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关键词:深基坑支护,控制,措施
深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的分项工程,而深基坑支护结构技术无疑是保证深基础顺利施工的关键。高层建筑为满足承载力、埋深要求,考虑建筑功能和成本,其基础多设计带有地下室的深基础,且大部分施工场地窄小,不能采用基坑边缘放坡,只能采用桩柱、墙等特殊支护结构。做好基坑支护的质量控制对保证施工安全、临近建筑物及施工人员生命、财产安全极其重要。
1.基坑支护施工组织设计方案
深基坑支护结构选择,应优先考虑施工单位现有施工技术水平,优先考虑工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构,如果工程桩采用钢筋混凝土灌注桩,则基坑支扩结构应尽量选用这种桩型,其直径可相应选用较小直径,这样可减少机械设备进场费用。当基坑较深围护桩布置位置允许时,应尽量选用两排支护桩,种布置方式力学性能好,前后排桩与桩顶圈梁形成刚架结构,桩间土参与支护工作,改善围护桩的受力状况,达到减少桩的配筋数量。当围护桩要求达到防渗要求,基坑深度小于 7m,地表回填土中固体碎片含量较多时,不宜单独选用水泥搅拌桩,应采用水泥灌注浆。
基坑支护施工组织设计与施工要综合考虑工程地质与水文条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素。基坑支护施工控制的关键是基坑上部坑沿的稳定性、地面变形及地下水的控制、防止基坑周边隆起、管涌与流砂等险情,并要根据地质、环境因素的变化及时地调整支护方案。深基坑支护结构的主要作用是挡土,使基坑在开挖和基础施工的全过程中能安全顺利地进行,并保证对临近建筑、公共设施和周边环境不产生危害。目前国内深基坑支护技术有:地下连续墙排柱支护、水泥搅拌柱、土钉墙及复合土钉墙、喷锚网支护、逆作法与半逆作法施工、环形支护结构等等。实践中根据土质条件、基坑深度、地下水情况等,结合不同支护方式的优缺点,选择经济合理的施工组织设计。
2.深基坑支护的基本要求
喷锚网支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式它是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称,作为一种先进的支护加固技术,在岩土质高边坡,特别是在不良地质条件下,已得到了广泛的应用。喷锚网支护,是通过在岩土体内施工一定长度和分布的锚杆与岩土体共同作用形成复合体,弥补岩土体局部强度不足并发挥锚拉作用,使岩土体自身结构强度潜力得到充分利用,保证边坡的稳定。坡面设置钢筋网喷射混凝土,起到约束边坡表面变形的作用,使整个坡面形成一个整体。为做到及时支护、有效地保持土体强度,喷锚网支护的施工要紧跟开挖,随挖随支,每层开挖高度,随地质条件而定,一般为 1.5m~2.5m。采用喷锚网支护的主要特点是:结构简单承载力高安全可靠:可用于多种土层,适应性强;施工机具简单施工灵活污染小噪声低,对周围环境的影响小;可与土方开挖同步进行,工期短,本身不需要打桩,支护费用低。
控制要点是必须重视前期地质勘察工作,要熟悉并掌握工程的地质勘察报告,熟悉基坑开挖地的地形、地貌和地质特点,分析深基坑可能导致边坡土体滑坡的各种可能,对影响边坡稳定性的关键地段、地层和土质技术指标做到心中有数。论文参考网。由于地质勘察资料不一定很详细而且与实际情况往往有出入,在基坑开挖中还要经常比对现场的地质情况与地质勘察报告差异很大时要及时书面告知建设单位,由建设单位通知勘察和设计单位,必要时调整施工组织设计。施工组织设计方案必须经过专家组技术论证:由具备设计资质的支护施工单位自行设计或施工单位委托设计单位负责设计。
3.深基坑支护的过程控制
按设计方案组织施工施工前,有关人员应熟悉地质资料、设计图纸及周围环境,降水系统应确保正常工作及储备应急抢险排水系统,保证必须的施工设备正常运转。施工单位在施工过程中不得随意改变锚杆位置、长度、型号、数量,钢筋网间距,加强筋范围,放坡系数等。设计方案变更时必须重新评审。校准水准点及坐标控制点的正确性和实施保护措施。审查施工单位的水平及竖向施工放线是否正确,开挖过程中要随时督促施工单位对基坑的开挖尺寸、水平标高和边坡坡度进行检查,注意基坑周边的土体变化。测量观测站要日夜值班,出现险情立即报告。坚持见证取样制度,对进场材料严格把关。做好隐蔽工程验收:监理工程师应对锚杆位置、钻孔直径、深度及角度、锚杆插入长度,注浆配比、压力及注浆量,喷锚墙面厚度及强度,锚杆应力等进行检查,按规定留置混凝土试块、水泥浆试块,锚杆抗拔力实验。采用机械开挖时,应预留 0.3m~0.4m原始土层,人工铲除修整坡面,尽量减少边坡超挖和扰动边坡土体,使之表面平整,坡角符合设计要求。钢筋网的钢筋直径和间距要符合设计要求,钢筋网绑扎随开挖分层进行时,搭接长度要符合要求,一般为一个网格边长。
锚杆钻孔应按设计倾角和孔深进行。论文参考网。当钻孔遇到障碍物无法钻进时,允许适当改变钻孔方向。当土层为软土时允许加大倾角,将锚杆嵌入持力的土层中:当钻孔深度达不到要求时,应在该孔的左右或下方按锚杆抗拔力等同的原则补强加固。嵌入锚杆前应将孔内松土、泥浆等清除干净,方可送入锚杆。下锚杆时,应把注浆管、锚杆和止浆袋一起放入孔内。注浆要严格控制混凝土配合比,并根据注浆情况多次注浆,以保证浆液充满孔壁,使锚杆具有较高的抗拔力。当锚固体强度达到设计强度的 70%以上且不小于 3 天,方可开挖下—层土方。 喷射混凝土要搅拌均匀,垂直作业面尽量从底部逐步向上部施喷,混凝土厚度要符合设计要求,喷射面要留置试块,每组不小于 3 块。
基坑支护施工要与挖土互相配合,合理安排工序及工期,土方开挖的顺序、方法必须与设计相一致,并遵循开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖的原则,减少开挖过程中原土体的扰动范围,缩短基坑开挖卸荷后无支撑的暴露时间,对称开挖,均衡开挖,合理利用土体自身在开挖过程中控制位移的能力。基坑开挖过程中,应防止碰撞支护结构、工程桩或挠动基底原始土层。发生异常情况时,应立即停止挖土,并应立即查清原因和采取措施,方可继续挖土。基坑开挖完成后,应提醒建设单位及时组织勘察、设计、质监、监理、施工等部门进行验槽,及早开始地下结构工程的施工,严禁基坑长时间暴露。基坑回填前,支护层不能破坏,特别是坡脚部分。地下结构工程完工一层基坑及时回填有利于边坡稳定,注意地下水或自来水或排水系统水患的影响。
