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篇1
土釘支護法:以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度,變土體荷載為支護結構體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速噴向土層表面,在噴層與土層間產生“嵌固效應”,并隨開挖逐步形成全封閉支護系統,噴層與嵌固層同具有保護和加固表層土,使之避免風化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落,以及隔水防滲作用。土釘的特殊控壓注漿可使被加固介質物理力學性能大為改善并使之成為一種新地質體,其內固段深固于滑移面之外的土體內部,其外固端同噴網面層聯為一體,可把邊壁不穩定的傾向轉移到內固段及其附近并消除。鋼筋網可使噴層具有更好的整體性和柔性,能有效地調整噴層與土釘內應力分布。土釘主動支護土體并與土體共同作用,具有施工簡便、快速及時,機動靈活、適用性強、隨挖隨支、安全經濟等特點。其工期一般比傳統法節省30-60d以上,工程造價低10%-30%,支護最大垂直坑深目前已達到21.5m,建成淤泥(局部雜填土)基坑深達10m。該方法不僅能有效地用于一般巖土深基坑工程支護,而且通常還采用一些其他輔助支護措施,能有效地用于支護流砂、淤泥、復雜填土、飽和土、軟土等不良地質條件下的深基坑。此外,它還能快速、可靠、經濟地對采用傳統法或改良法施作的將要或已經失穩的基坑進行搶險加固處理。
土釘支護似乎與加筋土和錨桿等擋土結構一樣,然而土釘支護在結構施工等方面與加筋土和錨桿有許多不同點。
首先,土釘支護與加筋土邊坡或擋墻不相同,主要表現在:施工方法不同。土釘支擴從上到下分布進行修建,邊開挖邊支護,充分利用原狀土的強度。加筋土結構由下到上分層填土構筑,填料可以選擇,密實度和強度可以控制;加筋體最大拉力的變化規律不同。在加筋土結構中,一般處于下部的筋體受力最大。在土釘支護結構中,一般介于中部的土釘受力最大,上部和底部的土釘受力較小;變形性能不同。土釘支護最大位移發生在支護邊坡頂部或接近頂部,加筋土結構的最大位移在底部。
其次,土釘支護與錨桿支護或擋墻也不相同,主要在于:各部分的受力和作用不同。錨桿支護或擋墻中的錨桿一般都有錨固段和自由段,利用滑動面以外的錨固段提供抗力,設置錨桿一般要施加預應力,自由段受到均勻的拉力作用,通過錨座傳遞到坡面的擋土構件上,擋土構件的剛度較大,主要通過受彎矩提供抗力,是主要的受力部件之一。土釘設置后一般不施加預拉力,只是在土體發生微小變形后才被動受力,受力的大小沿土釘延長的分布不均勻,中間大兩邊小,所作用在面層上的力較小,噴射混凝土面層不是主要受力部件,其作用是穩定開挖面上的局部土體,防止崩落和受到侵蝕;設置密度不同。在錨桿支護中,單位支護面積上設置的錨桿數量通常較少,對每根錨桿的施工精度和要求都十分嚴格。在土釘支護中,支護面上土釘排列得較密,對單個土釘的施工精度和質量要求相對較低;設計長度不同。在錨桿支護中,設計要求每根錨桿都要達到要求的抗力,所以錨桿的錨固段需要深入到穩定的土層中,設計長度較長。在土釘支護中,土釘排列較密,數量眾多,與周圍土層共同作用,能夠保持加固區土體的自身的穩定,并抵抗加固區以外的土壓力的作用,設計長度較短。當然,錨桿有許多種類,也有不加預應力、長度比一般的土釘還要短,但這種錨桿主要用于隧道或地下工程的噴錨支護上,長度比一般的土釘還要短,常用只有2-4m。
2土釘支護的構造與施工
2.1土釘構造
2.2.1結構組成
土釘支護是以土釘作為主要受力構件的邊坡支護技術,它由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層和必要的防水系統組成。
2.1.2結構材料
鋼材:鋼筋的種類、型號及尺寸規格應符合設計要求,宜采用H級或工H級鋼筋,鋼筋購進后應妥善保管,防止銹蝕,制作時應調直、除銹、除油,應進行物理力學性能或化學成份分析試驗,焊接用的鋼材,應作可焊性和焊接質量的試驗檢測其焊接強度應大于材料整體強度;
水泥:采用普通硅酸鹽水泥,標號P032.5,必要時采用抗硫酸水泥,不得使用高鋁水泥。水泥應符合現行水泥標準的規定要求,必須有制造廠的試驗報告單、質量檢驗單、出廠證等證明文件,并按其品種、標號、試驗編號等進行檢查驗收并取樣檢驗,按檢驗結果合理使用。袋裝水泥在儲運時應妥善保管、防雨、防潮,堆放在距離地面一定高度的堆架上,嚴禁拋摔和損壞包裝袋,嚴禁使用受潮或不同標號品種混雜的水泥。
骨料:石料和砂料(瓜子片、中細砂)應有檢驗報告單,石料的檢驗方法和質量標準按JGJ53-92,砂料的檢驗方法和質量標準按JGJ52-92。粒徑小于2mm的中砂,砂的含泥量按重量計不大于3%,粒徑小于12mm碎石或瓜子片,含泥量按重量計不大于3%。
拌合用水:水中不含有影響水泥正常凝結硬化的有害雜質,不得含油脂、糖類及游離酸等;污水、PH值小于4的酸性水和含硫酸根離子超過水重1%的水均不得使用;使用自來水或清潔的天然水作拌合用水,可免作試驗。
速凝劑:所用速凝劑為J85、711或紅星1號,應有專人負責掌握,添加重量為水泥重量的3%,噴射時由機器自動添加。
焊條:采用THJ422。
混凝土配合比:噴射混凝土的配合比除應達到設計標準強度外,還應滿足施工工藝要求,配合比為1:0.4:2:2(水泥:水:砂:瓜子片),瓜子片的最大直徑不大于12mm.
注漿配合比:一次注漿采用1:1水泥砂漿,二次注漿采用水灰比為0.5的純水泥漿,水泥砂漿與水泥純漿必須攪拌均勻,一次拌和的漿必須在初凝前(一般為2h)用完。
早強減水劑:根據工程性質,采用不同類型的早強劑,常用紅星四號、3F、NC、NNOF、NS2-1等。
2.1.3土釘及鋼筋網制作
土釘制作尺寸允許偏差:長度±100mm,彎曲度鋼筋制作要求:鋼筋使用前應調直并清除污垢,鋼筋網宜在噴射一層混凝土后鋪設,鋼筋與坡面的間隙不宜小于20mm,鋼筋網宜采用綁扎,鋼筋網與土釘應連接牢固,鋼筋網外側宜用加強筋固定在土釘上。
2.1.4排水系統
土釘支護宜在排除地下水的條件下進行施工,應采取恰當的排水措施,包括地表排水、支護內部排水以及基坑排水,以避免土體處于飽和狀態并減輕作用于面層上的靜水壓力。
基坑四周支護范圍內的地表應加修整,構筑排水溝和水泥砂漿或混凝土地面防水地表降水向地下滲透。靠近基坑坡頂寬2-4m的地面應適當墊高,并且里高外低,便于徑流遠離邊坡。在支護面層背部應插入長度為400-600mm,直徑不小于40mm的水平排水管,其外端伸出支護面層,間距可為1.5-2m,以便將噴射混凝土面層后的積水排出。為了排除積聚在基坑內的滲水和雨水,應在坑底設置300mm×300mm排水溝,通至600mm×600mm×600mm集水坑。排水溝應離開邊壁0.5-1m,排水溝及集水坑宜用磚砌并用砂漿抹面以防止滲漏,坑中積水應及時抽出。
2.2土釘支護施工組織
為了確保土釘支護施工的質量和進度,現場設立由三名人員組成的工程技術組:一名總負責人,一名工程技術負責人,一名質量安全負責人。
現場設四個作業班:
一班:土釘加工、焊接、制作鋼筋掛網;
二班:專門機械成孔班;
三班:注漿。自孔內注入一次水泥砂漿,在PVC管內作二次注漿;
四班:噴射混凝土班;
各班組做到分工不分家,必須互相配合,精心施工。
工藝流程詳見圖2。
3復合土釘支護受力機理
3.1復合土釘受力機理
在土釘支護體系中,土釘是重要的受力構件,土釘的作用將作用于面層或水泥土樁上的水、土壓力,通過土釘與土體的磨阻力傳遞到穩定的地層中去,類似于土層錨桿;通過密而短的土釘將支護后土體的變形約束起來,形成由土體、注漿體及土釘組成的復合土體,復合土體類似于重力式壩受力。這種作用類似于加筋土擋支護;不管用什么形式施工的土釘(鉆孔法、打入法和頂入法),土釘通道都是注漿孔,該注漿不僅形成了土釘擋墻與地層之間的摩擦帶,同時以劈裂、滲透及壓密注漿的形式加固了支護后土體,這種作用類似于壓密注漿機理。
3.2土釘的受力過程
量測表明,土釘的受力過程可分為三個階段:
第一階段:土釘安設的初期,完成注漿但注漿體與土層之間的粘結尚未形成,這時該土釘基本不受力。
第二階段:注漿體將土釘粘結于地層中,隨著開挖深度的增加,土釘逐漸產生拉力,并將拉力集中在與面層粘結的部位,這時內力分布類似于無自由變形段的土層錨桿靠近面層處拉力最大,往后逐漸減小。
第三階段:開挖足夠深度,土釘的大部份處于滑裂范圍之內。這時土釘內力表現為中間部位(近滑裂面)最大,兩端最小。力的分布類似于加筋土擋墻中的拉筋。
4結束語
土釘支護技術能有效調用土體自身的強度和自身的穩定性,是提高巖土工程穩定性和解決復雜巖土工程穩定問題最經濟最有效的之一。盡管土釘支護技術從設計計算理論到施工工藝,尚有若干探討改進和完善處;盡管理論落后于實踐的情況十分突出,尚需編制可供遵循的設計、施工規范;盡管許多專業設計、建設及管理工程技術人員仍處在邊實踐邊學習階段,但伴隨著良好社會環境與經濟體制的發展,土釘支護技術以其顯著的造價、經濟、施工工藝等方面的優點,除廣泛的應用于一般土層和軟土支護外,還將大量地運用于流砂、復雜填土、強膨脹土和砂礫等不良土層中,那些待解決的問題也必將在廣大工作者的努力中為人們探知!
