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深基坑边坡喷锚支护(工程实例)

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喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡土的结构强度和抗变形刚度,减小土体侧向变形,增强边坡的整体稳定性。在开挖形成的坑壁中,设置一定长度和密度的锚杆体,锚杆体与喷射混凝土层结构形成柔性支挡体系。挡土体系与坑壁原位土体牢固的结合在一起共同工作,形成在机理上属于主动制约机制的支护类型。

1、总述:

1.1 概述

喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡土的结构强度和抗变形刚度,减小土体侧向变形,增强边坡的整体稳定性。如:成都市沙河污水处理厂工程,位于成都市跳蹬河北路,与四川制药厂,成都市火电厂相邻。由于该工程处于城区,施工场地狭窄,其中提升泵房基坑开挖深度深达13.4 米,必须采用有效的支护措施以稳定基坑壁,确保基坑施工的安全, 根据场地地质资料、基坑开

挖深度、场地周围环境条件以及工期的要求,决定采用喷锚支护的方案。

1.2 工程地质情况

施工区域属岷江水系Ⅰ级阶地,地形平坦,根据四川省地质勘察院提供的《成都市沙河污水处理厂岩土工程勘查报告》,场地的地层自上而下主要为:

⑴杂填土:结构性差,质地疏松,层厚约0.80~3.20m;

⑵粘土:可塑~硬塑,层厚约0.30~6.20m;

⑶粉土:稍密,层厚约0.50~3.20m;

⑷卵石:松散~稍密、密实,顶埋深在494.09~492.06m。

拟建场地地下水为孔隙潜水,第四纪卵石层为主要含水层,河水及大气降水为主要补给源,勘察期间测得该场地地下水静止水位埋深为5.10~7.00m。本场地内地下水渗透系数采用k=20m/d。

2、喷锚支护方案设计

2.1 设计依据

本工程依据以下文件和工程经验进行设计

①《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ86-85)

②《土层锚杆设计与施工规范》(CECS 22-90)

③《成都市沙河污水处理厂岩土工程勘察报告》(四川省地质工程勘察院)

2.2 喷锚支护的可行性

喷锚支护是以新奥法为理论基础。在开挖形成的坑壁中,设置一定长度和密度的锚杆体,锚杆体与喷射混凝土层结构形成柔性支挡体系。挡土体系与坑壁原位土体牢固的结合在一起共同工作,形成在机理上属于主动制约机制的支护类型。

2.3 喷锚支护设计概要

本工程于基坑东西侧设计为喷锚支护,喷锚支护设计为两大部分,即锚杆设计和面板设计。根据成都市地质工程勘察院提供的岩土工程勘察报告,结合场地环境条件,本次支护设计按以下参数考虑:

坑顶超载:按q=10KN/m2 考虑土体结构模型和力学参数:

素填土: 2.0m, γ=17KN/m3, C=5KPa, Φ=15°

粘性土层: 5.0m, γ=19.5KN/m3, C=45KPa, Φ=20°

粉土土层: 1.40m, γ=19.0KN/m3, C=45KPa, Φ=20°

卵石层: 6.0~14m, γ=20KN/m3, C=5KPa, Φ=35°

坑顶位移: 控制坑顶位移不大于20mm。

2.3.1 锚杆设计

2.3.1.1 锚杆直径及成孔方式

结合成孔及灌浆设备,锚杆采用钻神ZSTD-150 型气动冲击锚杆机将Φ48 钢管击入土层及卵石层中,[email protected]*4 角钢段形成倒刺,[email protected],压浆孔与角钢一一对应,以防止在锚杆打入土体过程中压浆孔堵塞.

