污染小。由于采用现浇混凝土挡板代替喷射混凝土，减少了粉尘污染；由于不用空压机，噪声低，振动小，在城市施工具有明显的优越性。 2）不用材料堆放，所需场地小。由于现浇混凝土由混凝土搅拌站预拌，施工现场不用材料堆放，所需场

15、地小。 3）可靠性更高。由于挡板墙内有钢筋网片，且厚度大于混凝土喷面，因此土钉挡板墙可靠性高于喷射混凝土面层。参考文献1 侯学渊，刘国彬，黄院雄.城市基坑工程发展的几点看法J 施工技术，2000，（9）2 建筑基坑支护技术规程S（JGJ 120-99）3 陈志明.软土深基坑工程中的若干问题J 施工技术，2000，(1)4 土层锚杆设计与施工规范S （CECS22：90）5 建筑基坑支护工程技术规程S （DBJ/T15-20-97）6 基坑土钉基坑土钉支护技术规程S （CECS 96:97）7 公路工程技术标准S（JTGB01-2003）8 陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程M北京：机械工业出版社，20029 刘建航，侯学渊.基坑工程手册M北京：中国建筑工业出版社，199710 杨育文,袁建新.土钉墙的力学性状及其边界元分析J 城市勘测，2000，(1)：813注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。