喷锚网技术在基坑支护中的应用

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摘 要:本文阐述了喷锚网技术在基坑支护工程中的实际运用,证明在基坑支护中采用喷锚网技术是可行的,并具有许多优点,值得在边坡及基坑支护工程中推广运用。

关键词:基坑支护;喷锚网施工;变形监测

喷锚网支护技术原理是利用土钉(锚杆)沿通长与周围土体接触,依靠接触界面上的粘结摩阻力,与周围土体形成复合土体,土钉(锚杆)在土体发生变形的条件下被动受力,并主要通过其受拉工作对土体进行加固,而土钉间土体变形则通过面板予以约束。喷锚网技术在基坑支护中的成功应用,取得了较好的经济效益并确保了工程质量,同时也为喷锚网技术在周边区域的推广应用,提供了宝贵的经验。

1 工程概况

香山国际游艇俱乐部项目位于厦门岛东部的香山避风坞,地处滨海旅游观光区,与小金门岛隔海相望。其用地西面为国际会议中心、国际网球中心,南临厦门国际会展中心,正前方为台湾小金门。地下总建筑面积25755.250平方米:地下夹层(-5.800)面积7050.875平方米,地下一层(-9.800)面积8966.784平方米,地下二层(-13.600)面积9737.591平方米。

2 工程地质概况

本场地地层主要由素填土、填砂、淤泥、粉质粘土、残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩及中、微风化花岗岩组成。游艇俱乐部地下室为筏板基础,板厚有550和650mm,地下室底板底标高为-15.000m即黄海高程为-7.300m,若加上垫层和防水基坑底标高为-7.480m,梁截面有1000×1600,800×1600,700×1600,1000×1400,300×800,300×600。根据现有施工现场大开挖平整场地后土面黄海高程-1.300m考虑,加上垫层、防水保护层,总体基坑深度在6.180m,挑板1200mm。拟建场地地下水埋藏较浅,场地内水位受内湖水及潮汐影响,填砂和填石层的水量十分巨大,且填砂层极易产生渗透破坏,危及工程安全,各地下室基坑开挖前先对内湖水进行控制将其排干,对局部护岸隔水效果差的部位,可能会有漏水、涌水,必须设置止水帷幕,建议建设单位采用水泥搅拌桩或换粘土夯实。

3 支护方案的设计

3.1 钢材

①土钉间距:水平间距2m,垂直间距2m,见图1支护剖面大样图。

②骨架钢筋采用2Φ16

③坡面80mm厚C20细石混凝土,插1 20固定,L=600,间距1500,外挂φ6.5@300×300,坡面泄水孔为φ50PVC长100cm外倾泻水管。喷锚网支护结构细部大样平面图(见图2)。

3.2 水泥、砂、石

采用42.5R普通硅酸盐水泥,石子粒径为5～10mm的卵(碎)石,砂为粒径小于2mm的中细砂,含泥量不得大于3%,含有害物质不得大于1%。

4 技术措施

4.1 土方开挖

①本工程采用机械开挖,沿基坑内侧周边6m范围内,分层分段跳槽开挖。

②分四层,由上往下进行,每层开挖高度为锚杆以下0.3米,(1.4米)分段开挖长度第一层每段不得超过20m,第二层每段不得超过15m,挖到淤泥层时,每段不得超过6m。

③在土方开挖过程中,尽量避免挠动边坡壁的原状土,对开挖后的边坡段,用人工及时修整,在确保边坡设计尺寸的情况下,尽量保证坡面的粗糙,以提高喷射砼的粘结度。

④开挖出作业面后,应立即进行喷锚网支护,待水泥浆面层砼强度达到70%,方可继续开挖下一层,开挖最后一层土体时,开挖标高应比设计标高高出0.3米,待最后一层锚杆施工完,再用人工开挖修正至基底标高。

⑤土钉支护施工完成后,场地中部土方采用退挖方式自南往北方向开挖,一次开挖到底。

4.2 排降水措施:

①采用人工降低地下水措施,沿坡顶每隔10m左右设置一个降水井,用管井井点降水,同时应在降水井与旧建筑物中间与降水井位置设三个回灌井点保护旧建筑物安全。

②在降水的同时,雨天也要做好坡顶,坡面和坡底的排水,应提前沿坡顶挖设排水沟,并在坡顶一定范围内,加设30厚1∶2水泥砂浆加10%UEA防水剂面层以排除地表水。

③坡面排水可在喷射砼面层中设置排水管,可用Φ50mmPVC塑料管或毛竹外包滤网布加工而成。向下倾斜50～100,孔距1500*1500mm梅花型布设,排除面层后的积水。

4.3 土钉(锚杆)施工

①成孔,采用洛阳铲干法成孔或钻机成孔,孔壁应保证顺直,便于锚杆钢筋安放,成孔水平方向孔距误差不大于50mm,垂直方向孔距误差不大于50mm,钻孔深度不应小于设计长度,也不应小大于设计长度的2%。成孔前应按设计要求定出孔位并作出标记及编号,成孔过程中应做好成孔记录,如与设计不符时,应及时反馈,以便及时修正土钉(锚杆)的设计参数。