參考文獻:
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篇2
土釘墻是在新奧法的基礎上基于物理加固土體的機制,在上個世紀70年代從德國、法國及美國發展出來的支護方式。上個世紀80年代早期在礦山邊坡支護中我國采用了這種方式,隨后土釘墻支護法在基坑支護得到了大量應用。土釘墻的組成成分為被加固土、放置于原位土體內的細長金屬桿件與在坡面附著著的混凝土面板,最終實現重力式支護結構。將一定長度及密度的土釘設置在土體內,通過土釘和土一起完成作業,進而將原位土的強度、剛度進行有效提升。這種支護技術主要應用于12米以下的基坑開挖深度,如地下水位在坑底以上時,必須根據實際施工要求,進行有效排水與截水施工。
一、土釘墻支護深基坑的作用
1、應力傳遞與擴散作用
當荷載增大到一定程度后,邊坡表面和內部裂縫己發展到一定寬度,此時坡腳應力最大。這時下層土釘伸入到滑裂域外穩定土體中的部分仍能提供較大的抗力,土釘通過其應力傳遞作用,將滑裂面內部應力傳遞到后部的穩定土體中,并分散在較大范圍的土體內,降低應力集中程度。在相同的荷載作用下,經過檢驗:被土釘鎖加固的土體在內部的應變水平比其他素土邊坡土體內的應變水平要降低了很多,這種情況帶來的優勢就是對開裂區域的形成與發展產生了明顯的阻礙效果。
2、箍束骨架作用
土釘與同作用,土釘自身的剛度和強度以及它在土體內的分布空間所決定的,它具有制約土體變形的作用,使得復合土體構成一個整體結構。
3、坡面變形的約束作用
在坡面上設置的與土釘連成一體的鋼筋混凝土面板是發揮土釘有效作用的重要組成部分。面板提供的約束取決土釘表面與土的摩阻力,當復合土體開裂擴大并連成片時,只有開裂區域后面的穩定復合土體產生摩阻力。
4、分擔作用
在復合土體內,土釘有較高的抗拉、抗剪強度和抗彎強度,當土體進入塑性狀態后,應力逐漸向土釘轉移。當土體開裂時,土釘分擔作用更為明顯。土釘內產生相應的彎剪、拉剪等復合應力,于是就會導致土釘體外裹漿體碎裂、鋼筋屈服的結果。
二、土釘墻施工技術在建筑工程深基坑支護中的應用
隨著我國建筑工程事業發展速度的不斷提升,為確保建筑工程深基坑施工的質量,施工企業必須重視其施工工藝,規范施工流程,只有這樣才能提高工程的整體質量,實現其經濟效益。
1、鉆設釘孔。選用土釘成孔的方式進行基坑支護作業,其成孔工具為洛陽鉆機,將其孔徑設置為80毫米,深度應確保其超過土釘長度100毫米,成孔傾角為15度。每鉆進1米,并進行傾角地測量,避免偏向等情況的出現。
2、土釘安裝。與本工程基坑土釘墻支護設計需求相結合,進行土釘的制作,確保其長度在設計長度以上。每隔1.5米進行一組土釘的設置,選用搭焊連接的方式進行土釘連接,焊縫高度控制在6毫米,把土釘在成孔作業后設置在孔內。
3、注漿。選用孔底注漿法進行土釘墻基坑支護注漿作業,其作業流程為在孔底插入注漿管,確保管口與孔底之間距離200毫米,注漿管應同時進行注漿與拔出作業,確保注漿管底能夠在漿面以下,確保注漿過程中可以順利從孔口流出,并將止漿閥設置在孔口,選用壓力注漿的方式進行施工,確保水泥漿強度為M20,注漿壓力控制在1到2Mpa之間。
4、掛鋼筋網并與土釘尾部焊牢。選用鋼筋網進行土釘墻面施工,將其間距定為200毫米,在坡面上通過人工的方式進行綁扎鋼筋的作業;搭接坡面鋼筋的長度需在300毫米左右,隨后順著土釘長度方向在土釘端部兩側進行短段鋼筋的焊接作業,同時在面層內將相近土釘端部通長加強筋進行連接及焊牢。
5、安裝泄水管。土釘墻基坑支護的泄水管制作應選用用PVC管作為主要材料,泄水管長度必須在450毫米以上,并在管附近進行鉆孔作業,孔數應控制在5到8個,隨后在管外側進行尼龍網布的包裹作業。泄水孔縱橫距離定為2米,布置形狀為梅花型并確保安裝的牢固性。
6、復噴表層混凝土至設計厚度。選用噴射混凝土方式進行土釘墻施工,其設計強度必須在C20左右,其厚度應控制在80毫米。第一,選用干拌方式,混合料攪拌時必須遵循相應的配合比進行施工,混凝土噴射施工過程中根據實際情況,可以將水泥重量為5%噴射砼速凝劑摻加到里面。在開挖土方、修坡施工后,及時完成土釘錨固作業,結束焊接鋼筋網施工后,必須及時進行噴射混凝土作業。選用分層噴射的方式,由下到上的方式進行噴射混凝土作業。第一層噴射厚度應控制在4厘米到5厘米之間,確保其不出現掉漿現象后,進行第二層混凝土再噴射作業,直至其厚度符合設計規定。
三、土釘墻施工技術的質量控制
1、護筒中心和樁中心的偏差不能超過5cm,埋深不能低于1m,泥漿的比重最好控制在1.1~1.2,孔底沉渣的厚度不能超過15cm;鋼筋籠安放位置準確,鋼筋連接滿足規范要求;水下澆筑混凝土施工需要連續作業,保證導管埋入混凝土內深度不小于2米,速度適宜,避免堵管或鋼筋籠上浮,同時樁頭超灌1米。灌注樁混凝土養護完成后,按照相關規范和設計要求進行質量檢測,確保質量合格。
2、土層錨桿在開挖的深基坑墻面或者尚未開挖的基坑立壁土層鉆孔,在達到要求的深度后再次擴大孔的端部,一般形成柱狀。實施錨桿支護技術施工,主要將鋼筋、鋼索或者其它類型的抗拉材料放入孔內,然后灌注漿液材料,令其和土層結合成為抗拉力強的錨桿。這樣的支護技術能夠讓支撐體系承受很大的拉力,有利于保護其結構穩定,防止出現變形,同時還具有節省材料、人力,加快施工進度。
3、在深基坑支護完成后的施工期間,無坑壁坍塌問題出現,通過儀器對周圍建筑物進行監測,無明顯的變形現象出現。混凝土灌注樁和錨桿支護能夠保證該工程的順利進行,并且保障周圍的建筑物的安全,因此實施深基坑支護施工方案是可行的。
四、結束語
綜上所述,建筑工程是關系到國民經濟增長的重要工程,隨著我國房地產事業發展速度的不斷加快,其建設要求也不斷提升,土釘墻施工技術作為建筑工程施工的重要技術之一,其施工工藝選擇的科學性、合理性將直接關系著整個工程的質量,關系到人們的生命安全。只有確保其施工工藝的規范性,充分掌握其技術要點,才能有效提升其整體質量。
參考文獻:
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土釘墻支護法,以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度,變土體荷載為支護結構體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速噴向土層表面,在噴層與土層間產生“嵌固效應”,并隨開挖逐步形成全封閉支護系統;噴層與嵌固層同具有保護和加固表層土,使之避免風化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落,以及隔水防滲等作用。土釘的特殊控壓注漿可使被加固介質物理力學性能大為改善并使之成為一種新地質體,其內固段深固于滑移面之外的土體內部,其外固端同噴網面層聯為-體,可把邊壁不穩定的傾向轉移到內固段及其附近并消除。鋼筋網可使噴層具有更好的整體性和柔性,能有效地調整噴層與土釘內應力分布。
2 土釘墻邊坡支護的機理
土釘墻加固與傳統的護坡和擋土墻支撐機理不一樣,土釘墻在邊坡的一定范圍內形成了一個加固區,由于很密的土釘錨桿的作用,滑移面不可能出現在加固區,只能產生于非加固區,從而使滑移面遠離邊坡,達到穩定邊坡的目的,加固區的整體穩定,包括加固區抗傾覆與抗滑移問題,用增加加固區的寬度和底排土錨桿打成向下傾斜穿過滑移面等措施來解決,土釘墻通過下述幾個方面的綜合作用使邊坡周邊土體形成加固區。
2.1 錨固作用
密布的錨桿與砂漿柱體相結合對周圍土體產生有效的錨固作用,限制了砂漿柱體周圍的土體變形。①土釘不需要施加預應力,而是在土體發生變形后使其承受拉力工作;②土釘支護在邊坡中比較密集,起到了加筋的作用,提高了土的強度,為被動受力機制。由于土釘在全長范圍內與土體接觸,其荷載傳遞沿整個土體進行。
2.2 土釘漿孔對土體的擠密作用
由于土釘錨桿的密度比較大,擠密作用的影響也較大,使加固區的土體比非加固區土體密度大。密集的土釘與土釘之間土形成復合土體,其結構類似重力式擋土墻,個別土釘的破壞不會使整個結構的功能完全喪失。
2.3 護坡作用
土釘墻的面層不是主要受力結構,其主要作用在于保持土體的局部穩定性。在公路邊坡治理中,土釘墻的面層還起到防止沖刷、防止雨水滲入坡體影響邊坡穩定性的重要作用。
2.4 土釘受力及規模
一般錨桿長度在15~45m之間,直徑較大,錨桿所承受的荷載可達400kN以上,某些預應力錨索設計荷載更可達3000kN。其端部的構造較土釘復雜,以防止面層沖切破壞;而土釘長度一般為3~10m,漿體直徑100 mm左右,一般不提供很大的承載力。單根土釘受荷一般在100kN以下,面層結構較簡單,利用小尺寸墊板及掛網噴射混凝土即可滿足要求。
目前國內土釘支護結構主要用在建筑基坑支護上,用于公路邊坡支護的較少。這主要是因為基坑深度不大,一般不超過20m。但是山區,道路路塹邊坡很高,原來的力學平衡破壞嚴重,產生的滑坡推力每延米可達1000kN以上,采用土釘支護結構則難以滿足要求。對于一些滑坡推力小的土石質路塹邊坡,仍可采用土釘支護,既節省投資,也能縮短工期,具有明顯的優勢。一些缺乏穩定性的高路堤或擋土墻也可以采用土釘支護加固,但還有待于我們改進土釘支護技術,使其優點發揮在整個邊坡支護中。
3 土釘墻邊坡支護的施工材料及機具
3.1 原材料
土釘鋼筋使用前應拉直、除銹、涂油;選用P·032.5普通硅酸鹽水泥;采用干凈的中粗砂,含泥量小于5%;采用干凈的圓礫,粒徑2~4 mm;使用速凝劑,應做與水泥相容性試驗及水泥漿凝結效果試驗。
3.2 施工機具
土釘成孔機具根據土質和現場環境條件選用(沖擊鉆、螺旋鉆、風槍或洛陽鏟等)能完成設計要求的有效機具;注漿泵選用孔口壓力大于0.1MPa的泥漿泵;混凝土噴射機應密封良好,輸送連續均勻,輸送水平距離不小于60m,垂直距離不小于10m;空壓機應滿足噴射機工作壓和耗風量的要求;攪拌方法采用現場人工拌和或混凝土攪拌機攪拌。
4 土釘墻邊坡支護的施工工藝
土釘墻的施工流程為:挖土整理坡面初噴打孔眼插桿灌注掛網復噴。
4.1 開挖整理坡面
土釘支護是分層進行的,因此挖土深度不能超過設計深度,同時要保證坡角達到設計要求的78°~80°,坡面平整光滑,坡角未達到設計要求的則要進行專門修整。
4.2 初噴
為使挖好的坡面不產生垮塌,凡挖好的坡面需立即進行混凝土噴射,以使表層固結。其混凝土材料的配合比為水泥:石子=1.5:1.5,水灰比=0.5~0.6。
4.3 鉆孔
采用人工機械一起作用的方法,鉆孔下傾角度為15°~25°,采用風鉆的方法進行,人工挖工用的是洛陽鏟,兩人一組。
4.4 插桿與灌漿
成孔后按設計要求插入直徑中22mm加筋桿,加筋桿每1.5m焊接直徑110mm的扶正環,起導正作用。在插筋的同時,用加筋桿將注漿管(直徑1.5in)帶進離孔底0.3m的地方,然后進行灌注,注漿材料的配合比為水泥:砂子=1:2。水灰比=0.4~0.5。孔內一定要灌滿,不能形成空洞和孔隙。
4.5 掛網
上道工序完工后,按設計要求,將直徑中6mm的鋼筋,按30cm×30cm的網距焊接,固定于坡面之上;同時,在危險坡上的土釘之間用金屬件(如槽鋼等)連接在一起,以進一步加強支護強度。
4.6 復噴
掛網后,整個坡面復噴混凝土,其噴射厚度達到設計要求。
5 土釘墻邊坡支護的施工質量控制
5.1 原材料控制
采購的各種材料必須滿足規范及設計要求,必須選擇清潔、堅硬、耐久的材料,禁止使用含有達到有害量的廢物、泥、鹽類、有機物等的不合格材料;選擇的混合劑不能對水泥的凝固、水化作用產生有害的影響。
5.2 施工工藝控制
土釘孔眼的位置必須根據受噴面實際情況和設計布置。作土釘用的鋼筋,使用前須除銹矯直,安裝位置距孔眼中心,鋼筋插入深度不得小于設計要求的90%,安裝后不得敲擊、碰撞。灌漿用的砂漿應拌和均勻,隨用隨拌,孔眼在灌漿前用風吹凈,灌漿時從孔底開始,連續均勻的進行。掛鋼筋網前必須將坡面清理平順使鋼筋網緊靠坡面鋼筋網與土釘的聯接必須牢固可靠。噴射混凝上的配合比必須經試驗確定噴射混凝上宜隨拌隨用。分層噴射混凝土時后層混凝土應在前層混凝土終凝后進行,如超終凝1小時以上時,則受噴面必須用水、風清洗;噴頭應與受噴面垂自其間距以0.6-1.2m為宜。噴頭應連續、緩慢橫向移動噴射厚度應均勻。噴射混凝土施工終凝2h后及時進行濕潤養護,養護時間不得少于l4天。
結束語
土釘墻施工成功解決了基坑邊坡的強度及穩定性問題,保證了施工的安全。此外,由于土釘墻能充分利用土體的自承能力的特點,與噴錨支護相比,其造價低,施工方便。因此在條件允許的情況下,采用土釘墻支護,可以大大節省投資。土釘墻施工周期短,與挖土同時進行,很少占用獨立工期。挖土與土釘支護都分層分塊施工,充分發揮土體的空間支護作用,并在開挖后幾個小時內封閉,使邊坡位移和變形及時得到約束限制。
篇4