深基坑支护的应急准备预案:做好预测、信息采集与反馈、控制与决策等方面的内容。由于深基坑开挖过程中,边坡稳定存在很多潜在的危险和破坏的突然性,地下工程受各种水文、地质、雨水等复杂条件的影响,特别在基坑旁有基础埋置较浅的建筑,或有重要的地下电缆和市政管线,很难预估出现的问题。论文参考网。因此,必须加强观测,出现问题,立即按深基坑支护的应急准备预案进行救险施工,根据土层位移的时空效应,及时掌握土体变形特性、边坡的稳定状态和支护效果,发现异常情况及时采取措施,预防边坡失稳和临近建筑沉降等事故发生。
4.结语
伴随着高层建筑的发展,深基坑开挖越来越多,深基坑支护难度逐度加大。基坑支护的施工组织设计方案必须依据工程地质资料科学设计,由于地质条件的不确定性,基坑开挖地质情况与地质勘察报告略有不同,施工单位必须在基坑开挖过程中根据地质条件的变化及时同施工单位调整和改进基坑支护施工方案,确保深基坑的施工安全。高层建筑深基坑支护的施工质量控制技术将逐步完善。
关键词:浸水;高边坡;支护;基础加固
中图分类号:TU473.11 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)08-0161-02
1 概 述
广东某市新修建一条景观绿化道路,由于场地是在河边,且为密集住宅区,该道路施工存在边坡支护和临建筑上边坡支护两种主要支护措施,均为永久支护。根据实测,上边坡支护高度基本为10~14 m,距离建筑物1~12 m,下边坡坡体倾角近于60 °左右,而水深度较大,河道外侧约15 m处水深部分达到 10 m。
为保障在有限的宽度内修建此景观道路(路宽13 m),设计必须考虑尽可能的利用现有空间规划出河道观景平台、左线人行道、两车道机动车道、绿化带、右线人行道、污水管道等必要设施,故下边坡支护采用局部填土堆高后施工抗滑桩及挡土板墙。而上边坡因场地限制坡顶均临近建筑物,对支护设计的技术要求更高,在技术可行的前提下,经技术经济必选,为保障排污管道的合理埋设高度,并保障沿线绿化景观美观,上边坡均采用了两级边坡支护结构,大部分地段均采用锚杆支护挡墙方案,局部临近天然基础建筑物或摩擦桩基础建筑物设计采用双排桩支护结构。本论文特就支护结构及排污管道基础的设计与施工进行总结,以供借鉴。
2 工程概况
2.1 地质情况
根据现场踏勘并结合详勘报告,本边坡工程地层自上而下分别为杂填土、淤泥质土(局部有)、软可塑粘性土、粉土、坡底有卵石。坡面存在周边居民污水直排入坡面现象,场地内地下水位标高与河水标高基本一致,地下水主要分布在卵石层中,水位变化受河水控制。
2.2 使用功能概述
上边坡支护工程既承担了边坡安全稳定的功能,同时又承担了右线人行道、右线绿化带以及污水管道基础等综合功能,为此,边坡设计基本采用两级边坡支护,第一级边坡坡顶紧邻建筑物,第二级边坡的坡顶由外向内依次布置为坡顶绿化带、人行道及Φ 600污水管道。
3 工程设计
3.1 支护设计
本工程为紧邻河道的高边坡,由于其洪水位较高,在洪水泛滥时,河水基本将本工程所在的边坡完全淹没,由于此边坡为永久支护边坡,因此,此边坡支护工程必须着重考虑在地下水及水动力作用下边坡的安全稳定性以及支护体系的长久有效性。本工程边坡开挖较高,范围很大,边坡支护施工期间,存在约6个月的汛期,故须先进行临时度汛支护施工。
鉴于上述情况,在技术可行的前提下,应尽量采用经济合理的支护结构。本设计整体设计思路为:采用复合锚杆挡墙支护结构,利用锚杆和预应力锚索形成的支护体系达到边坡的安全稳定,通过锚杆钢筋的防锈处理以及采用压力分散型锚索实现锚杆承载能力的长期有效,实现边坡永久支护安全之目的。并通过外侧钢筋砼面板的钢筋笼与锚杆钢筋焊接连接使支护结构形成稳定的整体结构。部分紧邻建(构)筑物的边坡设计采用桩锚支护结构,以确保建筑物的安全以及边坡的稳定。
3.2 结构设计
为保障边坡支护的长期有效,边坡设计使用年限为30年,并考虑由于河水以及地层中地下水的长期影响,边坡支护进行结构封闭设计,本工程通过支护桩或喷锚面形成坡体内封闭,然后通过外侧的面板和顶板实现了结构封闭,即有效阻隔了河水,又使边坡体刚度增大。一、二级边坡的面板设计厚度为 800 mm厚度,二级边坡85.00 m标高以上为500 mm厚度接顶部300 mm厚度顶板,面板配筋均为双层双向φ18@200钢筋笼,保护层厚度为60 mm。
3.3 排污设计
二级边坡顶部排污管道每隔100 m及转角处设置一处砖砌污水检查井,检查井直径800 mm,沿线有排污口至坡面的均通过连接管连接至线路上的排污管道,在连接处设置一带沉泥槽的检查井(直径为1 250 mm),过规划道路处排污采用倒虹吸结构,管道采用钢管。排污管侧壁为钢筋砼侧板,管道底部与顶板之间的空隙采用水泥砂浆找平,管周360 °均充填优质粘性土或碎石,之上为300厚C30钢筋砼顶板(沉泥井、检查井除外)。
3.4 度汛临时支护设计
度汛临时支护均采用了造价低、施工进度快、防水效果好的锚杆挡墙临时支护结构。锚杆均采用钢筋锚杆,采用锚杆钻机干作业成孔,孔径130 mm。临时支护施工仅一个月左右即完工,在夏季的洪水袭击中,洪水完全淹没了上边坡,因为施工了,临时支护,坡体和坡上建筑物均未受损,保障了人民生命财产安全。临时支护典型剖面,如图1所示。
3.5 双排桩支护设计
双排桩支护结构采用两排直径1 200 mm人工挖孔桩+冠梁(腰梁)+六道预应力锚索的支护结构体系,桩采用人工挖孔桩,桩身混凝土强度等级为C 30,桩径1 200 mm,护壁厚度200~250 mm,桩间距1 500 mm或2 000 mm(即密布)。冠梁断面尺寸为200X 1 000 mm;腰梁断面尺寸550X420 mm。支护桩桩长为19.0米,桩底进入卵石层。预应力锚索长25~32 m,为压力分散型锚索,采用4×7Φ5无粘结钢绞线,成孔直径Φ 150mm。具体剖面图,如图2所示。
3.6 两级锚杆挡墙支护结构设计
关键词:基坑,应急加固,施工方案