②置筋,置筋前先用水充分冲洗,然后用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。钢筋(锚杆)要求顺直,并应除锈,插入前将钢筋点焊成束,在钢筋上每隔2～3m,焊置一个定位架,保证锚筋的保护层,在成孔困难的砂层及软弱土层,直接打入钢管。将钢管每隔30cm打两个Φ8的出浆孔,在出浆孔处加焊倒刺形等边角钢,以防止锚管在打入过程中泥砂流入,同时也可增大锚管与周围土体间的磨擦阻力。锚管不能按设计长度先制作后打入,应在前一根锚管(一般长度为6m),打入后进行对接焊接,并在接头处拼焊3根15cm长的Φ8加强筋。

③注浆:

注浆采用纯水泥浆,水灰比为0.6,水泥采用P.O32.5水泥;为了加速凝固可掺入水泥用量0.05%的三乙醇胺早强剂;水泥浆要随拌随用,每次拌浆液在初凝前用完,用不完的不能再用,以防止结块;土钉注浆压力一般在0.4～0.6MPa。

a.锚孔注浆时,先高速低压从孔底注浆,当水泥砂浆从孔口溢出后,再采取低速高压从孔口注浆,注浆压力为0.4-0.6MPa。注浆水灰砂比为0.45∶1∶1(重量比),为保证早期强度,掺入0.06%的三乙醇胺,为防止水泥砂浆收缩时锚固体与孔壁锚固力的损失,掺入水泥用量10%的膨胀剂。

b.在孔口处设置止浆塞并旋紧,使其与孔壁紧密贴合。预埋半硬塑料管随锚固筋一同下入孔内,深入距孔底250mm左右,下入孔内的注浆管应每隔1.0-1.2米在管壁上开两个注浆小孔,外套橡胶环圈作注浆逆止阀。

c.注浆管连接浆泵,边注浆边向孔口方向匀速缓慢拔管,直至注满为止。放松止浆塞,将注浆管与止浆塞拔出,用粘性土或水泥砂浆充填孔口。

d.注浆开始时用常压待孔口溢出水泥浆液后增加注浆压力,使水泥浆液能够渗透到周围土层中去,增大锚杆外浆体与土层的磨擦面积,提高锚杆抗拔力。

④喷射砼面层

a.喷射砼顺序应自下而上,分二次用干拌砼方法喷射,施工时,喷嘴口部在适宜的恒定压力下送水,以便有不变的水量注入料流。

b.在注浆完毕后钢筋施工前应对坡面进行初喷砼,使网筋形成保护层,初喷厚度约50mm。待锚杆达到一定强度后,挂设钢筋网,紧固锚杆,再喷第二层砼,厚度约50mm,两次喷射作业应留一定的时间间隔。在土钉结合处适当增大喷射砼厚度。

c.为使施工搭接方便,每层下部300mm暂不喷射,并做45°的斜面形状。

d.采用C20细石砼,严格按配合比水:水泥:砂:碎石(最大料径10mm)=0.55∶1∶1.78∶3.30,采用占水泥用量6%的速凝剂计量下料。

e.砼应先在地上采用人工干拌均匀后,倒入喷射机中进行二次机械干拌。

f.喷射砼终凝2小时后,应浇水养护,每天两次,保证砼面湿润,养护期不少于7天。

5 现场施工监测

①测斜:在支护结构内(搅拌桩挡墙)埋设测斜管,观测支护结构在土方开挖及地下室施工期间的侧向变形;

②沉降:在支护结构外侧,沿基坑周边或道路每隔约20m布置沉降观测点,观测地下室施工对周围土体、道路及管线的影响;

③观测频率:开挖时,每1天观测一次,其余情况每3天一次,雨天加密;地下室底板浇捣完毕后,每3天观测一次;

a、监测项目在基坑开挖前应测得不少于2次的初始值;

b、基坑内阳角交叉处,应加强观测,必要时可采用增级锚杆,加大锚杆长度等措施。

④基坑支护观测单位必须具备岩土工程监测专业资质,配备专用的仪器设备,提供客观准确的观测结果;

⑤遇到异常情况(如支护变形速率较大,暴雨袭击或水位暴涨等),应加大观测密度并及时提供观测结果;

⑥监测预警值:水平位移35mm,垂直位移40mm,或每天位移大于2.5mm,且三天内不能收敛。

⑦信息反馈:自土方开挖日至地下室底板砼浇筑施工完毕,其间逢多次大雨,支护结构,安然无恙,据监测结果显示:坡顶累计沉降量2.1～15.4mm,周边道路地面水平位移4～15mm,周边建筑物及塔吊基础未观测到有沉降及产生裂缝的现象,说明本次基坑开挖对周边影响甚微,支护工程施工取得了成功。

6 结束语

①喷锚支护施工设备简单,操作方便,对周边环境干扰小,可采取机械与人工相结合的方法,较大幅度地降低支护工程造价,缩短施工周期,经济指标优良。根据本工程经济效益可行的二种支护方案计算,喷锚网支护比人工挖孔桩支护降低了约30%的造价。

②喷锚网支护可与土方开挖同步进行,不占单独工期,不单独占用场地,土方开挖结束,土钉墙支护也已形成,可立即施工地下室基础,工期超短。

③在采用动态设计和信息法施工施工过程中,可以根据现场情况和变形监测数据、时间及时调整施工方案,一旦发现异常情况,能立即采取相应加固措施,避免出现大的事故,能提高工程的安全可靠性。

参考文献

[1]GB50086-2001.锚杆喷射砼支护技术规范[S].