1、深基坑支護
對于深、淺基坑,目前工程界并沒有統一的標準。1967年Terzaghi與Peck建議將6米以上深度的基坑定為深基坑,但實際施工中這種說法并沒有得到廣泛地認可。現階段,我國深基坑施工中普遍將超過6米或7米的開挖深度看作是深基坑。基坑支護是指為確保地下室施工及附近環境的安全,選用支擋、加固等方式對基坑側壁與附近環境加以保護。支護結構主要對側向壓力進行承受,主要包含水土壓力、地面荷載、鄰近建筑物基底壓力及相鄰場地施工荷載等引起的附加壓力,其中水土壓力為支護結構承受的主要壓力。傳統支護設計理論主要將基坑附近土體作為荷載,作為支護結構的“對立面”,隨后按照圍護墻位移的狀況,進行支護設計。
2、土釘墻支護
作為一種新型支護方式,主動支護就是將基坑附近土體自支撐能力進行充分發揮及提升。目前主動支護主要分為水泥土墻支護、土釘墻支護、噴錨支護、凍結支護、拱形支護等方式,本文主要對基坑主動支護中的土釘墻支護進行分析與探究。
土釘墻是在新奧法的基礎上基于物理加固土體的機制,在上個世紀70年代從德國、法國及美國發展出來的支護方式。上個世紀80年代早期在礦山邊坡支護中我國采用了這種方式,隨后土釘墻支護法在基坑支護得到了大量應用。土釘墻的組成成分為被加固土、放置于原位土體內的細長金屬桿件與在坡面附著著的混凝土面板,最終實現重力式支護結構。將一定長度及密度的土釘設置在土體內,通過土釘和土一起完成作業,進而將原位土的強度、剛度進行有效提升。這種支護技術主要應用于12米以下的基坑開挖深度,如地下水位在坑底以上時,必須根據實際施工要求,進行有效排水與截水施工。
二、建筑工程深基坑支護技術的應用
1、工程概況
本工程由15層住宅樓含局部3層商鋪(裙樓)組成,裙樓外側邊線范圍內設1層連通式地下室。基坑長55.19m,寬36.10m,開挖深度約為4.9m。結合本工程的實際施工情況,選用土釘墻基坑支護的方式進行有效施工,應遵循一定順序進行,如基坑西側支護―南側―東側。
2、基本工藝
(1)鉆設釘孔。選用土釘成孔的方式進行基坑支護作業,其成孔工具為洛陽鉆機,將其孔徑設置為80毫米,深度應確保其超過土釘長度100毫米,成孔傾角為15度。每鉆進1米,并進行傾角地測量,避免偏向等情況的出現。
(2)土釘安裝。與本工程基坑土釘墻支護設計需求相結合,進行土釘的制作,確保其長度在設計長度以上。每隔1.5米進行一組土釘的設置,選用搭焊連接的方式進行土釘連接,焊縫高度控制在6毫米,把土釘在成孔作業后設置在孔內。
(3)注漿。選用孔底注漿法進行土釘墻基坑支護注漿作業,其作業流程為在孔底插入注漿管,確保管口與孔底之間距離200毫米,注漿管應同時進行注漿與拔出作業,確保注漿管底能夠在漿面以下,確保注漿過程中可以順利從孔口流出,并將止漿閥設置在孔口,選用壓力注漿的方式進行施工,確保水泥漿強度為M20,注漿壓力控制在1到2Mpa之間。
(4)掛鋼筋網并與土釘尾部焊牢。選用鋼筋網進行土釘墻面施工,將其間距定為200毫米,在坡面上通過人工的方式進行綁扎鋼筋的作業;搭接坡面鋼筋的長度需在300毫米左右,隨后順著土釘長度方向在土釘端部兩側進行短段鋼筋的焊接作業,同時在面層內將相近土釘端部通長加強筋進行連接及焊牢。
(5)安裝泄水管。土釘墻基坑支護的泄水管制作應選用用PVC管作為主要材料,泄水管長度必須在450毫米以上,并在管附近進行鉆孔作業,孔數應控制在5到8個,隨后在管外側進行尼龍網布的包裹作業。泄水孔縱橫距離定為2米,布置形狀為梅花型并確保安裝的牢固性。
(6)復噴表層混凝土至設計厚度。選用噴射混凝土方式進行土釘墻施工,其設計強度必須在C20左右,其厚度應控制在80毫米。第一,選用干拌方式,混合料攪拌時必須遵循相應的配合比進行施工,混凝土噴射施工過程中根據實際情況,可以將水泥重量為5%噴射砼速凝劑摻加到里面。在開挖土方、修坡施工后,及時完成土釘錨固作業,結束焊接鋼筋網施工后,必須及時進行噴射混凝土作業。選用分層噴射的方式,由下到上的方式進行噴射混凝土作業。第一層噴射厚度應控制在4厘米到5厘米之間,確保其不出現掉漿現象后,進行第二層混凝土再噴射作業,直至其厚度符合設計規定。
三、建筑工程深基坑支護監測
基坑支護體系隨著開挖深度的不斷增加會出現側向變位的情況,這種情況在施工中無法避免,基于此,基坑支護監測的關鍵就在于側向變位的發展及控制。通常情況下,體系的破壞都具有相應的預兆性,在基坑支護監測中,施工單位必須做好現場指導工作,利用檢測等方式及時分析、了解支護體系的受力情況。在監測中不僅要做好整個基坑支護檢測工作,還要充分考慮其附近環境。這種監測方式可以掌握好基坑附近支護的穩定情況,在目前深基坑支護工程理論與相關技術支持下,施工實際情況往往存在或多或少的問題,根據本工程現場施工的具體情況,其地質環境較為復雜,可選用變形監測的方式進行基坑支護作業,這樣可以保證施工的安全性。
選用的監測點布置范圍為本工程基坑支護的邊坡開挖影響范圍,遵循其基坑深度2倍以上的深度進行分析,并對監測對象的特定范圍進行充分考慮。本工程沉降位移監測點應在基坑邊坡附近每個20米到25米的范圍進行設置,這樣可以為施工的順利進行提供強有力的保障。并能對施工后路面損壞形成的原因進行分析。在施工前,施工單位必須認真調查路面的實際情況,主要選用拍照等形式對其現狀進行分析,隨后形成相應文字進行歸檔。完成以上監測作業后,對于較大危害部位,可以選用石膏膜設點的方式進行施工,盡可能降低對工程施工的影響,并定期進行跟蹤查看。分期分階段將監測情況記錄匯報有關各方。此類監測點的設置將在詳細調查現狀的基礎綜合確定,同時對在施工間出現的開裂,特別重視監測,將實際情況向相關單位及時上報。
四、結束語
綜上所述,伴隨國民經濟的快速增長,我國建筑工程的規模也在不斷擴大,深基坑支護工程作為建筑工程施工的重要組成部分,其施工技術水平的高低將直接影響到工程建設的整體質量。目前最常見的基坑支護技術主要包括兩種:主動支護與被動支護,本文根據具體工程實例進行分析,主要選用土釘墻支護技術進行施工,在施工過程中必須做好基坑支護監測工作,了解其施工要求,規范施工工藝流程,只有這樣才能有效提升整個建筑工程的質量。
參考文獻
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土釘墻支護技術是近年來發展很快的一種主動支護技術,適用于邊坡加固和基坑支護。由于經濟可靠而且施工快速簡便,已經在深基坑支護工程中得到迅速的發展和應用。土釘墻施工操作相對簡便,需要占用工程資源相對較少,適用土質范圍相對較廣,經濟效益較為突出。通過受力分析及設計計算,采取合理可靠的技術措施進行全過程監控,可以更好的發揮其技術優勢。
一、土釘支護技術的特點
土釘支護法以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學強度,變土體荷載為支護結構體系一部分。噴射混凝土在高壓氣流的作用下高速噴向土層表面,在噴層與土層間產生“嵌固效應”,并隨開挖逐步形成全封閉支護系統,噴層與嵌固層同具有保護和加固表層土,使之避免風化和雨水沖刷、淺層坍塌、局部剝落,以及隔水防滲作用。土釘的特殊控壓注漿可使被加固介質物理力學性能大為改善并使之成為一種新地質體,其內固段深固于滑移面之外的土體內部,其外固端同噴網面層聯為一體,可把邊壁不穩定的傾向轉移到內固段及其附近并消除。鋼筋網可使噴層具有更好的整體性和柔性,能有效地調整噴層與土釘內應力分布。土釘主動支護土體并與土體共同作用,具有施工簡便、快速及時,機動靈活、適用性強、隨挖隨支、安全經濟等特點。其工期一般比傳統法節省30-60d以上,工程造價低10%-30%,支護最大垂直坑深目前已達到21.5m,建成淤泥基坑深達10m。該方法不僅能有效地用于一般巖土深基坑工程支護,而且通常還采用一些其他輔助支護措施,能有效地用于支護流砂、淤泥、復雜填土、飽和土、軟土等不良地質條件下的深基坑。此外,它還能快速、可靠、經濟地對采用傳統法或改良法施作的將要或已經失穩的基坑進行搶險加固處理。
二、土釘墻施工技術原理
土釘的原理在利用土釘相對較強的抗拉、抗剪和抗彎強度彌補天然土體自身抗剪強度的不足。土釘對土體的補強作用通過土與土釘界面的粘結力和摩阻力而得以發揮。另一方面,密布于土體內的土釘起到了空間骨架的作用,配合已噴混凝土面板,土、土釘、面板相互作用、共同工作而成為一個整體,使加固后的土體整體剛度大大提高,抗變形能力也得以改善,成為一種性能良好的主動支護體系。
三、土釘支護技術施工工藝及方法
3.1施工工藝
工藝流程如圖1.2所示:
圖1.2 土釘墻施工工藝流程
3.2施工方法
施工過程中使用的主要機械設備有:攪漿機、空壓機、噴射機、電焊機、切斷機。土釘取用φ16鋼筋按照圖紙設計尺寸進行加工制作。挖土應按土釘垂直間距挖土并修面坡。機械挖土時預留0.1m,之后人工修整。工程應用中為了保證基坑在開挖過程中,邊坡的土體應力場和應變場變化不至于過大,所以對土方開挖嚴格要求,根據不同性質的土層采用不同的開挖和支護方式。按照設計孔深,人工或機械成孔。質量保證措施:a、成孔前應根據施工平面圖標出孔位;b、孔徑設計尺寸為100mm、120mm兩種,鉆孔傾斜角為15度;c、必須把孔內渣土清理干凈;d、成孔時做好記錄,隨時掌握土層情況;e、如遇障礙物孔位可以改變。注漿時采用兩次壓漿,首次為底部注漿,注漿采用底部注漿法,注漿管插入距孔底250mm-500mm處,隨漿液的注入緩慢拔出,借此保證注漿飽滿,孔口設止漿塞或止漿袋。工程應用中注漿水泥采用P.S32.5水泥,水灰比為1:0.5—1:0.6,水泥設計強度為M20,在地層中含水量較大或呈粘泥狀時在水泥漿中摻入適量早強、膨脹等外加劑。網片筋應順直,按設計間距綁扎牢固。在每一步工作面上的網片筋應預留與下一步工作面網片筋搭接長度。網片筋應與土釘連接牢固。埋設控制噴層混凝土厚度的標志。工程應用中鋼筋邊坡面綁扎鋼筋網片規格為φ8@200×200,且與土層坡面凈距不小于30mm,并沿坑頂口上翻1.0m,中間留置的臺階表面也布網噴護。施工中采用橫壓筋,壓筋全部采用φ16,橫壓筋與土釘頭之間用L勾筋焊接在一起,焊接長度≥5d,采用雙面焊。按配合比要求拌制混凝土干料。為使回彈率減少到最低限度,噴頭與受噴面應保持垂直,噴頭與作業面間距宜為0.6-1.0m。噴射順序應自上而下,噴射時應控制水量,使噴射面層無干斑或移流現象,工程應用中混凝土面板技術標準如下:
a、面層噴射混凝土材料。材料采用P.S32.5水泥、細砂及碎石,坡面混凝土設計強度為C20。
b、配合比。水泥與砂石的總質量之比為1:4—1:4.5;砂率宜為45—55%;水灰比宜為0.25—0.35。
c、噴射砼氣壓應根據噴漿的距離進行調整。
d、噴射砼厚度。設計厚度為100mm,噴射混凝土前做好厚度標識。
四、質量控制
在土釘墻支護施工過程中,嚴格按照設計和規范指導施工,對其進行實時監測和檢查,保質保量地完成施工任務。
土釘墻質量驗收標準如表1.1所示:
表1.1土釘墻質量驗收標準
五、結束語
基坑支護工程施工前,我們積極探索不同的支護方案,從經濟、技術等多個角度論證這些方案的可行性,最終確定了采取土釘墻基坑邊坡支護方案。在土釘墻施工過程中,按部就班地進行規范施工,踏踏實實地進行測量監控,充分地發揮了土釘墻支護性能。在多個基坑邊坡支護應用之后,從經濟效益和社會效益等各個方面取得了良好的應用效果。同時,在深基坑邊坡支護技術應用中,我們還存在不足,有些方面還需要改進,希望廣大同仁給予批評和指導,使土釘墻技術得到更廣泛的應用和發展。
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1公路防護技術的類型
公路路塹邊坡防護技術大體上可分為2種類型,即植物防護和工程防護。
1.1植物防護
植物防護就是在邊坡上種植草叢或樹木或兩者兼有,以減緩邊坡上的ooo水流速度,利用植物根系固結邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的目的。這對于一切適合種植的土質邊坡都是應當首選的防治措施。植物防護還可以綠化環境,和周圍環境相協調,也是一種符合環境要求的防護辦法。草種應就地選用覆蓋率高,根系發達、莖葉低矮、耐寒耐旱且具有匍匐莖的多年生植物品種,也可以引進適應當地土壤氣候的優良草種,如蘭莖冰草、扁穗冰草。
1.1.1 條播法
在整理邊坡時,將草籽與土肥混合料按一定比例間距水平條狀鋪在夯層上,寬約10CM,然后蓋土再夯,并灑水拍實。單播只用一種草籽,混播用幾種草籽混合,使根系植被和出芽率為最優。另外由于草皮在5攝攝氏度以下停止生長,10攝氏度以下基本不發芽,另外高溫季節蒸發太快,草皮生長易于干枯,故在此期間不已播種。
1.1.2密鋪法