拟建某住宅项目由2#住宅楼、3#住宅楼以及地下车库三部分组成。其中地下车库地下2层,筏板基础,设计基底标高-10.0m,基坑深度9.4m;基坑支护方案为土钉墙护坡。护坡施工完工后第16天,该边坡发现不明水源,造成土钉墙墙面潮湿,并有渗水现象,施工方通过增设导水管,对其进行导水。第二日晨发现此段边坡顶局部出现裂缝,通过边坡位移观测,发现边坡水平位移突然增至64.0mm,并有继续增大的趋势。论文格式。施工方马上在坡脚进行堆土反压加固,第三日凌晨5点,回填至地表下2.5m位置,通过持续监测表明边坡已经得到有效控制,基坑变形没有发展。
根据现场情况编制如下应急预案:
坚持“安全第一,预防为主”、“保护人员安全优先,保护环境优先”的方针,贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原则。更好地适应法律和经济活动的要求;给企业员工的工作和施工场区周围居民提供更好更安全的环境;保证各种应急资源处于良好的备战状态;指导应急行动按计划有序地进行;防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援;有效地避免或降低人员伤亡和财产损失;帮助实现应急行动的快速、有序、高效;充分体现应急救援的“应急精神”。
1、场地条件分析
拟建场地地形较平坦。论文格式。在勘察深度范围内按地层沉积年代、成因类型及岩性将其划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层三个大层。根据岩土工程勘察资料,场地天然地表下4.00~6.00m时见地下水,静止水位1.40~2.20m,标高42.57~43.29m,为上层滞水。地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替状态下均无腐蚀性。现场已采取了降水措施,施工过程中,现场出现局部滞水已经完全排干,根据导水管出水量判断导致坡面变湿边坡位移的水源为非上层滞水。论文格式。
2、周边环境分析
基坑上口线距离建筑红线(围墙)3.1m;红线外3.7m有一座二层住宅楼,基础埋深2.0m;建筑红线内围墙脚下有一高压电缆,埋深0.5m;建筑红线内距围墙1.0m有两道150mm直径天然气管线,埋深1.2m。
3、边坡加固方案:
施工再次开挖基坑时,拟采用钢花管加锚杆加固措施,以增加支护结构的整体强度和对变形的约束力。
钢花管:设三道钢花管,采用直径1.5寸钢管,水平间距2.0m,钻孔直径Φ120,钢管内外注M10水泥浆。
第一道钢花管:长9.0m,布置在地表下2.3m处(2.7m以上),倾角15度;
第二道钢花管:长9.0m,布置在地表下4.1m处,倾角15度;
第三道钢花管:长6.0m,布置在地表下7.3m处,倾角15度;
锚杆:设两道锚杆。
第一道锚杆,锚杆长度为18m,两根Φ15.2钢绞线,自由段长度5.0m,水平间距2.0m,锁定荷载250kN。锚杆布置在地表下2.7m处,倾角15度;腰梁采用22b槽钢;承压板规格:200×200×16mm;锚具规格:QM15-2。
第二道锚杆,锚杆长度为15m,一根Φ15.2钢绞线,自由段长度5.0m,水平间距2.0m,锁定荷载150kN。锚杆布置在地表下5.6m处,倾角15度;腰梁采用20b槽钢;承压板规格:180×180×16mm;锚具规格:QM15-1。
4、现场风险分析
鉴于目前基坑边坡已经发生了较大的变形(坡顶水平变形最大变形70mm),根据目前状况,加固施工期间可能发生的风险有以下几点:
A.基坑变形继续发展,导致坍塌;
B.基坑东侧建筑物倾斜,造成无法正常使用;
C.天然气管线泄漏;
D.高压电缆无法正常使用。
5、应急物资准备
现场安排挖掘机、推土机挖土运土机械应急使用;
现场备锚杆钻机、压力注浆机应急临时支护使用;
现场安排面包车、小客车运送人员;
联系附近旅馆安置居民,联系社区医院做好居民保健工作;
临时支护材料:φ60钢管、锚杆、水泥;
消防器材:防止电源短路、煤气泄漏起火;
防汛器材:防止自来水、雨水、污水等管道破坏断裂,造成漏水,准备足够的潜水泵、污水泵、排水管、电缆等。
6、应急预案的启动前提
(1) 坡顶水平位移增量大于等于1.5mm/日,总位移累计大于90mm;
(2) 建筑物倾斜达到0.2%时或沉降速度达到1.0mm/d;
(3) 突降大雨、暴雨(大雪、暴雪);
(4) 意外事故造成边坡局部塌陷、崩塌。
(5) 煤气公司、供电局检测数据表明,煤气管线、高压电缆等生活设施出现险情:
(6) 建设单位、总包、监理单位认为需要的其他紧急情况。
7、管理措施
① 加固施工引起边坡水平变形及坡顶沉降、引起煤气管线及高压电缆的变形的指挥与控制。
通过变形监测,若发现坡顶水平位移增量大于等于1.5mm/日,总位移累计大于90mm;时,采取的措施如下:
A 立即停止基坑开挖,联系煤气公司人员检测煤气管线运行状况,联系供电公司检测高压电缆的运行情况;
B 根据煤气公司检测人员的意见,采取煤气管线加固措施,或断气处理;
C 根据供电公司检测人员的意见,采取电缆加固措施,或用备用电缆替换,保证供电安全;
D 据现场情况采取进行堆土反压(加高、加宽)措施。
② 加固施工引起地面不均匀沉降,引起附近建筑物的倾斜的指挥与控制。
当发现附近建筑物倾斜达到0.2%或沉降速度达到1.0mm/d时,采取的措施如下:
A 立即停止基坑开挖,加强基坑加固方案;
B 邀请有关专家或加固单位共同制订建筑物的纠偏方案并组织实施。
C 建筑物墙体发现裂缝时,联系物业、餐馆,组织建筑物内住户外迁。
② 突降大雨或大雪时,立即起动备用水泵抽水(突降大雪或暴雪时,立即组织清扫、外运坡顶积雪),并安排专人不间断观察基坑的稳定情况。
8、公共关系
项目部办公室为项目部各信息收集和的组织机构,人员包括,办公室届时将起到项目部的媒体的作用,对事故的处理、控制、进展、升级等情况进行信息收集,并对事故轻重情况进行判断,有针对性定期和不定期的向外界和内部如实的上报,向内部上报主要是向项目部内部各工区、集团公司的上报等,外部主要是向建设、监理、设计等单位的上报。
9、预案解除
充分辩识加固过程中存在的危险,当监测数据表明边坡处于安全稳定状态时,经甲方、监理工程师认可,由现场紧急抢险组长宣布解除紧急抢险状态,恢复正常工作状态。
【参考文献】
[1]建筑边坡工程技术规范. GB50330—2002.
[2]建筑地基基础设计规范. GB50007—2002.