锚杆加工要点:

(1)、材料均采用3#钢,钢管d=48,壁厚3.5mm;焊条T42。

(2)、管尖加工:管端剖口后,用22 钢筋焊制,尖端热镀并淬火。

(3)、压浆孔应光洁,必须用台钻加工。

2.3.1.2 锚杆长度、杆筋、间距及布置方式

锚杆设计为全摩擦型锚杆。采用正方形布置。以上设计参数见表1 及喷锚支护结构图。

2.3.2 面层形式

面层采用喷射混凝土与钢筋网组成钢筋混凝土板结构;喷射混凝土采用细石混凝土,配比为水泥:砂:石=1:2:2,水泥为P.O32.5 水泥,喷射混凝土强度等级C20,喷射混凝土支护面层厚度为90mm;

[email protected],为了增加面板的整体强度,横向设1Φ16Ⅱ级钢筋加强筋、纵向设1Φ16Ⅱ级钢筋加强筋,纵横向加强筋与锚杆焊接。加强筋沿锚杆呈双向布设,纵横间距同锚杆间距见表1 并在基坑顶边设一宽1000mm 的混凝土散水护面。

表1

排数   长 度(mm)倾角  杆 筋     SX  SY  联 结 方 式

第一排 14.00      12° Φ48 钢管  1.5  1.5  2Φ16 钢筋焊接

第二排 12.00      12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第三排 10.00      12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第四排 9.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第五排 8.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第六排 6.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第七排 5.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第八排 4.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.3  2Φ16 钢筋焊接

第九排 3.00       12° Φ48 钢管  1.5  1.4  2Φ16 钢筋焊接

注:1、所有加强筋均为Φ16。 2、锚杆注浆,浆     体水灰比0.6:1,注浆压力0.5-1.0Mpa。

3、必须准确查明锚杆范围内市政管网的分布深度和范围。 4、SX 为横向间距,SY 为纵向间距。

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3、喷锚支护施工工艺流程

3.1 施工工艺流程

清理壁面—— 喷第一层混凝土—— 锚杆施工—— 披挂钢筋网 ——焊加强筋 ——锚杆注浆-——  喷第二层混凝土 ——混凝土养护

3.2 基坑开挖与喷锚支护施工工序:

工程开工——施工准备技术交底——测量放线施工降水——第一层土方开挖(地表以下4m)第一层喷锚支护施工——变形监测——第二层土方开挖(2.5m)第二层喷支护施工——变形监测——分层开挖及喷锚支护完毕——工程验收

3.3 施工方法及技术措施

3.3.1 坡面整修

由于基坑开挖后,基坑边坡局部松散且不平整,故必须将松散的土质清除干净并将基坑边坡修整顺滑,在适当位置设置泻水孔,便于喷锚作业。

3.3.2 喷射混凝土作业

(1)喷射作业前必须对机械设备,风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。

(2)喷射混凝土之前,先在基坑边坡表面喷射水泥素浆,以确保喷射混凝土与基坑边坡之间的良好粘结。

(3)埋设控制喷射混凝土厚度的标志,以确保混凝土喷射的厚度。

(4)喷射作业应分段分片依次进行。喷射顺序自上而下;按地形条件和风向从左至右,或从右至左依次进行。

(5)喷射完第一层混凝土后才施工锚杆及挂设钢筋网。第一层混凝土的厚度为3~4cm。喷头与受喷面应垂直,宜保持0.6~1.0m 的距离。第二层喷射混凝土应在第一层混凝土终凝后进行。若终凝1h 后

再进行喷射时,应先用水清洗喷层表面。第二次喷射时必须保证厚度和表面的光感。混凝土喷射24 h后浇水养护,以保证混凝土质量。

(6)喷射时,应控制好水灰比,保持混凝土表面平整,呈湿润光泽,无干斑或滑移流淌现象。

(7)喷射机设置在地面平整的地方。

3.3.3 锚杆钻孔及注浆

结合成孔及灌浆设备,锚杆采用钻神ZSTD-150 型气动冲击锚杆机将Φ48 钢管击入土层及卵石层中.采用压力泵将1:1 的水泥砂浆注入锚杆孔。要保持0.4 MPa 的工作压力。