老邊坡先要整理坡面,填平細溝坑洼路塹:邊坡防護,新邊坡要經初驗合格灑水浸濕后再平鋪草皮。草皮之間要稍有搭界,塊塊靠攏,不得留有空隙,根部要密貼坡面、每塊拍緊使接茬嚴密才能成活。邊坡陡于1;1.5的就需加釘固定。草皮的切塊尺寸約25CM*40CM,厚5CM左右。1.1.3 植樹
植樹不僅可以加強邊坡的穩固性,防風固沙,減輕冰雪對路面的危害,還可以美化路容,調節小氣候,大量栽樹可以獲得部分木材增加收益。但是高大喬木不能植于公路彎道內側,以免影響視線論文范文。
1.1.4框架內植草護坡
在坡度較陡且易受沖刷的土質和強風化的巖質塹坡上,采用框架內植草護坡。框架制作有多種做法,例如;①漿砌片石框架成45o方格網,凈距2 ~4m,條寬0.3~0.5m,嵌入坡面0.3米
左右;②錨桿框架護坡,預制混凝土框架梁斷面為12cmⅹ16cm,長1.5m,用4根6~ 8mm 鋼筋,兩頭露出5cm,另在桿件的接頭處伸入一根直徑14長3m錨桿,灌注混凝土將接頭固定。錨桿的作用是將框架固定在坡面上,框架尺寸和形狀有具體工程而定,其形狀可設計為正方形、六邊形、拱形等,框架內再種植草類植物。
1.2工程防護
對不適宜植物生長的土質或風化嚴重、節理發育的巖石路塹邊坡,以及碎石土的挖方邊坡等,只能采取工程防護措施即設置人工構造物防護。工程防護的類型很多,有護面墻防護、干砌片石防護、錨桿防護、抗滑樁防護和擋土墻防護。各種防護技術都各有其優、缺點和適用條件,一般說除錨桿、抗滑樁和擋土墻外,其他各種防護結不承受荷載,所以不進行內力分析,直接根據適用條件選擇使用。先簡單介紹如下;
1.2.1 坡面防護
坡面防護包括抹面、捶面、噴漿等形式
⑴抹面防護
對于易風化的軟質巖石,如頁巖、泥灰、千枚巖等材料的路塹邊坡,暴露在大氣中很容易風化剝落而逐漸破壞,因而常在坡面上加設一層耐風化表層,以隔離大氣的影響,防止風化。常用的抹面材料有各種石灰混合料灰漿、水泥砂漿等。抹面厚度一般為3―7cm,可使用6-8年。為防止表面產生微小裂縫影響抹面使用壽命,可在表面涂一層瀝青保護層。
⑵捶面防護
捶面防護與抹面防護相近,其使用材料也大體相同。為便于捶打成型,常用的材料除石灰、水泥混合土外,還有石灰、爐渣、粘土拌合的三合土與再加適量沙粒的四合土。一般厚度10-15cm,捶面厚度較抹面厚度要大,相應強度較高,可抵御較強的雨水沖刷,使用期約8-10年。抹面、捶面是我國公路建設中常用的防護方法路塹:邊坡防護,材料均可就地采用,造價低廉,但強度不高,耐久性差,手工作業,費時費工。
1.2.2砌石防護
砌石防護包括護面墻、干砌片石防護、漿砌片石護坡。
⑴護面墻
護面墻是采用漿砌片石結構,覆蓋在各種軟質巖層和較破碎的挖方邊坡,使之免受大氣影響而修建的墻體,以防止坡面繼續風化。在缺乏石料的地方,也可以采用現澆水泥混凝土或用預制混凝土塊砌筑。護面墻除之自重外,也能增加路塹美觀。所以在巖石甚至在一些土質路塹邊坡也可砌筑一定高度的護面墻,以美化路容。若巖層破碎或在開挖時坡面有嚴重凹陷,應局部采用支補護面墻的方式進行。
⑵干砌片
干砌片石防護適用于土質、軟巖及易風化、破壞較嚴重的填挖方邊坡,以防止雨雪水流沖刷。在砌面防護中,宜首選干砌片石結構,這不僅為了節省投資,而且可以適應邊坡有較大的變形。干砌片石受水流沖擊時,細小土顆粒易被水流沖刷帶走而引起較大的沉陷,為防止坡面土層被水流沖擊和減輕漂浮物的撞擊力,應在干砌防護下面設置碎石或砂礫結構的墊層。干砌片石坡腳應視土質情況設置不同埋深的基礎
⑶ 漿砌片石防護
漿砌片石防護也是公路路塹邊坡防護中常用的工程防護方法。漿砌片石是用水泥砂漿將片石間隙填滿,使砌石成為一個整體,以保護坡面不受外界因素的侵蝕,所以比干砌片石有更高的強度和穩定性。干砌或漿砌片石防護在不適于植物防護或者有大量開山石料可以利用的地段最為適合。砌石防護的優越性是顯而易見的,它堅固耐用,材料易得,施工工藝簡單,防護效果較好,因而在公路的邊坡防護中得到了廣泛的應用。
1.2.3 擋土墻防護
在公路路塹邊坡防護工程中,大量的擋土結構得到了廣泛應用論文范文。擋土墻按斷面的幾何形狀及特點,常見的形式有:重力式、錨桿式、土釘墻、懸臂式、扶臂式、柱板式等。各種擋土墻都有其特點及適用范圍,在處理實際擋土工程時,應對可能提供的一系列擋土體系的可行性作出評價,選取合適的擋土結構形式,做到安全、經濟、可行。現結合工程常用介紹如下形式。
⑴重力式 擋土墻
重力式擋土墻是以擋土墻自生重力來維持其在水土壓力等作用下的穩定。它是我國目前常用的一種結構型式,重力式擋土墻可用磚、石、素混凝土、磚塊等建成,其優點是就地取材、結構簡單、施工方便、經濟效益好;缺點是工程量大,地基沉降大,它適合擋土墻高度在5-6M的小型工程。
⑵錨桿擋土墻
錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土面板及錨桿組成的只當結構物。面板起支護邊坡土體并把土體的側壓力傳遞給錨桿的作用,錨桿通過其錨固在穩固土層中的錨固段所提供的拉力;來保證擋土墻的穩定,而一般擋土墻是靠自重來保持其穩定。錨桿擋土墻按其鋼筋混凝土面板的不同,可分為柱板式和板壁式。柱板式擋墻是錨桿連接在肋柱上,肋柱間加當土板;板壁式擋墻是由鋼筋混凝土面板和錨桿組成。
⑶錨釘墻
錨釘墻支護技術有著比單純錨桿支護或土釘支護更廣泛的適用范圍,它可以結合錨桿深部加固和土釘淺部加固的優點路塹:邊坡防護,來對邊坡進行加固處理。工程實際中,錨釘聯合加固支護的形式各異,大體可歸納為兩種: ①強錨弱釘支護體系:該體系以錨桿為邊坡的主要加固手段,抑制基坑邊坡的整體剪切失穩破壞,然后輔以土釘支護,抑制邊坡局部破壞;②強釘弱錨支護體系:即以土釘為邊坡的主要加固手段,形成土釘墻,然后輔以錨桿支護,限制土釘墻及墻后土體的位移。
2結語
公路及其附屬建筑物的邊坡穩定是保證其正常使用的前提條件。邊坡的防護技術類型很多,本文只介紹了一些較常用的類型。從力學角度分析,維護邊坡穩定的方法,一是借助擋墻的自重來平衡墻后巖土體傳來的推力;二是在巖土體中“釘釘子”,如錨桿,利用周圍土體對錨固段的錨固力來維持土體的平衡,從而達到保證邊坡穩定的目的;第三種辦法就是改變土體的性質,通過外加材料而形成強度高、穩定性好的復合土體,這種方法的分析和驗算比較復雜,有的機理還在研究中。在實際工作中,還要強調自然界和人為因素這一外部環境,強調巖土參數的準確性,因地制宜選用上述方法,進行符合實際的施工,達到邊坡防護的目的。
參考文獻:
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隨著城市建設的不斷發展,對深基槽支護技術提出了更高的要求。在實際的施工過程中,深基槽的開挖會受到諸多因素的影響,比如地下水位、地層、平面形狀等。大多數開挖施工都是在復雜環境條件下進行的,深基槽支護技術的重要性不言而喻。在保證施工質量的前提下,有效提高深基槽的支護水平逐漸成為相關部門研究的重點。在科技不斷發展的影響下,越來越多的支護技術應運而生,很好地解決了復雜環境對深基槽開挖工作造成的影響。
一、深基槽的設計特點
深基槽支護工程的運行過程中,會受到很多因素的影響,尤其是環境條件,會為工程的質量造成較為嚴重的影響,深基槽支護工程所涉及到的領域也十分廣泛,不僅包括各種形式的力學,還需要對混凝土結構等基本知識進行了解和掌握。深基槽支護工程的施工要本著因地制宜的原則,結合施工地區的實際環境情況,充分考慮可能出現的問題,在施工過程中不能僅靠人員的個人經驗,通過對深基槽的研究和分析得知其設計特點主要有以下幾個方面。
(一)綜合性
在深基槽施工過程中,需要涉及到土力學的方方面面,主要包括強度、滲流等,在施工過程中需要將這兩方面進行綜合性研究,而不同類型的深基槽工程對應的土力學重點也會存在一定的差異。
(二)失控效應
對于深基槽的而言,其穩定性主要受到兩方面因素的影響,具體的平面形狀和實際開挖的深度,因此,為了保證深基槽具有良好的穩定性,控制形變的產生,需要在設計環節中充分考慮深基槽的空間效應,而且在此時支護結構上承受的實際壓力會在時間的推移下發生不同程度的變化,尤其是質地較為蠕變的軟粘土,長時間的使用和支撐為使強度逐漸降低,留下一定安全隱患,為此,在設計的過程中應該密切關注深基槽的時間和空間效益。
(三)環境效應
深基槽的施工實際上就是一個卸除載荷的過程,在這個過程中無法避免的會對周圍地下水位等自然條件造成一定的影響,如果無法控制改變的程度,會使深基槽周圍的土結構出現不同程度的變形,為周邊建筑及管線造成影響,嚴重時甚至會危及到周邊環境的安全性和穩定性,為此,在設計過程中,必須要充分考慮深基槽周邊的環境條件,通過不斷研究此內容已經成為深基槽開挖設計工作的重點。
(四)風險性
通常情況下,深基槽工程大多是臨時性的工程,對于資金儲備而言,沒有得到相應的管理制度的控制和約束,因此安全資金的儲備量較少,會有一定的風險,另外深基槽工程還具有一定的綜合性和地域性,在實際的設計環節中需要考慮的方面和領域較為廣泛,因此在實際施工過程中,突發性事故并不能得到有效的控制,為施工安全帶來一定的安全隱患。
二、常用深基槽支護結構及技術
為了切合不同類型深基槽的需求,擋土結構的具體形式多種多樣,比較常見的有,地下連續墻形式、鉆孔灌注樁形式、人工挖孔樁形式以及復合型土釘墻形式。
(一)地下連續墻形式
地下連續墻形式的擋土結構實際上就是在深基槽的周圍建立一定厚度的封閉性圍墻,通常視同鋼筋混凝土作為主要材料,該結構主要起到屏障和保護的作用。根據用戶的不同要求,地下連續墻既可以作為深基槽的臨時型保護墻,在施工結束以后進行拆除,也可作為深基槽的主體部分進行保留和適當的改建。通過研究和實踐得知地下連續墻具有以下優勢和特點,適用于各種類型的地層,包括砂礫地層;在施工過程中,對周邊建筑的影響可忽略不計,相關數據顯示,只要與周邊建筑保持不小于1m的安全距離就可進行正常施工;具有較強的整體剛度,如果配合支撐結構可承受更大的壓力,為深基槽的深挖工作創造有利條件;在施工過程中,可實現噪聲的有效控制,滿足城市內施工的要求;具有良好的抗滲性能。地下連續墻的缺點和不足主要有,在施工過程中會產生較多的泥漿,對環保措施提出了更高的要求;隨著連續墻深度的加大,其垂直度無法得到有效的控制,對墻體的平整度會造成一定影響。
(二)鉆孔灌注樁形式
鉆孔灌注樁形式擋土結構的施工步驟為,首先需要運用鉆孔設備在地層表面上進行鉆孔,成孔及驗收完畢后下放鋼筋支架,最后在孔中關注混凝土完成樁施工。這種形式的結構在軟土質地區中得到了廣泛的使用,不僅可以使用在軟土質中,在砂土、粘土中同樣會取得明顯的效果。通過研究和實踐得知鉆孔灌注樁具有以下優勢和特點,與鋼板樁相比具有更強的剛度,而且施工成本較低;施工過程中所需的機械設備十分簡單;樁的體積具有很高的靈活性,可根據實際的要求進行設計和規劃。鉆孔灌注樁的不足和缺點主要有,樁整體的防水性能還有待提高,由于需要使用大量的混凝土,對周邊環境會造成一定的破壞。
(三)人工挖孔樁形式
人工挖孔樁形式的擋土結構的鉆孔部分主要靠人工完成,在挖孔的過程中,需要同時進行護壁施工,以此確保人工挖孔的深度,下放鋼筋支架、澆筑混凝土等環節與鉆孔灌注樁形式基本相同。這種形式的擋土結構更適合我國的基本情況,而且效果顯著,主要是因為我國的勞動力價格與發達國家相比較為低廉,具有良好的經濟效益和廣闊的發展空間。通過研究和實踐得知人工挖孔樁具有以下優勢和特點,施工成本低,無需借助大型鉆孔設備;鉆孔工作具有很大的靈活性、可控性,若想減少施工周期合理增加勞動力。人工挖孔樁的不足和缺點主要有,受限于地層結構,無法在砂質地層中施工;施工的整體環境較差,施工人員的工作強度較大,而且施工安全無法得到有效的控制和保障。
(四)復合型土釘墻形式
復合型土釘墻形式的擋土結構是一種近幾年得到快速發展的新興技術,在地下水位較低的粘性土質地層中的使用非常廣泛。復合型土釘墻可以與其他種類的擋土結構配合使用,從而達到更高的深基槽支護效果。在深基槽的開挖過程中,在周圍邊坡上打入排列較為緊密的鋼筋土釘,并對其進行反復灌漿,達到加固的目的,同時在邊坡上布置預先處理完成的鋼筋網,在鋪設完畢以后需要對其噴射混凝土,完成進一步的加固處理,最終形成復合型土釘墻形式的擋土結構。具體的優點為,能夠有效控制深基槽的變形程度,而且施工周期較短,可節省施工成本。缺點和不足為,不適合深度較大的基槽,基槽上端的形變量無法得到控制。
三、總結
總之,不同類型的工程項目對深基槽支護結構的要求存在一定的差異,因此深基槽開挖的施工單位應該結合施工場地的實際情況,選擇更加適用的支護結構,不僅要考慮地下水、平面位置等因素,還要結合施工單位自身的能力,確保深基槽開挖工程具有較高的經濟性和安全性。
參考文獻:
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[3]郝小蘇.深基坑支護施工技術.西南交通大學碩士論文,2012,(6):79-81.