【关键词】水利水电;边坡开挖;支护技术
1引言
边坡开挖支护技术具有可操作性强、运用效果佳等特点,在水利水电工程施工中得到了广泛应用。它不仅可以提高工程的施工安全,还有效地保障了水利水电工程的施工质量。在应用过程中,相关人员要根据工程实际,优化技术实施方案,确保水利水电工程施工的顺利开展。
2边坡开挖技术在水利水电工程施工中的具体应用
2.1土质边坡施工。在我国水利水电工程施工过程中,土质边坡施工是一种常见的施工形式,并且土质边坡开挖技术是相对成熟的边坡开挖技术之一。在实施的过程中,施工单位应充分考虑到施工地区土质层的特点,制订合理的施工流程以及工艺技术,并采用自上而下的方式进行开挖,从而保障土质边坡施工的有序性及安全性。施工人员需要熟练掌握挖掘机设备的操作,控制其开挖中削坡层的厚度,以确保挖掘工作的精准性,也可根据实际情况,在进行削坡作业的同时进行修坡作业,这不仅能提高施工的效率,同时能提高施工的整体质量。此外,在水质边坡挖掘作业时,施工单位应安排专门的监督人员对施工环节进行监管,以确保施工的准确性和施工流程的有序性,从而提高施工效率,保障施工的质量。2.2岩质边坡施工。岩质边坡施工也是常见的施工形式。施工单位在进行岩质边坡施工时,需要对岩层施行逐层爆破和台阶式分层爆破。爆破作业实施过程中,需要注意以下几点:在进行逐层爆破施工时,应考虑到岩层高度,确定合理的爆破方案,安排经验丰富的施工人员进行爆破作业,确保逐层爆破施工作业在可控范围内实施[1]。台阶式分层爆破施工作业时,需要对施工地区以及施工人员进行有效的安全防护,确保挖掘作业的安全性。由于岩质边坡的开挖范围大,不合理的操作流程很可能造成大规模的边坡滑动现象,因此,在施工时应安排专业人员进行监督管理,以确保施工过程的安全性。
3边坡支护技术在水利水电工程施工中的具体应用
3.1浅层支护施工。浅层支护施工技术主要用于边坡支护施工中的钻孔作业,其施工内容主要包括排水孔、锚杆束、混凝土喷射等方面。在进行钻孔作业时,首先应准备好排架作业,再进行锚杆束作业。在岩层较为完整的地区进行插杆作业时,首先应完成注浆工作。在岩层易坍塌地区进行作业时,应优先完成灌注作业,并且插杆作业后需要对排水孔进行清孔及安装。钻孔作业完成后再安装滤管。以上操作需要运用专业的机械设备来进行,专业的机械设备可以提高作业的准确性,并提升工程的效率。3.2深层支护施工。深层支护施工技术是边坡支护施工中常见的技术之一,该技术的运用能提高支护作业的准确性及安全性。施工单位在进行锚索钻孔作业时,需利用导向仪来调整锚固钻机的方向,以纠正作业偏差。在进行仓墩施工时,需要运用溜槽来进行施工,在进行锚索张位作业时,锚索的张拉力实际值应达到预期的90%左右,这需要运用专业的设备来完成施工[2]。此外,在对灌注坡面进行护壁加固作业时,施工人员应采用钢绞线绑扎的方法对构件连接处进行加固。
4边坡开挖技术在水利水电工程施工中的综合应用
4.1钢筋网设置。钢筋网铺设施工是水利水电工程施工中的重要施工作业,它对于保障边坡支护结构的稳定起关键性作用。钢筋网的设置能避免混凝土脱落或是滑坡问题的出现,以确保施工过程中的安全。在具体施工操作时,施工人员需要确定钢筋网的连接形式和钢筋的排列次序,并做好技术交底工作,规范施工人员的技术流程及操作方法,严格按照施工图纸进行施工,确保施工质量。此外,钢筋网铺设时,应合理安排相互间的穿插避让,同时,考虑钢筋网的整体受力情况以及尺寸问题,避免后期使用时的风化问题。在完成钢筋网铺设工作后,施工人员应在其表面喷射混凝土以加固钢筋网,设置排气孔以确保内部支护结构排水系统的正常,在设置排水孔时应注意水压产生的影响,以提高施工的质量。4.2边坡开挖方案。水利水电工程施工前,施工单位应制订科学合理的施工方案,以确保边坡开挖支护施工作业的有序性及合理性,从而确保开挖支护工作的质量。由于具体施工时可能会遇到各类突况,因此需要施工人员有丰富的经验,在保证施工目的不变的情况下,能灵活应对施工过程中出现的各类问题。比如,在岩质边坡开挖作业时,方案设计人员能够结合水利水电工程的实际,灵活运用爆破技术和槽挖技术,根据开挖区域的岩层厚度,准确把控开挖作业;并且在对保护层进行挖掘作业时,能及时调整爆破参数,避免超挖问题的出现,从而确保挖掘的精准性;在钻爆作业实施进程中,施工设计人员需要提前确定岩层的情况,遇到环境突变等问题时能及时地调整爆破及挖掘作业的参数,保证工程的顺利开展[3]。此外,在工程实践中,应明确水利水电工程的施工目标,保证每个施工人员了解工程目的,以确保施工方向的统一性。4.3锚杆施工。在水利水电工程施工中,锚杆施工需要考虑的因素较多。施工人员应综合施工地区的地层结构、边坡承受力以及水文情况等因素,确定合适的锚杆施工方式。水利水电工程中,边坡开挖支护施工常见的锚杆挡墙形式主要有3类:钢筋混凝土格架排桩类型、现浇钢筋混凝土板筋类型和钢筋混凝土装配类型。其中,钢筋混凝土装配类型是常见的锚杆挡墙形式之一,它的特点是造价成本低、适用性较强。而现浇钢筋混凝土板筋类型的特点在于其操作较容易,并且性能较佳。钢筋混凝土格架排桩类型是最为普遍的一种应用形式。锚杆施工质量影响着边坡开挖支护的质量,因此,施工单位应加强对锚杆施工环节的重视程度,从而提高工程整体质量。4.4混凝土喷射施工。混凝土喷射施工是水利水电工程中边坡开挖支护施工的重要一环。混凝土喷射技术的应用对于加强边坡基面有着重要的意义。在施工过程中,为了减少边坡基面受环境的影响而产生风化作用,需要进一步强化边坡基面,保证边坡基面的稳定性,施工人员在利用混凝土喷射技术来加强边坡基面时,需要综合考虑到挖掘位置的放空点,保证支护结构内部的稳定性。此外,施工单位在进行混凝土喷射施工前,应对所使用的混凝土质量进行检测,检验其配方的合理性,保证混凝土的强度以及凝固时间[4]。混凝土喷射施工不仅保证了开挖支护作业的质量,并且对于水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的应用效益起到保护作用。
5结语
关键词:深基坑;支护;注意
高层建筑的兴起的建筑工程深基坑支护工程技术应用越来越多,其技术要求更严格。土木工程深基坑支护的施工必须及时发现压力和位移,保证深基坑技术层面的支持,如果不注意,在发生事故,造成巨大的生命和财产的损失。
一、深基坑支护的类型及特点
深基坑挡土墙常用的支持和加强支持方法,这里有两种类型的支持方法及其特点介绍:
(一)支挡型支护方式
支挡型挡土墙支护一般采用挡土墙的支持,支持和挡土墙可分为桩挡土墙的类型详细,旋喷桩挡土墙,地下连续墙,等多种方式,对三种常用方法进行简要介绍:
1、排桩式的挡墙
通常采用人工挖孔桩在实际操作或机器钻进方法。地下水位较低和良好的土壤边坡,可以充分发挥土拱的作用,使用稀疏桩边坡的支持;相反,如果斜坡软土,没有强有力的支持,不能用土方工程的功能,需要强化和保持桩设置不断,如果高地下水位的同时,也需要与高压注浆群挡土墙后喷射灌浆桩。
2、旋喷桩挡土墙
是使用高压旋喷桩钻头旋转喷射注浆管和喷嘴底部的桩设计标高,由高压发生器提前好泥浆,巨大的能量流,然后从高速喷射注浆管的喷嘴,形成高度集中的能量流,直接破坏土壤,在注入过程中,钻柱旋转时,泥浆和土壤混合一定直径的柱状结核体内形成的土壤,使地基加固。