3.3.4 挂网

(1)先将圆盘钢筋(φ6.5)调直,按边坡形状尺寸取料加工,按网孔20 cmX20cm 的规格编织好钢筋网,分布要均匀,绑扎要牢固。

(2)编好钢筋网后,与锚杆交接处用φ16 钢筋与锚杆焊接牢固,以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。

(3)钢筋网必须紧贴混凝土表面,以保证钢筋网保护层厚度。

3.3.5 养护

(1)当最后一次喷射的混凝土终凝2h 后,立即喷水养护,每天至少喷水四次。养护时间一般不得少于7d。

(2)在终凝后第一次喷水养生时,压力不宜过大,以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。

(3)气温低于+5 ℃时,不得喷水养护。

(4)在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象,应分析原因、采取措施进行修补,以防后患。

4、主要机具设备

ZSTD-150 型气动冲击锚杆机 4 台

12M3 空压机 2台

灌浆泵 1 台

制浆机 1 台

钢筋切割机 1 台

电焊机 1 台

喷射机 1 台

5、安全质量保证体系

5.1 质量、安全保证体系

(1)严格施工质量管理,重点加强成孔质量、灌浆质量、挂网质量和喷射混凝土质量,实行当班作业人员自检、互检,设质检员负责专检;项目经理抽检的质量控制管理制度。

(2)加强原材料质量检查,合格后方可使用。

(3)严格按有关施工规范和验收规程操作。

(4)施工时设专职安全员,严格执行有关安全法规和安全操作规程。

(5)技术安全组由监测工程师和技术负责人组成。对基坑开挖实施动态监测,以便在必要时及时采取补救措施或修改原设计方案。

(6)严格控制每次开挖深度根据土质及现场的具体情况每次开挖深度2.0~2.5 米,严禁超挖。

(7)随时对地下水降水状况实施监控,以免水位回升,导致喷锚支护体系的破坏。

5.2 特殊情况下的技术处理措施

特殊情况下是指地下水位的突然回升,坑顶区域地面荷载的突然大量增加,坑顶位移>25mm,开挖深度大于设计深度等超过设计条件的情况。若出现以上情况需立即采取以下措施:

(1)卸荷:即保证坑顶荷载不超过设计值;

(2)停挖或回填:保证每次开挖深度和总开挖深度不超过设计值;

(3)排水:包括立即降低地下水位和加强地表排水系统的建立,或增加喷射混凝土面层的排水孔数量;

(4)补强:当坑顶荷载不可避免或坑顶位移大于25mm 时,应立即停止开挖土方,并在位移过大区域增加锚杆和加强筋,加强喷射混凝土面板的刚度。

5.3 安全技术措施

施工监测体系的建立是为保证喷锚支护体系的安全,并提供动态数据作为方案修改的依据。包括三个部分:

(1)、基坑每次开挖深度的控制。

(2)、地下水位的动态监测。

(3)、本基坑侧壁安全等级为二级,基坑护壁施工应进行变形监测,确保基坑及周边安全。

A、监测项目

包括支护结构的水平位移、周边建筑物变形、地下水位测量等。

B、监测方法

支护结构的水平位移、周边建筑物变形采用全站仪,地下水位采用钢尺测量。

C、测量精度要求及监控报警值

支护结构的水平位移变形测量精度为1mm,地下水位测量精度为5cm。支护结构的水平位移变形监控值为20mm,报警值为30mm;地下水位的报警值为200mm。

D、监测点布置及监测周期

支护结构的水平位移监测点4 个;地下水位监测点2 个,布置于2 口降水井上。各监测项目在基坑开挖前应测得2 次初始值;各层土方开挖完成后各测一次,基坑支护完成至地下室修建至±0.000 时应

每周监测1 次,地下水位达到设计要求前每天测量1 次,达到设计要求后每两天测量1 次。

5.4 喷锚支护结构图

6:效果检查

该喷锚支护体系通过在成都沙河污水处理厂提升泵房深基坑的施工中的检验,效果良好,从开始施工到基坑回填,各项监测结果表明,此支护体系满足深基坑施工的安全技术要求。

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