篇8
1.引言
隨著北京市城市化進程不斷加速,城市的建筑密度不斷增加,新建工程面臨著施工場地狹小,基坑開挖沒有足夠的放坡空間,并且基坑開挖過程中對邊坡的沉降和水平位移的要求越來越高的情況下,對于由于含水率過大而失去自立性的土體采用傳統的土釘墻的支護辦法已經無法保證邊坡的安全穩定性。在傳統的情況下,為了解決這一施工難題通常采用兩種方法,一是預應力錨桿與土釘墻復合使用,即在土釘墻整體變形和受力最大的中部位置增設一~二道預應力錨桿,預應力錨桿支護是一種主動加固的穩定技術【1】,作為技術主體的錨桿,錨固段錨入穩定的土體中,另一端與噴錨面層的支護結構連接,并施加預應力,通過桿體的受拉作用,調動深部土層的潛能,達到維護基坑穩定的目的,預應力錨桿復合土釘墻雖然有一定的適應性,但是不宜用于有機質土或液限大于50%的粘土層及相對密度小于0.3的砂土;二是采用螺旋灌注護坡樁,螺旋灌注護坡樁既可以與土釘墻復合使用,也可以作為純懸臂灌注樁通過冠梁聯系起來使用,但無論采用哪種方法,從施工的工藝要求上來講,鋼筋混凝土都需要一定的養護期,無形中就延長了地下部分的施工時間,對于保證工期并不有利,而且施工成本高,對于房地產開發公司而言并不是最好的選擇。采用微型鋼管樁復合土釘墻支護體系可以有效克服以上兩種方法存在的弱點。
在2012年2月份開工的回龍觀D01商業用房項目中,由于緊鄰基坑南側為龍騰苑小區,其小區的污水管線由于年久失修而發生滲漏,南側邊坡僅僅開挖1.5米左右由于污水的浸泡致使土體過飽和而完全喪失自立性,土釘也無法順利成孔,為了確保工期,降低成本,本工程南側將土釘、預應力錨桿、微型鋼管樁聯合使用,形成微型鋼管樁垂復合土釘墻【2】 。
微型鋼管樁復合土釘墻與預應力復合土釘墻相比,它的荷載作用方式與預應力復合土釘墻不同。在土體開挖前,先施工好微型鋼管樁。然后分步開挖土體,由于微型鋼管樁在單步開挖后抗彎剛度很大,阻止了土體在未完成土釘施工和噴錨時的變形。待本步土釘施工完畢,并將土釘橫拉加強筋連接完畢并完成面層噴錨,此時土釘、鋼管樁和橫拉加強筋和面層支護體系形成一個完整的整體。微型鋼管樁不但具有超前支護的功能,阻止開挖后到土釘墻施工前這段時間土體變形,還有加強面層剛度的作用。微型鋼管樁受力方向不局限水平的抗彎,還能有效的控制基坑高壓縮性豎向沉降,阻止土釘墻因下部土體失穩引起的支護結構下沉而失效。在預應力復合土釘墻支護體系中,面層的作用只能控制局部的土體坍塌,分擔的荷載非常少,剛度也很小。而在微型鋼管樁復合土釘墻支護體系中,由于微型鋼管樁的存在,相當于垂直方向的梁,與噴錨面層緊密接觸,加強了面層的剛度,充分發揮了面層在控制邊坡整移的作用。微型鋼管樁就像豎向的一道道的鋼梁與土釘墻橫拉筋將邊坡分成了若干小方格,均勻承受邊坡開挖引起的荷載。
微型鋼管樁復合土釘墻與螺旋灌注樁相比其主要特點是:施工機具小,適用于狹窄的施工作業區,對土層適應性強,施工振動、噪音小,樁布置形式靈活,其承載力高,變形小、造價低廉,有利于充分利用土釘的抗拔力與土體變形協調,而且微型鋼管樁復合土釘墻對控制坡面位移、地面沉降、防止土方開挖過程中局部出現坍塌以及控制每層開挖到支護這段時期內的位移、抗傾覆方面都有重要的作用,對周圍建筑物的保護和使護坡面作為結構的外模提供可靠的保證。
微型鋼管樁復合土釘墻支護結構不但從技術上解決了預應力復合土釘墻無法解決開挖過程土體無法自立的難題,也從經濟上和工期上比螺旋灌注樁更有優勢,真正實現了“技術可行,經濟合理”的施工原則,而且它在回龍觀D01商業用房項目深基坑的成功應用,也充分證實了微型鋼管樁復合土釘墻具有更強的工程適應性。
2.工程實例
2.1工程概況
北京昌平區回龍觀D01地塊配套商業用房工程地上商業部分四層,辦公部分六層,地下一層,基坑東西長343.175米,南北長34.9米,基礎設計等級為乙級,基礎形式為筏板基礎,本工程的±0.00的絕對高程為42.10,基礎開挖標高分別為-5.8米,-7.4米,開挖總平面如下圖1:
基坑南側緊鄰回龍觀龍騰苑小區,南側土釘墻坡口線與龍騰苑小區北圍墻只有1.0~1.5米的水平距離,原基坑支護方案為純土釘墻支護結構,基坑放坡系數為1:0.3,分別在標高-0.8、-2.3、-3.8、-5.3(-7.4米基坑位置在-6.8米增設一道4.3米長的土釘)米處設置長度為4.3、5.8、5.8、4.3米長直徑為110mm的土釘,水平間距1.5米。按照基坑土方、護坡施工組織設計從基坑西側施工至圖1-1 2-4軸位置處,在第一步土釘僅僅施工完一個星期(基坑開挖至-1.5米處),土釘墻發生了局部垮塌,自邊坡土體內向基坑涌入大量污水,土釘墻背后的土體的含水量不斷增加改變了土體的力學性能,降低了土本身的抗剪能力和粘聚力,并且完全喪失了土的自立性。
經過對基坑周邊南側環境的調查分析,發現基坑南側龍騰苑小區污水管線由于年久失修而發生破裂,污水井已經充滿了污水,基坑內的污水全部是因為龍騰苑小區污水管線滲漏導致的,眾所周知土的固相、氣相、液相的三相性決定了土體本身一定會有孔隙的存在,按照常理,即使龍騰苑污水管線滲漏,那么水在土體中也會在24小時內向下滲漏,還不至于在基坑開挖過程中全部涌入基坑,導致土體無法自立,土釘無法成孔,接下來分析基坑南側部分的地質水文條件。
2.2場地工程地質水文條件
回龍觀D01配套商業用房項目場地位于永定河洪積扇的中部,鉆孔孔口處地面標高41.29~42.83,地質勘察報告對場地地層構成的描述如下:
①素填土層:褐黃色(暗)~黃褐色,以粉質粘土、粘質粉土為主,軟塑~可塑,松散~稍密,總厚度為0.7~3.3米,層底標高為38.55~41.81米。
②粘質粉土、砂質粉土:褐黃色~淺灰色,結構較好,本層夾②1層淤泥質粘土、②2粉砂薄層,本層總厚度2.20~5.80米,層底標高為35.43~37.49米。
②1淤泥質粘土,褐黃色~褐黃色(暗),含云母、氧化鐵、有機質,結構性差,濕~很濕,軟塑~可塑,高~中高壓縮性,最大厚度為1.90米。
③粉質粘土、重粉質粘土:褐黃色~淺灰色,局部為粘土,濕~很濕,軟塑~可塑,高~中高壓縮性,本層厚度為1.5~4.5米,層底標高為32.27~34.67米。
④粉細砂:褐黃色~褐黃色(暗),厚度為7.10~9.7,層底標高為24.36~25.64米。
⑤重粉質粘土:褐黃色(暗)~褐黃色(暗),濕~很濕,軟塑~可塑,中高~中壓縮,本層厚度為5.7~7.6米,層底標高為18.04~19.27米。
⑥粉質粘土、砂質粉土:淺灰色,最大厚度2.1米。
通過地質勘察報告可以看出,在場地以下3~4米標高處存在厚度1.9米的淤泥質土,由于淤泥質土的含水率本身大于液限,其透水性非常低,導致其以上的土層中的自由水無法正常的向下滲透而全部停留在土體中,土方開挖破壞了土的三相性,導致大量水涌入基坑,并且由于土的含水量超過了液限,土體顆粒間的摩阻力也完全喪失,所以在正常分步開挖施工過程中,即使開挖了1.5米,土體也無法自立,土釘也無法正常成孔,在這樣的施工條件下,純土釘墻支護結構已經無法正常施工,必須另外選擇其他施工方法來解決土體喪失自立性的施工難題,確保工程后續工作的正常開展。
2.3護坡支護結構的比選
現場南側污水管線大量滲漏,已嚴重影響基坑支護的安全,如基坑南側仍按原有支護結構設計進行施工,無法保證基坑的安全。純土釘墻支護結構對外來水特別敏感,在有外來水沖擊土體的情況下,純土釘墻支護結構已無法實施并難以保證基坑支護結構的安全。在地下水較復雜的地方不宜采用土釘墻,因為地下水對土釘墻支護不利,坡頂容易產生較大變形,尤其對于周邊建筑物距離較近的地方,更不宜采用; 基坑南側距離圍擋較近、周邊又有大量在用的污水、雨水、電力管線,距離南側龍騰苑小區也較近,增大放坡系數是不可能實現的,能夠采納的施工方案有以下三種:
方案一:土釘墻結合螺旋鋼筋混凝土灌注樁
即在-3米左右處往下采用Φ600@1200單根樁長11.2--11.8(其中嵌固深度3.8米)的拉桿樁進行護坡(-3米以上仍采用1:0.3放坡加土釘墻護坡),樁之間采用釘鋼板網加混凝土噴射護壁。這種護坡方式是目前在深基礎施工時常用的方法,對本工程狀況也是比較有效的,它可以最大限度的減少對周圍建筑和地下管線的影響。但是由于它是用混凝土澆筑而成,從施工時間上來說由于需要一定的養護期因此使地下結構施工周期延長,初步測算南側邊坡大約要260棵護坡樁,施工周期大約要40天左右后才能進行南側的土方開挖。從施工費用上測算 大約需要增加費用約 148.00 萬元。
方案二:懸臂護坡樁
即在-1米處開始往下采用Φ800@1600的螺旋鉆孔懸臂護坡樁,在樁頂部設置通常拉梁,該懸臂樁單根樁長12--14.6米(其中嵌固深度7.2---8.2米),這種護坡樁也是一種比較成熟的施工方作法,其施工方法和施工周期與方案一基本相同。初步測算南坡大約需要 195棵護坡樁,施工費用大約需要增加174.00萬元。
方案三:土釘墻結合鋼管護坡樁
即在-3米左右處做出二步臺階后采用鋼管護坡樁加土釘墻,-3米以上仍只采用1:0.3加土釘墻護坡的施工方案,鋼管樁間距0.75米。這種護坡方案在有潛水層且沒有進行地下降水的地質條件下使用的較多,而現場的實際情況正是這種狀況。它的作用與混凝土護坡樁作用基本相同,但由于選用的材料不同其施工方法也有所不同,它是采用130鉆孔機成孔后下Φ89的鋼管隨即灌入水泥漿,然后在樁頂部做一根通長的槽鋼拉梁做拉桿錨固,其錨固段長度12米。在樁成型后繼續進行下部土方開挖隨后做土釘墻護坡。從施工方法上看采用這種樁總的施工周期大約在15---20天左右即可完成,從造價上看南側邊坡大約需要鋼管護坡樁 420 棵,初步測算大約需要增加費用約111.00萬元。
結合現場的實際情況方案三在工期上對工期的影響相對較小且在造價上相對合理,因此采用方案三對回龍觀D01配套商業用房項目的南側護坡方案進行修改以確保施工順利進行。
3.微型鋼管樁復合土釘墻支護方案
3.1微型鋼管樁復合土釘墻設計
回龍觀D01配套商業用房工程,在方案選擇階段論述了在基坑南側-3米處做出二步臺階后采用鋼管護坡樁加土釘墻的方式進行基坑開挖的護坡支護,但是在實際基坑開挖階段,由于現場土質含水量較大、水線較高、且局部存在新近回填土,土質自立性差。現場開挖作業后坡面土質流失,邊坡支護沒有足夠時間進行支護。只能提高鋼管長度,樁頂標高更改為-2.0m,以提高土質的穩定性,給邊坡支護施工創造足夠時間。
與主體結構的計算不同,由于土體結構的復雜性,微型鋼管樁的計算模型有很多種,一般是作為土釘墻的一部分進行計算,因此微型鋼管樁的結構計算的指導思想是概念性設計,概念性的設計歸根于大量工程的成功經驗的總結,各種理論計算結果是概念性設計基礎之上的有力補充,因為本工程的計算為計算機建模,本文不再贅述,具體計算詳見附錄。
由圖1-1回龍觀D01商業配套用房基坑開挖總平面圖可知,本次微型鋼管樁復合土釘墻有-5.8米、-7.4米兩個標高。
-5.8米標高處邊坡距離龍騰苑小區南圍墻非常近,第一級邊坡按照1:0.3放坡,基坑的肥槽800mm寬,具體的支護方式見圖2:
-7.4米標高在圖1-1中的平面位置是2-22軸~1-8軸,此處由于開挖比-5.8米深1.6米,在施工時比-5.8米的支護多了一排微型鋼管樁并多了一道錨桿及水平鋼管樁,具體的施工圖如圖3所示:
3.2微型鋼管樁復合土釘墻施工
(1)微型鋼管樁施工:微型鋼管樁采用Φ89鋼管作為主筋,鋼管下2m處,每隔300mm用電焊機加工出對稱的兩個直徑約為10mm的孔洞,作為滲漿孔,本工程微樁成孔采用SH30鉆機成孔,微型鋼管樁置入孔中后進行注漿,注漿用P.S.A32.5攪拌而成,水灰比為0.5,采用低壓方法進行注漿填孔,注漿壓力為0.4~0.6Mpa。注漿時采用底部注漿方式,注漿導管先插入孔底,在注漿時將導管慢慢撤出。因為鋼管樁最終完成的樁徑只有150mm左右,成孔過程中容易造成塌孔,如果遇到塌孔的現象,可以向微型鋼管內拋撒粒徑2~7mm碎石,并用鋼筋插搗同時進行補漿,從而克服鋼管周圍水泥剝落,提高了土體的自立性,-7.4米處雙排鋼管樁,先施工內側鋼管樁,由于樁長是7.5米,垂直度必須控制在1%以內,避免造成吃槽或逆坡,也為外排鋼管樁的施工提供準確的施工空間。鋼管樁每施工完8~10根,在其頂部內外兩側各焊接一道Φ16的二級鋼作為冠梁提高鋼管樁的整體性。
(2)土釘、錨桿施工:土方分層開挖,分層開挖后,分層進行土釘墻施工。-5.8米基坑處土釘的標高分別是-1.2米、-2.5米、-3.5米、-4.8米。在標高-2.3米、-3.3米處施工錨桿,錨桿采用1*7Φ5mm1860級鋼絞線,錨桿采用鉆機成孔,制作桿體時采用常壓注漿,注漿管與桿體一同插至孔底,注漿開始2-3分鐘后隨注隨緩慢抽出注漿管,直至注滿錨孔。由于第二道錨桿-3.3米正好位于淤泥質土層中,這道錨桿能否達到設計承載力對于邊坡穩定至關重要,由于淤泥質土的滲透性較差,若采用常規錨桿的施工方法會使錨固體強度難以達到設計要求,從而降低錨桿承載力,本工程施工過程中使用三次注漿施工工藝,在制作錨桿桿體時將PVC管固定于定位骨架中心,在第一次注漿完畢后間隔10-15分鐘再將注漿管插入孔底,進行第二~三次補漿,保證錨孔中的充盈系數>1。(-7.4米深基坑土釘的標高分別是-1.2米,-2.5米,-4.9米、-6.2米,錨桿標高分別是-2.3米、-3.3米、-4.0米,施工工藝與-5.8米相同,不再贅述)