喷射灌浆桩挡土墙可以充分发挥其作用的关键是桩的优越性,因此,良好的施工人员必须监督灌浆的施工工艺、注浆量,而且搅拌速度的控制,你必须保证,记录,一旦发现问题必须及时处理,不得延误。
3、地下连续墙
地下连续墙基础工程在地面上使用倒角机,泥浆护壁的条件下的深基坑工程周围的出土的一个狭长深沟轴,深沟清洁后,吊放钢筋笼,将水下混凝土后,建立了单元槽,所以慢慢地,在地上形成一个连续的钢筋混凝土墙,截止,防渗,承载,挡水建筑物。在深基坑支护中,这种方法依赖于其不透水,刚度大,可以任意调整墙上的优点被广泛应用。
(二)加固型支护方式
加固型的支持方法主要使用一个网根桩钢筋、水泥搅拌桩加固和高压喷雾这三个方法。
1、网根桩加固方法
土壤和树根桩基坑边坡在一起,形成一个整体网根桩加固方法使整体稳定性增强,能有效地抵抗侧向土压力,边坡稳定。
2、水泥混合强化方法
圈和一定强度的水泥搅拌桩结构系统,这种方法不仅增加了土壤边坡稳定、简单和方便施工,对周围环境污染小,成本是经济上的。
3、高压旋喷桩加固方法
增加了更多的水泥、高压喷射注浆桩的强度是水泥搅拌桩数倍,但也有所改善,其常用的成本在处理软土基坑。
二、土木工程中深基坑支护的技术的应用
土木工程的深基坑支护施工技术条件很多,一定要密切关注建筑作为一个整体时,不是通过每个地方。
1、土木工程深基坑支护施工
首先,施工环境进行仔细调查,包括工作岩石土壤、水文和周围的环境。只知道所有有关方面在接下来的工作要积极应对迅速解决由此产生的问题。根据调查结果,制定合理的施工方案。建设单位组织相关技术人员在收到图纸图纸,根据调查的情况,及时发现问题和合同要求,与店主联系,设计部门和项目监督,制定合理的解决方案,在施工前将完成重大改变。
第二,建设规划,质量提前,使质量目标,分析了各种因素影响质量目标可能无法完成,根据这些因素制定有效的预防措施,未雨绸缪。
最后,在编制施工方案,试图让所有的管理建设,意见和想法。
2、深基坑支护结构
深基坑支护结构可分为支持,挡土墙。已经进行了挡土墙的详细说明,以上以下简单的分析支持。沿基坑支持是指所谓的垂直和水平方向,因为更大的大小,为了防止崩溃中间设置专栏,防止支撑杆太长导致不稳定。分为潮水,角度和拱支持和循环支持形式。一般用于大直径圆形钢管的实际施工过程或大型h型钢。为了减少挡土墙的变形,但也支持和高层力量,控制压力值1/10-1/15的计算值,并要求每个坚定一致的支持,支持统一的身体力量,发挥其最大的作用的支持。
3、土方的开挖
在深基坑支护强度超过75%后开挖的土方工程。确定采矿开挖的方向,从党的建设转向另一个分层开挖,开挖和基坑的观察偏转,一旦已经变形的警告,立即,一定不能让工人随意开采,以避免崩溃。
三、深基坑支护在施工过程中应当注意的事项
1、做好工程调查
施工准备阶段比调查和岩土条件,也要专门为支持工程测量。根据地层结构,提出科学有效的土壤、强度和应变的建设条件、地下水位的影响对土壤为客观评价,提出有效的对策。
2、深基坑的支护
施工的开挖工作,做好施工现场周围的地面保护。因为当地表水沿裂缝泄漏在基坑,可能导致支护结构的位移。施工过程中,一旦发现裂纹,立即采取措施,如指导地下水、堵塞裂缝措施,减少水进入基坑的可能性。
3、确保深基坑支撑体系的施工质量
基坑支护的质量系统的特点是支持系统的结构尺寸和材料,等。科学合理的基坑支护体系可以保证正常工作,还可以避免施工安全事故的问题。
4、避免地下水的影响
建设地区的高地下水位、地下水渗透会引起地表塌陷,所以地下水位也严重影响基坑支护工程。通过降水在周围环境允许的情况下改善土壤条件,减少基坑支护结构能够承受压力,如果这种方法,还可以设置止水帷幕和止水的效果,提高土木工程施工的质量。
5、及时监控和测试
基坑支护系统在建设过程中,受到各种因素的影响导致支持或主要结构的大小并不描述和设计,设计人员和工人应及时沟通解决,避免造成项目的延误。实现地下水监测、测试应当有一个固定的周期,地下水控制装置安装后就可以开始实施监控。
结论
在生命的高层建筑越来越多,深基坑支护技术的应用越来越多,深基坑的支持是项目实施的关键因素,是建筑的基础,这也使得建筑深基坑支护技术的需求越来越高。深基坑技术应用在土木工程中有很大的潜力,我们应该结合建设中存在的问题,寻求对策,促进了深基坑支护技术在土木工程中的应用。
参考文献:
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【关键词】 建筑工程 深基坑支护 土钉墙 监测 概况 主动支护
伴随国民经济的快速增长,我国建筑工程的规模也在不断扩大,深基坑支护工程作为建筑工程施工的重要组成部分,其施工技术水平的高低将直接影响到工程建设的整体质量。目前最常见的基坑支护技术主要包括两种:主动支护与被动支护,本文根据具体工程实例进行分析,主要选用土钉墙支护技术进行施工,在施工过程中必须做好基坑支护监测工作,了解其施工要求,规范施工工艺流程,只有这样才能有效提升整个建筑工程的质量。
1 深基坑支护的概况
1.1 深基坑支护
对于深、浅基坑,目前工程界并没有统一的标准。1967年Terzaghi与Peck建议将6米以上深度的基坑定为深基坑,但实际施工中这种说法并没有得到广泛地认可。现阶段,我国深基坑施工中普遍将超过6米或7米的开挖深度看作是深基坑。基坑支护是指为确保地下室施工及附近环境的安全,选用支挡、加固等方式对基坑侧壁与附近环境加以保护。支护结构主要对侧向压力进行承受,主要包含水土压力、地面荷载、邻近建筑物基底压力及相邻场地施工荷载等引起的附加压力,其中水土压力为支护结构承受的主要压力。传统支护设计理论主要将基坑附近土体作为荷载,作为支护结构的“对立面”,随后按照围护墙位移的状况,进行支护设计。
1.2 土钉墙支护
作为一种新型支护方式,主动支护就是将基坑附近土体自支撑能力进行充分发挥及提升。目前主动支护主要分为水泥土墙支护、土钉墙支护、喷锚支护、冻结支护、拱形支护等方式,本文主要对基坑主动支护中的土钉墙支护进行分析与探究。
土钉墙是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制,在上个世纪70年代从德国、法国及美国发展出来的支护方式。上个世纪80年代早期在矿山边坡支护中我国采用了这种方式,随后土钉墙支护法在基坑支护得到了大量应用。土钉墙的组成成分为被加固土、放置于原位土体内的细长金属杆件与在坡面附着着的混凝土面板,最终实现重力式支护结构。将一定长度及密度的土钉设置在土体内,通过土钉和土一起完成作业,进而将原位土的强度、刚度进行有效提升。这种支护技术主要应用于12米以下的基坑开挖深度,如地下水位在坑底以上时,必须根据实际施工要求,进行有效排水与截水施工。
2 建筑工程深基坑支护技术的应用
2.1 工程概况
本工程由15层住宅楼含局部3层商铺(裙楼)组成,裙楼外侧边线范围内设1层连通式地下室。基坑长55.19m,宽36.10m,开挖深度约为4.9m。
2.2 土钉墙基坑支护施工
结合本工程的实际施工情况,选用土钉墙基坑支护的方式进行有效施工,应遵循一定顺序进行,如基坑西侧支护―南侧―东侧。其施工流程如下图1所示。
2.3 基本工艺
(1)钻设钉孔。选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业,其成孔工具为洛阳钻机,将其孔径设置为80毫米,深度应确保其超过土钉长度100毫米,成孔倾角为15度。每钻进1米,并进行倾角地测量,避免偏向等情况的出现。
(2)土钉安装。与本工程基坑土钉墙支护设计需求相结合,进行土钉的制作,确保其长度在设计长度以上。每隔1.5米进行一组土钉的设置,选用搭焊连接的方式进行土钉连接,焊缝高度控制在6毫米,把土钉在成孔作业后设置在孔内。
(3)注浆。选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业,其作业流程为在孔底插入注浆管,确保管口与孔底之间距离200毫米,注浆管应同时进行注浆与拔出作业,确保注浆管底能够在浆面以下,确保注浆过程中可以顺利从孔口流出,并将止浆阀设置在孔口,选用压力注浆的方式进行施工,确保水泥浆强度为M20,注浆压力控制在1到2Mpa之间。
(4)挂钢筋网并与土钉尾部焊牢。选用钢筋网进行土钉墙面施工,将其间距定为200毫米,在坡面上通过人工的方式进行绑扎钢筋的作业;搭接坡面钢筋的长度需在300毫米左右,随后顺着土钉长度方向在土钉端部两侧进行短段钢筋的焊接作业,同时在面层内将相近土钉端部通长加强筋进行连接及焊牢。
(5)安装泄水管。土钉墙基坑支护的泄水管制作应选用PVC管作为主要材料,泄水管长度必须在450毫米以上,并在管附近进行钻孔作业,孔数应控制在5到8个,随后在管外侧进行尼龙网布的包裹作业。泄水孔纵横距离定为2米,布置形状为梅花型并确保安装的牢固性。
(6)复喷表层混凝土至设计厚度。选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工,其设计强度必须在C20左右,其厚度应控制在80毫米。第一,选用干拌方式,混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工,混凝土喷射施工过程中根据实际情况,可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后,及时完成土钉锚固作业,结束焊接钢筋网施工后,必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式,由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间,确保其不出现掉浆现象后,进行第二层混凝土再喷射作业,直至其厚度符合设计规定。
3 建筑工程深基坑支护监测
基坑支护体系随着开挖深度的不断增加会出现侧向变位的情况,这种情况在施工中无法避免,基于此,基坑支护监测的关键就在于侧向变位的发展及控制。通常情况下,体系的破坏都具有相应的预兆性,在基坑支护监测中,施工单位必须做好现场指导工作,利用检测等方式及时分析、了解支护体系的受力情况。在监测中不仅要做好整个基坑支护检测工作,还要充分考虑其附近环境。这种监测方式可以掌握好基坑附近支护的稳定情况,在目前深基坑支护工程理论与相关技术支持下,施工实际情况往往存在或多或少的问题,根据本工程现场施工的具体情况,其地质环境较为复杂,可选用变形监测的方式进行基坑支护作业,这样可以保证施工的安全性。
选用的监测点布置范围为本工程基坑支护的边坡开挖影响范围,遵循其基坑深度2倍以上的深度进行分析,并对监测对象的特定范围进行充分考虑。本工程沉降位移监测点应在基坑边坡附近每个20米到25米的范围进行设置,这样可以为施工的顺利进行提供强有力的保障。并能对施工后路面损坏形成的原因进行分析。在施工前,施工单位必须认真调查路面的实际情况,主要选用拍照等形式对其现状进行分析,随后对形成相应文字进行归档。完成以上监测作业后,对于较大危害部位,可以选用石膏膜设点的方式进行施工,尽可能降低对工程施工的影响,并定期进行跟踪查看。分期分阶段将监测情况记录汇报有关各方。此类监测点的设置将在详细调查现状的基础综合确定,同时对在施工间出现的开裂,特别重视监测,将实际情况向相关单位及时上报。
4 结语
综上所述,在建筑工程深基坑支护施工中,土钉墙支护技术施工中具有较高的技术含量及较快的施工速度,这种施工技术在建筑工程基坑支护施工中得到了广泛地应用,可以对公路施工、交通基坑支护中的问题进行有效解决。在基坑支护技术应用中,必须详细检查施工现场的实际情况,提高技术水平,规范施工流程,做好监测工作,确保基坑支护技术符合施工要求,避免造成严重的经济损失。
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关键词:锚喷技术;高速公路;边坡;加固
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A
1引言
锚喷技术是一种将岩体作为结构材料,通过锚杆(锚索)、钢筋网及混凝土的作用,调动和增加岩体的自生强度来实现岩体自身支撑达到岩体稳定的方法,是一种符合现代岩体力学理论的岩层稳定控制方法。锚喷技术作为一种新兴的边坡加固技术,其技术来源于50年展起来的新奥法锚喷支护,这一施工方法将喷射混凝土技术和全粘结注浆锚杆结合起来,首先应用于硬岩中的隧道开挖,以后又逐步推广应用于软岩及土体的开挖,现在已广泛应用于地下工程的许多方面,同时在边坡的加固方面开始得到应用。锚喷技术常见的措施有锚杆(锚索)加固、喷射混凝土加固、锚杆混凝土联合加固、锚喷网联合加固等[1]-[3]。本文以襄十高速公路某边坡锚喷加固技术为对象进行研究,旨在为其他类型工程提供设计经验。
2工程概况
该工程位于襄樊至十堰高速公路一段,属丘陵地貌单元,构造剥蚀中低山重丘区。区域出露地层岩性为中下元古界武当山第二岩组上岩段中深程度的区域变质岩和接触热变质岩,主要是云母石英片岩、长石石英砂片岩、变粒岩,由于经历了多期地质构造变动并伴有大量的基性—超基性岩浆岩的侵入,该区域岩体的稳定性较差,片理和其它构造节理非常发育,岩石风化严重,对线路的施工和今后公路的运营造成很大的隐患。
3边坡稳定性分析
一般地,影响岩质边坡变形破坏的因素主要有:岩性﹑岩体结构﹑水的作用﹑风化作用﹑地震﹑天然应力﹑地形地貌及人为因素等。在对该边坡进行稳定性计算时,采用极限平衡法,具体如下:
极限平衡按总应力法,稳定性系数由下式计算:
式中:N—分条条块重量垂直于潜在滑面的分量(kN/m);φ—边坡物质的内摩擦角(°);c —边坡物质的粘聚力;L —潜在滑弧长度;T —分条条块重量平行于潜在滑面的分量(kN/m)。
经计算,边坡稳定性系数分别为:“天然状态”下为1.02、“天然状态+降雨、融雪”下为0.73、“天然状态+地震”为0.53。由此可见,边坡在天然状态下处于临界稳定状态,并会在降雨、融雪或地震作用的扰动下发生失稳,因此需对其进行治理。
4边坡锚喷技术原理与设计
4.1岩质边坡锚喷加固的作用机理