(3)水平鋼管樁、坡腳護坡樁、面層施工:對于坡度為90度的邊坡開挖后,由于受南側龍騰苑污水管線破裂的影響,加上-3.0~-4.0米淤泥質土滲透性差,大量滯水停留在上部粉土層,即使護坡樁施工完畢,在預開挖0.5米深,15米長時,局部也發生了土層的坍塌,為了進一步保證土層的自立性,在第二步土釘上下100mm向土體邊坡上振動敲擊3米深,間距500的Φ40的鋼管,使鋼管的周圍的土進一步擠密,由于-7.4米基坑較深,在第二步水平鋼管樁下又增設了一排樁長6米間距500的Φ40的鋼管來保證土體的自立性和邊坡的整體性,在水平鋼管樁及土釘、預應力錨桿施工完畢后,在其面層編織Φ6.5@200*200的鋼筋網片,噴射100mm厚C20砼,使鋼管、土釘、預應力錨桿及水平鋼管樁形成一個完整的支護整體。在施工到基底標高時,在坡腳的位置振動敲擊2.1米長,間距500,Φ89鋼管樁,從而抵消除坡腳被水泡軟而發生的整體傾覆的危險性。
4.基坑支護位移變形監測
為了保證施工過程的安全,并對可能發生的安全隱患進行及時準確的預報,本工程對基坑頂水平進行了監測,由于回龍觀D01配套商業用房工程東西長343.175米,沿基坑四周布置了W1~W38總計38個觀測點,其中土體滲水量較大的南側布置了W2~W18總計17個觀測點。按照規范要求:邊坡位移點W1~W9、W15~W28、W31~W38點的水平位移控制值為34.80mm,預警值為20.88mm;W10~W14、W29~W30點的水平位移控制值為45.6mm,預警值為27.36mm。從2012年的2月15日開始第一次初始觀測到2012年6月5日最后一次觀測,其中南側W2~W18的累計變化量最大的監測點是W5、W6、W13、W14,這四個點的累計變化量是-12mm(水平位移邊坡方向的位移量:向槽內為“-”值,反向為“+”值),不但沒有達到控制值,比預警值也要小很多,說明微型鋼管樁復合土釘墻在回龍觀D01地塊配套商業用房工程上得到了成功的應用。
5.結論
本文通回龍觀D01商業用房工程的實例,描述了微型鋼管樁與土釘、預應力錨桿聯合組成的微型鋼管樁復合土釘墻在實際工程的成功應用,證明了以下結論:(1)微型鋼管樁復合土釘墻支護結構適用于場地狹小,沒有足夠的放坡空間的施工現場,并且微型鋼管樁作為超前支護,解決了土層在土方開挖后自立性差,保證土方開挖后有足夠的時間進行土釘及預應力錨桿的施工,同時在邊坡施工過程中在邊坡增設水平鋼管樁以及在坡腳位置設置豎向鋼管樁可以更有效的增強邊坡的整體穩定性,并且有效預防了局部邊坡土體坍塌,通過邊坡基坑的位移檢測數據分析,微型鋼管樁復合土釘墻的支護結構有效控制了邊坡的水平位移。(2)微型鋼管樁復合土釘墻支護結構相比較混凝土護坡樁復合土釘墻支護結、懸臂鋼筋混凝土護坡樁支護體系,不僅施工工藝簡單,而且由于微型鋼管樁成樁、注漿與土釘相似,所以可以大大節省了支護工程費用。而且微型鋼管樁的養護周期比鋼筋混凝土護坡樁的養護周期短,也減少了護坡工程的施工工期,對于早日進行肥槽回填,保證邊坡安全有利。
參考文獻
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[2]薛麗影,胡立強。微型鋼管樁垂直復合土釘墻在某深基坑工程的應用[J],建筑科學,2011年第07期
篇9
1 工程概況
1.1 工程概述
本工程位于陜西漢中市內天漢大道西側,場地地形平整,擬建建筑物南北長50.4m,東西寬31.6m,設計基坑開挖深度自現自然地面下7.2m。場地北側以及東西兩側場地較開闊,而場地南側0.8m即為同仁醫院圍墻,距離醫院門診大樓僅相隔一條約5m寬的通道,醫院門診大樓為一6層鋼筋混凝土框架結構建筑,而與場地之間相隔的通道為入院的主干道,往來車輛和人員較多,動荷載較大,該側一旦發生基坑失穩,不僅影響醫院門診樓的安全,也影響到該通道上的車輛和人員安全,基坑安全等級較高。為保障施工期間同仁醫院的安全運行,需對南側基坑進行合理有效的支護。
1.2 工程地質和水文地質條件
根據場地工勘資料,本場地底層結構簡單,自上而下依次為素填土、粉質粘土、粉砂、粗砂、圓礫、卵石等,各土層物理力學性質如表1所示:
表1 場地地層情況
土層名稱
平均厚度(m)
重度(kN/m3)
黏聚力(kPa)
內摩擦角()
素填土
3.6
18
20
15
粉質粘土
0.8
20
50
24
粉砂
0.6
19
25
粗砂
1.2
20
30
圓礫
1.4
21
38
卵石
7.0
22
38
2 基坑支護方案的確定
本工程南側緊鄰已建建筑,無放坡開挖的距離,擬采用垂直開挖,懸臂式排樁支護;其余三側有一定的放坡空間,但考慮基坑開挖過深,為保障施工臨時用地以及交通道的安全,擬采用放坡1:0.3開挖,土釘墻支護。
2.1 排樁支護
分布于基坑南側,采用機械鉆孔灌注樁,樁長14.0m,樁徑0.9m,樁中心距1.8m,樁頂用600×900mm冠梁連接。
1)樁身。樁身混凝土強度C25,主筋采用HRB335級鋼筋,24φ32均為配置;螺旋箍筋采用HPB235級鋼筋,φ10@150,加強箍筋采用HRB335級鋼筋,φ20@1500,混凝土保護層厚度50mm。
2)樁頂冠梁。各樁樁頂用600×900mm冠梁連接,冠梁混凝土強度等級C25,每側各配4φ20受力鋼筋;梁中部設兩道腰筋,每道采用2φ16普通鋼筋;冠梁箍筋采用四肢箍,φ8@200;樁體主筋應插入冠梁內不少于冠梁高度,并與冠梁受力筋可靠連接。
3)樁間土處理。孔樁施工時預埋φ8@150插筋,樁側土體應分層對稱垂直開挖,開挖后將兩樁間的鋼筋焊接,再掛鋼筋網,采用φ8普通鋼筋,間距150×150mm,豎向鋼筋應置于水平鋼筋之下,表層噴射C20細石混凝土,厚度80mm。樁間土豎向設置兩排泄水孔,矩形布置,水平向間距1.8m,孔徑100mm,外斜坡度5%,進入坡體0.60m,用PVC管制成花管安裝。
2.2 土釘墻支護
分布于基坑東側、西側、北側,開挖坡比為1:0.3,基坑開挖深度為7.2m。
1)土層錨桿(土釘)。沿基坑豎向布置四排土釘,水平向間距1.3m,矩形布置,錨桿傾角15度。人工洛陽鏟成孔,孔徑120mm,植入土釘后,灌入M20水泥砂漿形成錨固體。
2)坡面掛網。采用φ8普通鋼筋,間距150×150mm,一層,加強鋼筋采用φ12普通鋼筋將水平向和豎向土釘連接。加強鋼筋與土釘交叉處采用焊接連接。坡面鋼筋網應上翻至坡頂外側,外翻長度1.0m,并在坡頂用1.0m長短鋼筋垂直打入地下以固定鋼筋網。
3)護面。坡面噴射細石混凝土護面,混凝土強度等級為C20,厚度100mm。
3 支護結構穩定性驗算
3.1排樁支護驗算
《規范》規定排樁支護驗算的內容主要包括整體穩定性演算、抗傾覆穩定性驗算和基坑底部抗隆起驗算。本工程內力計算方法采用增量法,基坑側壁重要性系數γ0取1.0,地面超載取30kPa,計算結果下所示。
1)整體穩定驗算。計算方法采用瑞典條分法,經計算,最危險滑裂面整體穩定安全系數 Ks = 3.102>= 1.3,滿足規范要求。
2)抗傾覆穩定性驗算。定義穩定安全系數為被動土壓力Ep對樁底的彎矩與主動土壓力Ea對樁底的彎矩的比值,經計算, Ks = 1.401 >= 1.200, 滿足規范要求。
3)基坑底部抗隆起驗算。采用普朗德爾公式計算穩定安全系數Ks = 19.689 >= 1.1,滿足規范要求。
3.2 土釘墻支護驗算
《規范》規定土釘墻支護驗算的主要內容包括內部穩定性驗算和外部穩定性驗算。本工程基坑側壁重要性系數取1.0,土釘荷載分項系數取1.25,土釘抗拉抗力分項系數取1.3,整體滑動分項系數取1.3,計算結果下所示。
1)內部穩定驗算。計算方法采用整體圓弧滑動法,根據施工的步驟將分層開挖支護看做不同工況,經計算,各工況最危險滑裂面整體穩定安全系數均能滿足規范要求。
2)外部穩定驗算。主要包括基地承載力演算,抗水平滑動演算和抗傾覆穩定性演算。經計算,
基底平均壓力設計值 pa=125.6(kPa) < fa=140 kPa
基底邊緣最大壓力設計值 pamax=155.5(kPa) < 1.2fa=168 kPa
抗滑安全系數 Ks =6.633 > 1.3
抗傾覆安全系數 Ks =36.097 > 1.6
各計算指標均滿足規范要求。
4 施工注意事項
1)基坑開挖后應立即進行支護,坡面人工修平后再掛網,施工過程中應采用防水措施,以免施工用水侵蝕坡面,導致坡面跨塌。
2)錨孔灌漿前必須用清孔,清除孔內殘土,注漿必須從孔底開始進行。
3)土釘加強筋必須與土釘焊接牢固,且網筋應置于加強筋之下,網筋與加強筋交叉處必須焊接,網筋交叉處必須綁扎。
4)坡體護面混凝土必須平整,保證厚度及質量,混凝土終凝2小時后應灑水養護7天。
5)施工前應檢查原材料的品種、質量和規格型號以及相應的檢驗報告。
6)鉆孔偏斜度不得大于5%。
7)鉆孔深度應比設計土釘長度長至少超深0.2 m。
8)應用定位短筋將土釘置于鉆孔中心,保證保護層厚度。
9)施工過程中應注意地下管線和臨近建(構)筑物基礎等,如遇見地下管線等,土釘位置、傾角、長度可適當調整,但需征得設計單位同意。
10)基坑開挖應分級進行,每級開挖深度宜為1.5-2.5m,且待前一級支護完成驗收后方能開挖下一級基坑。
5 結語
本工程于2009年3月開工,2010年2月竣工,根據施工過程中的支護結構變形檢測資料表明,基坑側壁的土體以及臨近建筑物的變形量均在規范規定的變形范圍以內,表明本基坑設計施工方案是合理有效的,對本地區相似工程的設計施工具有一定的借鑒作用。
參考文獻:
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[3]李自明. 復合支護結構在深基坑支護中的應用[J]. 山西建筑,2008.1.
Application of Pile and Soil-Nail-Wall Composite Supporting Structure in a Deep Excavation in Hanzhong
Chen Dongliang
(Department of Civil Engineering and Architecture, Shaanxi University of Technology , Hanzhong, 723001)
Abstract According to the actual condition of a deep excavation in Hanzhong, Using the pile and soil-nail-wall combined form for supporting structure, and stability analysis of the results are in line with current regulatory requirements, the application of engineering practice, the project runs well, the monitoring data show that The supporting structure is safe and effective in the region similar to the reference design and construction projects.
Key words Deep excavation; Piles; Soil-nail-wall; Foundation Support
作者簡介:陳棟梁(1980-)男,碩士,講師,主要從事巖土工程方向的教學研究。
篇10
本高層建筑由4棟31層塔樓、2層群樓、2層地下室組成。建筑基坑開挖深度為9.00m,總用地面積約20000平方米,一期地下室已建成,本次基坑支護為二期項目。基坑場地東面6米為高5層的泰安居裝飾材料商場,南面18米為高25層的2棟住宅樓,西面20米為吊雞瀝,北面5米為小區道路,距多層住宅約20米。本次二期項目位于場地的北側,場地南側為一期地下室。本基坑根據鉆孔表明,場地地層有素填土層、第四系沖積土層、殘積土層及侏羅系基巖。本基坑平面圖如圖1所示。
根據場地工程地質條件和設計、施工經驗,結合土工實驗結果,參考規范規程等,本基坑支護各土層力學計算參數如下表1:
2 深基坑支護方案
本基坑支護設計從安全、經濟、可靠出發,根據場地工程地質條件,并結合基坑周邊環境分段進行處理。本基坑支護分3個區段,其中1及2區段安全等級為一級,基坑側壁重要性系數1.1,3區段安全等級為二級,基坑側壁重要性系數1.0。本基坑主要采用復合土釘墻支護,局部場地允許范圍則采用放坡。當本基坑開挖時邊界、地質條件發生較大變化或土層情況與地質資料不符時,基坑支護設計應作相應的修改。
2.1 本基坑1區及2區因距建筑物或道路較近,除上部1米采用1:1放坡,并設置1米寬臺階;下部采用直立開挖。為確保周邊建筑物及市政設施安全,采用復合土釘墻支護:采用雙排φ550深層攪拌樁作超前支護,并起到止水圍幕雙重作用,另設置一排φ140鋼管樁,樁間距為1.2m,樁長12m;設置7排φ25-28土釘(基坑上部第一及第二層錨桿因處于填土層,成孔困難,采用同等強度φ48錨管代替),長度12~16米;另于-1.2米及-5.5米處設置一排3×7φ5預應力錨索。
2.2 3區段因距周邊建筑物較遠,從經濟及安全考慮,采用放坡開挖,放坡坡率1:1,并設置一級臺階。土方開挖后,及時進行坡面掛網插筋,φ8@200×200mm鋼筋網及100mm厚C20噴射混凝土面層施工;臺階下部因土質較差,增加三排錨管支護。
3 深基坑支護模擬計算
本深基坑根據基坑周邊的荷載及支護形式分段采用北京理正最新版本基坑計算軟件6.0進行現場模擬計算。計算時,各段面土層采用最能代表該斷面的鉆孔數據,選取超載類型為滿布均布,超載值為25kN/m。在本基坑計算分析時考慮到周邊樓房荷載對本基坑支護產生的影響,提高本基坑支護結構的安全穩定性。
本深基坑模擬計算。分別為動荷載10kN/m2,樓房首層地面堆載20kN/m2及樓房荷載240kN/m2,因為樓房主要荷載由人工挖孔樁基礎承擔,其樁端持力層位置低于基坑開挖底面,考慮到樁周承載力的影響,因此模擬計算時將樓房荷載的位置進行調整,調高至基坑開挖深度的影響范圍內(強風化巖層中),增加了樓房荷載對基坑支護結構的影響的考慮,持高了基坑支護結構的安全穩定性。其中本基坑1-1區段(zk5)支護模擬計算驗算簡圖如圖2所示。經驗算,外部穩定性抗水平滑動安全系數1.495>1.300,抗傾覆安全系數10.203> 1.600,均滿足要求。
圖21-1區段基坑驗算簡圖
4 深基坑施工要點及要求
4.1 放坡施工
本工程的放坡施工采取人工放坡方式,土方開挖后,及時進行坡面掛網插筋,采用φ8@200×200mm鋼筋網及100mm厚C20噴射混凝土面層施工。鑒于本基坑臺階下部因土質較差,增加三排錨管支護形式。
4.2 攪拌樁施工
本基坑工程所采用的攪拌樁樁徑為550mm。在施工中要求攪拌樁樁端穿過含水砂層,進入殘積土粉質粘土隔水層不少于1.0m,施工工藝采用四攪四噴,同時樁噴漿3min、增加樁底噴漿攪拌時間、嚴格控制垂直度和提升攪拌速度。另外,攪拌樁施工采用32.5R普通硅酸鹽水泥,設計水泥摻入比15%,且不少于50kg/m,水灰比為0.55,施工要求采用4攪4噴噴漿法工藝施工,提升速度不大于0.5m/min,垂直度偏差≤0.5%,樁位允許偏差為50mm,樁徑允許偏差為4%。攪拌樁施工時鄰近不得進行抽水作業,若場地內水量較大則使用速凝漿材。樁與樁的搭接時間間隔不應大于12h,如間隔時間太長搭接質量無保證時,應采取局部補樁或注漿措施。
4.3 鋼管樁施工
本工程采用φ140(厚度4mm)鋼管樁,樁間距為1.2m,樁長為12m;其中本基坑的1區段采用雙排鋼管樁,排間距為0.8m。樁成孔直徑為φ150,全孔采取灌注純水泥漿。注漿材料采用32.5R普通硅酸鹽水泥,水灰比為0.45,漿體強度不低于M20。
4.4 土釘墻施工
土釘鋼筋采用二級螺紋鋼筋,鋼筋土釘鉆孔直徑為130mm。由于本基坑上部第一及第二層錨桿因處于填土層,造成成孔困難,因此本基坑第一及第二排土釘采用同等強度φ48錨管代替。土釘沿長度方向每隔2m設置一個定位支架,以確保保護層不小于25mm。土釘施工時采用M25水泥漿一次注漿,拆除注漿管后,再封堵孔口加壓注漿,施工中注漿壓力控制在0.5~0.8Mpa范圍內。當注漿體終凝、有一定強度后(一般在24小時后,可依施工單位的經驗,適當縮短,但不少于15小時),方可焊接鎖定筋。
土釘墻坡面鋼筋網搭接長度應大于300mm,加強筋搭接應采用焊接,單面焊時焊縫10d,土釘的鋼筋必須與加強筋焊接牢固。噴射砼等級為C20,土釘墻噴射砼厚度100mm,分兩次施工,第一次噴射砼40mm,第二次待土釘掛網施工完成后再噴射砼60mm。
本工程土釘墻施工采取自上而下分層施工形式,并及時進行噴錨網施工,待面層混凝土和水泥注漿體強度達到設計強度的70%以上時,方可進行下一層開挖。每次開挖面在土釘設置處以下400mm,不得超挖。在打入土釘之前,應及時通過沙井探明管線埋深,避免土釘碰到地下管線。
本基坑開挖時采取分層開挖;當開挖深度至基坑底300mm時應由人工開挖、鑿平。基坑頂面和基坑底面應做好散水排水工作,及時排出地表水和坑內集水,沿基坑底邊排水溝約每30m設置1個集水井。如雨季施工,必須準備足夠的抽水設備。
4.5 錨索施工
本基坑開挖時,每層土開挖至錨孔位置以下0.4m施工錨索,后面土方開挖必須在錨索施工完畢不小于7日后進行。錨索施工采用二次灌漿工藝,一次灌漿采用32.5R或以上普通硅酸鹽水泥,水灰比采用0.5;而二次灌漿采用純水泥漿,水灰比控制在0.45。一次灌漿壓力采用0.5~0.8MPa,二次灌漿壓力采用2~3MPa。二次灌漿在一次灌漿液初凝后終凝前(約6~8小時內)封堵孔口加壓進行,要求灌漿體設計強度不低于25MPa。
錨索張拉必須在灌漿體達到70%設計強度后進行。張拉采用隔一拉一跳張。在錨索正式張拉前,取0.1~0.2倍軸向拉力設計值對錨索預張拉1~2次,使錨索完全平直和各部位接觸緊密、產生初剪;錨索張拉至軸向拉力設計值并保持15min,然后卸載至零,再重新張拉鎖定。工程中必須分單束預張緊后再多束共同分級張拉至設計張拉鎖定值。在基坑施工期間錨索應進行長期監測,當預應力變化值>錨索力設計值的10%時,應進行重復張拉或補償張拉。錨頭采用夾片式錨具。
4.6 基坑排水
本基坑頂、底及過渡平臺四周設置排水溝(300mm×360mm),坡度為1%,將雨水及地下滲水導流排入集水井,經泵送排往地面、沉淀后排入市政地下水道。具體集水井位置、數量安排視場地情況確定。沿排水溝每30m左右設一個集水井(800mm×800mm,深1000mm),基坑底面不得有凹坑。施工場區內
5 深基坑支護工程監測
本深基坑支護工程安全等級為1~2級,主要監測項目有:測斜、錨索拉力、水平位移、豎向沉降、地下水位及周邊建筑物的監測。
工程中采取的基坑監測注意措施如下:
5.1 監測須由有資質的單位進行,施工單位應與監測單位密切配合,做好檢測元件的安放和保護工作;
5.2 監測頻率:施工開挖期間觀測周期為3天,雨天施工每天觀測1次;支護結構完成后,變形未穩定前,每7天觀測1次,變形相對穩定后可每15~30天觀測1次;遇特殊情況(如變形出現突變或出現險情)時,每天觀測1次。
5.3 基坑2區段水平位移量不得超過30mm,報警值為22mm;豎向位移不得超過30mm,報警值為22mm。其余區段水平位移量不得超過50mm,報警值為36mm;豎向位移不得超過40mm,報警值為30mm。變形速率報警值為:基坑開挖施工期間連續每天變形速率大于10mm/d,地下室施工期間連續每天變形速率大于5mm/d。
6 結語
鑒于該深基坑深度較大(9米),屬深基坑,且基坑周邊都存在建筑物,一般多采用樁錨、內支撐及地下連續墻等剛性結構支護;土釘墻屬柔性結構,一般深基坑不宜采用。本基坑采用復合土釘墻支護,局部場地允許范圍則采用放坡方案。通過模擬計算分析表明,本基坑各段的整體安全穩定性及抗傾覆穩定性驗算安全系數均滿足規范要求;根據施工實踐證明,基坑最大水位位移僅為21mm,地面最大沉降量為15mm;說明效果還是比較理想。因此該基坑支護設計方案在結構、構造選型上合理,符合安全、經濟的設計原則。同時結合本工程特點詳細闡述本基坑支護施工過程,可為同類基坑支護工程提供技術參考。
參考文獻:
篇11
本文結合某濱海地區深基坑工程,對土巖組合地區深基坑的開挖及支護結構的施工與質量控制進行敘述和討論,研究成果可為相似地區的深基坑工程的設計與施工提供可靠依據。
1. 工程概況
1.1 建筑和結構特征。本工程位于東部濱海地區,筏板式基礎,工程均設二層地下室。其中東部區域地下室建筑面積33000 m?,基底相對標高-12.9 m;西部區域地下室建筑面積9520 m?,基底相對標高-12.5 m。東西部區域設有地下連廊相通,基坑長225m,寬142 m,工程基礎底面積共計20854 m?。
1.2 地質概況及氣象條件。本工程原地貌形態為海濱平原,后經人工回填改造而形成陸域,現場地形較平坦,總的地勢為東略高西略低。主要巖性為人工填土、粉細砂、粗砂、粉質粘土和碎石土等。其下為分布廣泛且完整堅硬的花崗巖,無明顯不良地質作用,屬建筑抗震有利地段,場地的穩定性良好。各層標高如下:第①層:填土,層厚0.70-4.90m,層頂標高2.59-3.78m。第②層:粉細砂,層厚0.40-4.70m,層頂標高-2.77-4.00m。第③層:粗砂,層厚0.80-5.70m,層頂標高-4.89-3.44m。第④層:粉質粘土,層厚0.50-3.60m,層頂標高-7.88-1.88m。第⑤層:粗砂,層厚0.50-2.30m,層頂標高-8.68-1.30m。第⑥層:砂質粘土,層厚0.40-0.80m,層頂標高-5.93-0.86m。第⑦層:強風化花崗巖,層厚0.3-13.20m,層頂標高-10.19-2.60m。第⑧層:中風化花崗巖,層厚0.2-6.6m,層頂標高-18.89-0.78m場區內地下水類型為第四系孔隙潛水-弱承壓水。主要賦存于砂層中,接受大氣降水補給和海水側滲補給,穩定水位埋深2.20 m-3.30m,水位標高0.44m-1.45m。地下水與海水有密切的水力關系,在場區西南部,地下水直接與海水相通,受潮汐影響,地下水位日變幅5-10cm。地下水動態年變幅為1.5米左右。地下水屬微咸水-咸水,地下水對混凝土具弱腐蝕性,對混凝土中的鋼筋和鋼結構均具有中等腐蝕性。
2.基坑支護體系的設計及施工
根據地質勘查報告,場地西部區域地層花崗巖層埋深較深,基本在場區自然地平下7m-14m以下,花崗巖以上的填土、砂土層較厚,此部位的邊坡基本可考慮在整個開挖范圍內均按1:1自然放坡,如圖1所示;
18軸以東J-R軸間的地質地層花崗巖埋深較淺,基本在場區自然平下1.4-5m以下,此部位上部土層可按1:1自然放坡,對于下部基巖埋深較淺地段,可采用1:0.5自然放坡形式。對于基坑上部砂土層部分的基坑要按設計要求嚴格分層分段開挖,在完成上一層作業面土釘與噴射砼面層達到設計強度的70%以前一般不能進行下一層土層的開挖,每層開挖深度取決于在支護投入工作前土壁可以自穩而不發生滑動破壞的能力,實際開挖過程中按照土釘豎向間距1.5m考慮。因為本工程土層中部分位置砂層較厚,容易產生土體塌陷,施工中對土體可考慮采取如下措施:(1)對修整后的邊坡立即噴上一層薄的砂漿或砼,凝結后再擊入土釘。(2)在作業面上先構筑鋼筋網噴射混凝土面層,而后設置土釘。(3)在水平方向上分小段間隔開挖。(4)先將作業深度上的邊坡做成斜坡,待擊入土釘后再清坡。(5)在開挖前沿開挖面垂直擊入鋼管,注漿加固土體。
2.1 噴射第一道面層。每步開挖后應盡快做好面層,即對修整后的邊坡立即噴上一層薄砼或砂漿。對于基巖部分的邊坡可省去此道工序。
2.2 設置土釘。基坑開挖深度范圍內基巖部分的土釘的做法先在巖體中成孔,然后植入土釘鋼筋并沿全長注漿,填土地質的部位是用專門設備將土釘鋼筋擊入土體,對于砂層較厚的部位則在開挖前沿開挖面垂直擊入管壁鉆孔的鋼管,高壓注漿加固土體代替土釘。
2.2.1鉆孔。鉆孔前應根據設計要求定出土釘位置,作出標記并編號。
采用的機具應符合土層特點,滿足設計要求,在進鉆和抽出鉆桿過程中不得引起土體塌孔。成孔過程中有專人作成孔記錄。土釘鉆孔時的質量應符合下列規定:(1)孔距允許偏差為±100mm;(2)孔徑允許偏差為±5mm;(3)孔深允許偏差為±30mm;(4)傾角允許偏差為1度。
2.2.2擊入或插入土釘鋼筋。擊入土釘或鋼管時前先進行定位,插入土釘鋼筋前要進行清孔檢查,土釘鋼筋植入孔中前要先在鋼筋上安裝對中定位支架,以保證鋼筋處于孔位中心且注漿后其保護層厚度不小于25mm,支架可以用短鋼筋焊接或用塑料件,以不妨礙漿體自由流動為宜。
2.2.3 注漿。基巖部分的土釘孔注漿前要驗收土釘鋼筋安設質量是否達到設計要求。本工程采用壓力底部注漿的方式,注漿導管底端插至距孔底250mm處,在注漿的同時將導管勻速緩慢的撤出。較厚砂層中的鋼管采用高壓注漿,壓力注漿時應在管口設置止漿塞,注滿后保持壓力3-5min。注漿過程中注漿導管口始終埋在漿體表面以下,以保證孔中的氣體能全部逸出。注漿材料采用水泥砂漿,配比按1:1-1:2,其水灰比控制在0.4左右,需要時可適量加入速凝劑,以控制早凝和泌水。水泥砂漿應隨拌隨用,一次拌合的水泥砂漿在除凝前用完。
2.2.4噴射第二道面層。在噴射砼之前先按設計要求綁扎、固定鋼筋網。面層內的鋼筋網片應牢固固定在邊壁上并符合規定的保護層厚度要求。鋼筋網片可用插入土中的鋼筋固定,但在噴射混凝土時不應出現振動。鋼筋網片可焊接或綁扎而成,網格允許偏差為±10mm, 鋪設鋼筋網時每邊的搭接長度不小于一個網格邊長或200mm,如為搭焊則焊接長度不小于鋼筋網片鋼筋直徑的10倍,網片與坡面間隙不小于20mm,土釘鋼筋通過井子加強鋼筋直接焊接在鋼筋網上。噴射混凝土前應對機械設備、風、水管路和電路進行全面檢查和試運轉。為保證噴射混凝土厚度達到均勻的設計值,可在邊壁上隔一定距離打入垂直短鋼筋作為厚度標志。噴射混凝土的距離宜保持在0.6-1m之間,并使射流垂直于壁面。噴射混凝土的路線可從壁面開挖層逐漸向上進行,但底部鋼筋網搭接長度范圍內先不噴混凝土,待與下層鋼筋網搭接好后再與下層壁面同時噴混凝土。混凝土應分兩層噴射,每次噴射厚度5cm。接縫部位在繼續噴射混凝土之前應清除浮漿碎屑,并噴少量水濕潤。面層噴射混凝土終凝后2h應噴水養護,養護時間3天左右。
2.2.5排水設施的設置。施工前做好降排水工作,基坑四周地表應加以修整并構筑明溝排水,嚴防地表水在向下滲流。邊坡噴射混凝土面層延伸到基坑周圍地表構成噴射混凝土護頂。混凝土面層上要做泄水孔,采用直徑40mm的塑料管,按間距4m均布。為了排除聚在基坑內的滲水和雨水,應在坑底設置排水溝和集水井。坑中的積水應及時排除。