喷锚网加固是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,减小岩(土)体侧向变形,增强边坡的整体稳定性(图1)。主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡;或虽为坚硬岩层,但风化严重、节理发育、易受自然应力影响、导致大面积碎落,以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡;或岩质边坡因爆破施工,造成大量超爆、破坏范围深入边坡内部,路堑边坡岩石破碎松散、极易发生落石、崩塌的边坡防护。
图1边坡断面及锚喷加固布置图
1—岩体;2—喷射砼;3—锚杆;4—浆砌块石挡墙;5-路基
锚喷支护最早是从应用地下洞室加固逐渐应用到地表边坡和基坑工程中的,在锚喷加固中,一般认为锚杆加固起主要作用,喷射混凝土作用为辅助作用,所以在设计中选用锚杆参数是首要考虑的。
4.1.1锚杆作用机理
对锚杆支护在地下洞室加固的作用机理,主要为悬吊、组合梁和挤压加固的共同作用。显然,锚杆支护对洞室的加固机理与洞室的空间几何形状有关,而边坡的空间几何形状有别于地下洞室,锚杆加固对边坡的加固作用机理不完全同于其作用于地下洞室。一般认为,在岩质边坡工程中,锚杆起压力墙和组合梁作用。
1、锚杆的压力墙作用
对于锚杆的压力墙机理可以这样分析,当岩质边坡边坡没有明确的滑动面,但岩体被多组节理、层理切割不规则块状,破裂面或呈不连续状,或呈陡峭型、或逆坡向,这种情况下破坏呈塌落、倾倒等坍塌形式,往往层层递进。控制不住塌而不止。这种含软弱结构面的岩体稳定主要由其间结构面的抗剪强度决定。岩质边坡的系统锚杆大大提高了锚固区域破碎岩体的整体性,同时,锚固区域锚杆与岩体共同形成厚度与锚杆深度相近的压力墙,并控制了锚固区外岩体的变形,压力墙因镶嵌在岩体里,其的作用不完全类同于挡土墙或抗滑桩,其主动式的加固机理决定加固后的边坡能“自我”稳定,这也是锚杆加固边坡的优越性之一[4]。
2、锚杆的组合梁作用
对于锚杆的组合梁作用,当岩体含软弱结构面主要为层理或片理,且岩层的产状与岩体坡面相近,结构面间C、值较小,极易发生顺层滑移。使用锚杆加固时,将锚杆与结构面近似垂直方向布置,锚杆的加固大大提高了层理可片理间的抗剪切强度,锚杆起了力学组合梁的铆钉作用。这种情况下,锚杆的加固作用是非常明显的。
4.1.2混凝土作用机理
对于喷射混凝土的作用机理,实验结果(2)表明,不论是完整岩体还是软弱结构面的裂隙岩体,也不论有无锚杆加固,喷射砼都不同程度地对岩体有加固作用(图4—4)。对于裂隙岩体除一般人们公认的高压喷砼浆液渗入裂隙的加固作用外,就单轴压缩试样而言,砼喷层还具有粘结捆绑作用,将软弱面分割离散的岩块粘结成整体,有效地减弱了应力集中现象,从而提高岩体的整体稳定性和强度,同时约束了岩体的变形,从而改善岩体的应力状态,起到加固围岩的作用。
岩质边坡失稳时,主要原因是结构面影响和水的作用,混凝土喷射层有效地控制地表水的渗入和岩体的进一步风化,因此喷射混凝土层对边坡的稳定也起着重要作用。
4.2锚喷加固设计
4.2.1 加固方案
1、加固设计以技术经济合理的稳定坡角、严格控制爆破和综合治水措施为基础;
2、设计采用素喷砼、锚喷和锚喷网三种加固类型;
3、三种加固类型的使用视边坡稳定状况、边破高度和坡角等因素确定;
4、喷砼的作用是防止表面岩体进一步风化及阻止局部小块岩石下滑,钢筋网的设置则是增大喷砼层的抗剪和抗拉强度,同时钢筋混凝土与锚杆共同作用,对边坡起表里共同加固作用;
5、锚杆类型选用砂浆螺纹钢锚杆,经济合理,便于快速施工;
6、对于岩质边坡,加固紧随开挖,要求每挖完一层台阶,迅速加固其产生的边坡,防止边坡产生过大的位移变形。
4.2.2 加固参数选择
锚喷加固的设计参数主要有:锚杆深(长)度,锚杆直径、孔径,锚杆间距,砂浆强度,喷砼的厚度、强度和材料,钢筋网的型号、网格长度等。这些参数均是边坡加固中的重点,它将关系到坡体在开挖后的稳定性。
1、锚杆参数
(1)锚杆长度
根据结构面网络模拟分析和现场的量测,岩体结构面最大间距小于2m,考虑到爆破及锚杆可能与结构面倾斜的因素,以及规范要求的锚固深度为安全系数2-3倍的要求, 锚杆长度为8米。
锚杆长度校核:由岩体结构特征分析知,岩体节理面平均间距所确定的危险和潜在不稳定的岩块宽度为0.5~0.7m,其三倍小于锚杆长度(6-12m),满足校验规则。
(2)锚杆间距
由上所述,岩体结构面最大间距小于2m,确定锚杆的间距为2米。考虑到结构面的片理与节理有近似垂直的关系,确定锚杆的排拒与间距相同,即排拒与间距均为2米,为了更好的发挥锚杆锚固的作用,采用梅花形布置。
(3)最大锚固力
这是最重要的锚杆参数之一。对于锚杆受力的确定,当边坡在侧向压力作用下发生位移时,锚杆中可能会同时产生拉力、剪力与弯矩,受力状态复杂,设计中同时考虑这三种力的作用是很困难的。但有关试验资料表明:锚杆中的剪力和弯矩对边坡稳定所起的作用,与轴向拉力相比,处于次要地位,可略去不计,这就使锚杆加固设计大为简化。
根据锚杆对边坡局部滑块的锚固作用原理,设每根锚杆的最大锚固力P,如下式所示:
式中:[F]=1.4,为安全系数;A =2x2=4m2,即每根锚杆的锚固面积;W=2×2×1×2.7=10.8吨,即每根锚杆承担的岩体重量;C=50kPa,为岩体内聚力(考虑爆破破坏作用);ψ=35°,为岩体节理倾角;φ=24.5°,为岩体节理摩擦角;β=75°,为锚杆与坡面的夹角。得出每根锚杆的锚固力P=3.12t。
(4)直径与孔径及砂浆强度
根据经验类比和施工的方便,锚杆直径设计为32mm,钻孔孔径为80mm,砂浆强度M10。
(5)锚杆锚固力校核
锚固破坏要考虑锚杆与砂浆的结合破坏、砂浆与孔壁的结合破坏、岩体的剪切破坏以及锚杆的拉伸破坏等诸多形式,其中锚杆与砂浆的结合力最小,将其作为校核对象,按公式计算:
算出最小锚固力P’=6.91t,大于设计锚固力P=3.12t。校核证明锚杆设计锚固力满足要求。综合考虑锚固力,6m锚杆大于10t,8m锚杆大于12t。
2、喷射混凝土参数
(1)喷射混凝土厚度
结合该段的岩层情况,根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)要求,喷射混凝土厚度定为10cm;遇局部较为破碎地段,为了提高安全系数,喷射混凝土厚度设计为15cm。
(2)喷射混凝土强度
根据规范要求,喷射混凝土强度定为C20。
(3)喷射混凝土材料
要求使用425以上水泥以及满足有关规范的砂石,配合比为水泥:砂:石=1:2:2,水灰比:0.52。使用的速凝剂必须满足规范要求。
3、钢筋网参数
选用φ6mm钢筋,钢筋网格为20×20cm。
5结论
以锚喷技术为研究对象,通过分析岩质边坡锚喷加固的作用机理,结合具体的工程实例,得出锚喷加固设计方案,应用于高速公路边坡支护工程。研究成果可供其他类型工程参考。
参考文献
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关键词:放坡;稳定性
中图分类号:B819文献标识码: A
1前言