3.質量控制措施
3.1 質量要求及保證措施。(1)對原材料必須由準用證、合格證,并在監理見證取樣后及時到指定的試驗室進行試化驗工作,復試合格后方可使用。細石混凝土提前作配合比。(2)嚴格按照設計及有關規程要求施工,并配備專職質檢員、施工員。(3)由專門的測量人員進行測量放線,施好線,由建設單位、監理單位驗收后方可鉆孔,并做定位放線記錄。(4)成孔后,由現場質檢員會同建設方、監理勘察單位驗收合格后方可終孔,并做好記錄,由各方簽字認可。(5)土釘鋼筋或鋼管制安嚴格方案及規范要求施工。(6)同一層面上細石混凝土噴射盡量做到連續施工,以確保混凝土身質量,技術人員嚴格控制噴射厚度。(7)止水帷幕樁須嚴格控制鉆孔速度,保證入巖深度滿足方案要求。(8)竣工后須畫竣工圖,提供施工記錄。
3.2 安全技術措施。(1)進場前所有人員進行安全教育,提高管理人員及施工人員的安全意識。(2)對電設備進行“三級”保護,電纜線必須架空或埋入地下0.5米,電工必須持證上崗。(3)施工人員進入場地須戴好安全帽,嚴禁酒后施工。(4)每日開工前檢查各種用具是否安全可靠,確認安全后方可施工。鉆井等設備必須經常檢修,行動時必須平穩。(5)工地設置安全小組,項目經理任組長,并設專職安全人員1人,經常檢查消除事故隱患,班組設兼職安全員,形成齊抓共管的安全體系。(6)未盡事宜見安全施工操作規范有關條。
4.監測結果
支護樁頂最大水平位移累計值為19 mm,最大豎向沉降累計值為11.1 mm;支護樁最大深層位移累計值為14.6mm,表明支護結構穩定性較好,基坑處于相對安全的狀態。而周邊道路、建筑最大豎向沉降累計值僅分別為13.6 mm及11.5 mm,表明支護體系是可靠的。
參考文獻
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篇12
一、工程技術在建筑行業所處的地位和所起的作用
工程技術亦稱生產技術,是在工業生產中實際應用的技術,它具有實用性、可行性、經濟性和綜合性等鮮明特點:實用性是指人類為了生存和社會的需要,必須運用到工程技術的手段和方法;可行性是指任何工程項目一定要根據實際的具體情況,盡量選擇最佳適合經濟、社會的技術;經濟性是指工程技術必須把促進經濟、社會發展作為首要任務,并要取得良好的經濟效果,從而達到技術先進和經濟效益的統一;綜合性是指工程技術通常是許多學科的綜合運用,它不僅要運用基礎科學、應用科學等知識,同時也要運用社會科學的理論成果。
科學的成果被研發出來,并不可能立即投入應用當中,必須通過工程技術轉化為生產力,創造出社會財富。在建筑工程中使用新技術就是將科學技術運用到實際情況中去,是創造財富的過程,也是建筑工程施工企業提高其經濟效益的重要手段。
二、建筑工程的新技術的應用對經濟效益的影響
建筑工程的新技術主要包含了新材料、新工具、新工藝、先進的管理等方面的技術。科學技術作為第一生產力 ,在建筑工程發展中發揮了強大推動作用。科技進步對建筑工程發展的制約和影響在設計、施工等許多方面表現得都非常明顯。尤其是在項目設計階段如果選用一項經濟、合理的施工技術會大大節約項目投資,提高整個項目的經濟效益。本文就試用目前國內已開始采用的清水混凝土、冷軋帶肋鋼筋焊接網和復合土釘墻噴錨支護等技術為例進行具體說明。
(一)清水混凝土的施工技術
清水混凝土,又稱裝飾混凝土,是指一次成型、不添加任何裝飾,直接采用現澆混凝土的自然色作為飾面的混凝土。在我國,該技術的發展還不是很成熟,但作為一項新技術,它在國內已被越來越多的業主采納。
清水混凝土對材料、模板安裝及養護方面的要求非常嚴格,在整個墻體施工中選用的水泥應為同一廠家,同一品種,同一強度等級,同一批號,才能保證混凝土表面觀感一致,質感自然。在澆注時,必須連續澆筑,掌握好混凝土振搗時間,一般以混凝土表面呈現均勻的水泥漿、不再有顯著下沉和大量氣泡已上冒時為止。它的施工縫須留設在明縫處,避免因產生施工冷縫而影響混凝土的觀感質量。清水混凝土技術對模板的材料及安裝工藝要求非常高,如果采用鋼制的定型模板,則需要人工對鋼模打磨6-8編,方能使用;如果采用木模,則需使用規格為1220×2440mm的覆膜竹膠板進行拼裝,此種竹膠板具有強度高,韌性好,表面光滑、幅面寬、拼縫少、容易脫模等特性,而且,模板不能采用已使用過的周轉模板,必須為全新采購的,為一次性投入。
清水混凝土工藝的推廣及廣泛應用是建筑工程施工技術發展的重要標志之一,采用清水混凝土工藝,從施工角度講,由于模板均為一次性投入,人力、材料等施工成本大大增加,經測算,一般清水混凝土施工成本比普通混凝土增加約為20%-30%左右,但從整體角度考慮,該工藝大大節省了建設項目的后期裝飾及使用期間的多次維護粉刷費用,并縮短了工期,從總體上說降低了項目造價,節約了建設項目的投資,而且清水混凝土的外觀樸素自然,天然去雕飾,即環保又節約能源,復合現代新建筑學的理念,綜合的經濟效益十分顯著,具有推廣意義。
(二)冷軋帶肋鋼筋焊接網的施工技術
冷軋帶肋鋼筋焊接網,是以普通的低碳熱軋圓盤條鋼材作為原料,通過冷軋、刻痕、軋成二道或三道表面上帶有橫肋的變形斷面鋼材,是通過全自動智能化的鋼筋焊接網生產線預制點來焊成網狀,它是一種取代了人工制作,具有高效、優質的建筑鋼筋。在建筑工程中使用該技術不僅可以保證施工質量,還具有節約工期和材料的優點,由于焊接網取代了人工加工等多項工序,運到工地后即可投入使用,安裝方便快捷,所以不僅可以加快施工進度,還能節省大量的人力、物力。
(三)復合土釘墻噴錨支護的施工技術
復合土釘墻是近年來在土釘墻的基礎之上而發展起來的新型支護結構。它主要依據具體的工程條件,把土釘墻與深層攪拌樁、鋼管土釘或預應力錨桿等結合起來,形成的一種復合基坑支護技術。它具有安全可靠、工程造價低、工期短等特點,彌補了一般土釘墻的缺陷。
復合土釘墻噴錨支護技術通過注漿、錨桿、鋼筋網片等對邊坡的主體構成一定的保護作用,對錨桿施加的預應力使邊坡土體可能滑動的部分受到了擠壓作用,這樣就使被加固土體的內聚力比原有土體的力學指標要高,安全可靠性強。而且該工藝具有施工簡單,操作性強的優點。因為復合土釘墻技術好操作,和其它樁基支護等工藝相比,不僅可以縮短大概三分之一的工期,還可以在保證基坑開挖安全的前提下,節省大量的人、材、機成本,減少維修成本,降低工程造價。可以說復合土釘墻噴墨支護技術是一項安全可靠、經濟合理的一項新技術。
(四)先進管理技術的使用
科技發展的日新月異,人類的發展有了質的飛躍,計算機的應用使人們從紛繁蕪雜的事務和數據中解脫出來,同時計算機技術的使用也給建筑行業帶來了極大的便利,如文檔處理、財務核算、成本控制以及人事管理等方面,大大提高了工作的效率和準確性。綜合運用現代化工具和現代信息技術,實現了信息的流通和數據的共享,為項目決策提供一定的支持和服務,實現施工企業管理的網絡化、信息化和現代化。
三、建筑經濟新技術是建筑企業控制成本和提高經濟效益的根本途徑
建筑工程中新技術具有節約資源能源,低能耗,保護環境,降低制造成本,高的勞動效率和經濟收益等特征。新材料、新工藝 、新工具、先進管理技術的運用正是建筑施工企業控制成本和提高經濟效益的根本途徑。因此,采用高科技技術,改善建筑工程的施工,是解決資源緊張與產品、產業、消費結構之間矛盾的有效解決方案,也可實現建筑工程企業的經濟效益增長和企業的可持續發展。
目前,我國的建筑工程技術發展得尚不完備,還需努力提升,才能達到企業進步,經濟增長和社會發展的目標。對于建筑工程的施工企業來說,提高建筑工程的經濟效益是一個艱巨而又復雜的工作,包括了方方面面的工作,這要求不僅努力提高自身的技術水平,還要及時引進國外的先進水平,達到最佳的效益目的。
篇13
一、高層建筑深基坑支護工程的基本結構介紹
高層建筑深基坑支護工程設計方案的選擇對于整個工程的質量具有至關重要的作用,工程檢測者應該參考施工地點的實際條件,選擇最優支護工程結構設計方案。現階段,高層建筑深基坑支護工程常用的支護結構方案主要有下面幾種:第一種,支錨結構。土層錨桿是以巖石錨桿為基礎而演變發展起來的,是種全新的受拉桿件。在該結構中,錨桿一端連接擋土樁墻或者是工程結構物,而另一端將會固定在巖層或是地基上層中,這樣的結構能夠充分承受擋土墻的水壓力和土壓力或者是結構物的側傾力、拉拔力及上托力,該結構主要通過地層的錨固力來保證結構物的穩固。第二種,土釘墻支護工程結構。土釘墻支護指在挖掘基坑的過程中,用密集排列的較長的桿件土釘放置在原位置的土體上,再用鋼筋網和混凝土在坡面上鋪設一個面層。通過噴射的混凝土面層和土體、土釘一同工作,組成一個符合的土體。該結構較為充分地利用了土層本身作為介質的承受力,從而形成了一個較為穩定的結構,負擔了一小部分的變形壓力,而上釘則承擔了大部分的拉力,噴射而成的混凝土層面能夠調節該結構表面上的應力分布,從而充分體現了整體的應力作用。另一方面,因為土釘本身排列較密,利用高壓灌漿擴散后,土體本身的性能有所提高。土釘墻支護工程的成本一般較低、有較好的延展性和抗震性、柔韌性強、結構輕巧簡便,該結構通常用在深度超過15m的深基坑支護工程中。然而,該結構一般需要比較寬闊的建設支護結構的場地和空間,而且該結構更容易產生變形問題。第三種,排樁圍護工程結構。開始挖掘基坑時,對于那些因為場地條件限制而不能使用水泥土攪拌樁或是放坡圍護的,在挖掘到6米至10米之間時,就可以選擇使用排樁圍護。該方法可以使用鋼板樁或預制鋼筋混凝土板、或是人工挖孔樁、或鉆孔灌注樁等。第四種,水泥土攪拌樁支護工程。水泥土攪拌樁結構是指使用機械噴漿鉆進和加強,再與土進行攪拌,從而形成較大的樁柱加固體。水泥土墻指用水泥土的攪拌樁進行兩兩之間搭接而組成的連續的壁狀加固體當做擋土墻。水泥土墻的適用性較強,可普遍應用于砂石土和粉土地基、軟塑和流酥粘土、淤泥質和素填這類軟土的地基上。在土中有蒙脫石、多水高嶺石及高嶺石等物質時,會得到更好的加固效果,但是當土中有較多的水鋁英石、氯化物和伊理石等物質,或者PH值較低、有機質含量較高時,加固的效果就會較差。這種支護工程在施工時會比較簡便,通常適用于深度不足7米的基坑。最后一種是最為簡單的放坡開挖的基坑挖掘模式,這種支護結構的施工成本更低、建筑難度小、且經濟實惠、質量有保證。這種結構一般適用于土質條件好的基坑挖掘場地及地下水較少的場地。但也存在不可避免的問題,主要表現為挖掘量很大,不能在空間較小的場地開展。
二、高層建筑深基坑支護工程的監測
高層建筑深基坑支護工程的質量主要取決于基坑整體的穩定性和剛度,也就是深基坑支護的結果是否會產生變形的問題,一旦支護結構發生變形,將有可能導致整個深基坑支護工程的失敗。而進行工程監測的主要目的也是要通過對工程進行現場監測,來提高工程的經濟性和安全性。同時,還要根據施工過程中所監測到得支護工程和周邊建筑的變形情況,隨時掌握支護材料和周圍土體的實時動態,從而進行定量的合理的判斷分析,并評級支護結構和周圍土體的狀態,便于及時準確地改變設計方案和各項數據,給予合理的施工指導,以保證施工過程的經濟性、合理性和安全性。
深基坑支護工程的主要監測手段和方法是由專業的工程監測人員在基坑現場和周邊的建筑物進行質量監測,按照挖掘基坑過程中所監測到的巖石變位和支護結構等的情況,進行對比分析,獲得實時的動態監測數據,較為全面地控制所產生的變形問題,對預期問題進行報警預告,能夠及時化解其中出現的問題和險情,對超出預警值的變形問題,應及時采取有效措施加以應對,以保證工程的質量和安全。
在對高層建筑深基坑支護工程進行監測的過程中,要使用專門的表格來記錄各種數據,以保存原始的資料,便于日后的符合與計算。要將各項原始數據整理保存為正式記錄,按照原理不同的儀器以及采取方法的不同,要選擇相適應的鑒定與檢查手段,包括定期維護和檢查檢測系統和嚴格遵守監測操作規范。對于每次監測活動所獲得的原始數據,要及時進行反饋和處理,對于監測所反映出的偶然和系統誤差等各項問題進行統計檢驗和對比檢驗及其他方法進行解決。根據已有的各項監測所得信息來進行反分析測算,按照現有的周圍建筑物和基坑支護工程的變形問題和狀態,預測分析該工程未來可能發生的變形問題及其變化情況,以便可以提前選擇和采取相適應的手段和措施,驗證施工方法及設計參數。
三、高層建筑深基坑支護工程監測的信息反饋
將監測所得的全部信息和數據及時輸入計算機系統,用計算機描繪并計算出各種圖形、變形曲線和表格,主要包括以下項目:首先,描繪出邊坡頂部的“位移――時間”曲線圖和水平位移監測結果。第二,繪制出監測點與基準點的水平位置指示圖。第三,測算出“地下水位――時間”曲線圖和地下水位監測結果表。第四,計算出“土體側向位移――時間”曲線圖和土體側向傾斜位移監測結果表。
四、總結
綜上所述,在高層建筑深基坑支護工程監測中,要充分考慮建筑地點的地理環境和條件,因地制宜地設計支護工程結構方案,還要對設計方案進行充分地優化設計和比較論證。建立健全全過程的監測制度,監測過程要實現全面的信息化,以及時提供有關的支護工程變形信息等,以保證及時處理監測中發現的問題,確保整個工程的質量和安全。對于由降水所引起的變形深基坑支護工程變形問題,不能僅僅依靠理論上的計算來解決,而要結合當地實際,采取綜合手段加以改善。另一方面,還要及時將問題上報給管理者和設計者,以根據實際問題對設計監測方案做相應的修改,并形成監測報告。
參考文獻:
[1]白鍵榮.某高層建筑深基坑支護的設計與施工[J].山西建筑.2009(11):113