随着中国城市建设的跨越式发展,大规模高层建筑地基基础与地下室、大型地下商场、地下停车场、地铁车站、地下交通枢纽、地下变电站、大型排水及污水处理系统等的建设都面临深基坑工程问题,深基坑工程已成为高层建筑地基基础和城市地下空间开发中的重要环节。由于工程地质与水文地质条件复杂多变、环境保护要求越来越高、基坑工程规模向大面积和大深度方向发展、工期进度及资源节约等开发条件要求日益复杂、基坑支护体系种类繁多、各种施工工艺的联合使用,其复杂程度对深基坑工程的理论研究、设计和施工均提出了诸多挑战性课题,使得基坑工程成为当前工程界的一大技术热点。
2概述
2.1基坑特点
目前我国基坑工程具有以下特点:
(1)建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展;
(2)基坑开挖面积大,长度与宽度有的达数百米,给支撑系统带来较大的难度;
(3)在软弱的土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁;
(4)深基坑施工工期长、场地狭窄,降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利;
(5)在相邻场地的施工中,打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响,增加协调工作的难度;
2.2基坑工程的主要内容[1]
(1)岩土工程勘察与工程调查。
确定岩土参数与地下水参数;测定邻近建筑物、周围地下埋设物(管道、电缆、光缆等)、城市道路等工程设施的工作现状,并对其随地层位移的限值作出分析。
(2)支护结构设计。
包括挡土墙围护结构(如连续墙、柱列式灌注桩挡墙、支承体系(如内支撑、锚杆)以及土体加固等。
(3)基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
(4)地层位移预测与周边工程保护。
(5)施工现场量测与监控。
2.3边坡类型
图2-2边坡类型
2.4放坡开挖适用条件
放坡开挖一般适用于浅基坑。由于基坑敞开式施工,因此工艺简便、造价经济、施工进度快。但这种施工方式要求具有足够的施工场地与放坡范围,基坑周边开阔,相邻建(构)筑物距离较远,无地下管线或地下管线不重要,可以迁移改道。
放坡开挖适用于地基土质较好,开挖深度不深,以及施工现场有足够放坡场所的工程。放坡开挖一般费用较低,有时虽有足够放坡的场所,但挖土及回填土方量大,考虑工期、工程费用并不合理,也不宜采用放坡开挖。
在放坡开挖过程中,为了增加基坑边坡稳定性,减少挖土土方量,常采用简易围护,如在坡脚采用草袋装土或块石堆砌挡土或在坡脚采用短桩隔板围护等。
开挖深度超过4-5m时采用分级放坡;地下水位较高或单一放坡不满足基坑稳定性要求时,宜采用深层搅拌桩、高压喷射注浆墙等措施进行截水或挡土。对基坑边土体水平位移控制要求较高,或软塑至流塑状土质不宜采用此法开挖。常用边坡型式如图2-3所示:
图2-3常用边坡型式
2.5边坡稳定性计算
确定边坡坡度及坡形可采用的方法有:
(1)查表法
当无经验、且土质均匀良好、地下水贫乏、无不良地质作用和地质环境条件简单时,边坡坡率允许值可按规范查表确定。
(2)工程类比法
该法是通过全面分析比较拟开挖基坑和已有的放坡开挖基坑工程两者在场地岩土性质、地下水特征、邻近环境、施工条件等方面的相似性,从而对拟开挖基坑边坡的稳定性做出评价和预测,并以此选定合理安全的边坡坡度。一般说,该法比较可靠,但只有在相应条件基本一致的情况下才可引用。
(3)采用塑体假定的计算方法
包括极限平衡法,极限分析法和滑移线法。极限平衡法常用的有图解法和条分法。条分法根据对土条间作用力的假定不同有许多种不同的分析方法。常用的用费伦纽斯法和简化毕肖普法。《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)规定对基坑开挖各工况进行整体稳定性验算,整体滑动稳定性可采用圆弧滑动条分法进行验算,其整体稳定性应符合下列规定((图2-4):
图2-4 圆弧滑动条分法整体稳定性验算
2.6土坡坡面的防护
根据工程特性、基坑所需的施工工期、边坡条件及施工环境等要求,常用的坡面防护方法有:塑料薄膜覆盖,水泥砂浆抹面,砂(土)包叠置,挂网(钢丝网或铁丝网)抹面或喷浆等。[2]
2.7 环境保护[3]
由于边坡稳定失控引起的事故波及面大,特别是在软土及地质复杂挖深较大的基坑场地,一旦发生边坡失稳,则补救困难,受损严重。因此放坡开挖基坑工程必须把握场地地质条件,确保设计、施工、监测、维护各环节严格按技术要求实施,并从下列几方面考虑工程环境要求。
1.控制影响范围
当基坑挖深大于5~7m时,在两倍坑深的水平范围内宜无主干道、生命线工程及重要的建(构)筑物。
2.足够的边坡稳定系数
在软土及地质条件复杂的基坑边坡应选用较大的稳定系数值。
3.控制基坑暴露时间
应尽量减少基坑暴露时间。对超过半年以上的边坡,施工时必须采取坡面防护措施,并应在周边宽为一倍坑深的地面范围予以水泥砂浆抹面或做混凝土地面。
2.7 施工监测
在基坑放坡开挖过程,做好变形、地下水和应力应变监测。
放坡开挖基坑工程必须把握场地地质条件,确保设计、施工、监测、维护各环节严格按技术要求实施。
3 实例应用
3.1工程概况图为新梗雨水泵站进水箱涵基坑围护设计施工图。
拟建工程场地位于南京河西地区,雨水泵站进水箱涵总长250m,基坑平均开挖深度约3.5~3.8m。本工程周边为空地,无管线及地下构筑物需保护。
3.2土层参数
基坑支护计算所用土层参数如表3-1:
表3-1土层参数表
层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角 粘聚力 内摩擦角
(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 水下(kPa) 水下(度)
1 素填土 1.50 18.4 8.4 10.00 9.00 10.00 9.00
2 淤泥质土 11.00 17.6 7.6 12.00 7.80 12.00 7.80
3 粉土 9.70 17.9 7.9 --- --- 11.00 6.70
4 粉砂 12.50 19.7 9.7 --- --- 5.00 32.90
3.3 支护方案
本工程基坑采用明挖法施工,场地整平标高为6.4m,基坑开挖深度约为3.5~3.8m。根据开挖深度、周边环境和土层情况,基坑支护方式为大放坡,设置为一级边坡,边坡坡率取1:2。基坑护面采用C20喷射混凝土+钢筋网,厚度80mm,钢筋网为φ6@200x200。
3.4地下水处理方案
(1)基坑内采用集水坑+明沟疏干坑内地下水;
(2)基坑外侧在场地允许条件下尽可能设置散水面层;并布设排水沟对地表水统一疏排。
图3-1基坑支护横断面图
3.5计算结果
图3.2 条分法圆弧滑动稳定性验算
表3-2条分法圆弧滑动稳定性验算结果
道号 整体稳定 半径 圆心坐标 圆心坐标
安全系数 R(m) Xc(m) Yc(m)
1 15.877 1.146 6.653 4.444
2 1.727 3.288 6.525 4.966
3 1.212 7.672 3.867 6.626
4结语
通过工程实例分析可知,对于地下窒开挖深度为3~5m、场地比较空旷的基坑工程来说,可以考虑用放坡开挖来进行施工,这种施工方法技术可行、安全可靠、经济合理。
参考文献