复杂地质条件下永久性边坡支护工程施工.doc

基层编号成果分类局登记号建议密级核定密级分类号*公司科技进步奖励申报书成果名称：复杂地质条件下永久性边坡支护工程施工任务来源：自选主要完成单位： 主要协作单位:工作起止时间： 年 月 日至 年 月 日申报单位： 申报日期 年 月 日一、项目简介项目简介：（项目所属科学技术领域、主要内容、重点及应用推广情况）该项目属岩土边坡支护工程，其位置在天安公司八矿选煤厂老主厂房北侧，设计为永久性土钉墙支护形式。工程涉及土方开挖，锚杆钻孔，钢筋制作安装，混凝土喷射等工艺。该工程支护面积620m2，开挖土方2200m3，施工锚杆398根，为八选新建原煤仓及二号转载点的施工以及近12m陡坡上部道路的正常通车提供了可靠保障。由于工程所在地属山坡地形，地质土层条件复杂，且不利于土钉墙的施工，本工程施工中遇到了难以想象的困难。现场施工场地狭窄，土方挖运工作不易开展，并且在施工下部土层锚杆时，发现下部5m多高基本上全是砂岩、泥板岩，并且还多为中等风化微风化岩石，土层中含水丰富，有些地方似山泉一样成股流出。在这种条件下进行土钉墙的施工，在国内边坡支护类工程尚属首例。现场施工过程中打破了常规的土钉墙施工工序，采取了先喷护后钻孔的方案施工，并且在砼及砂浆施工中掺加了速凝剂，钻机的选型也打破了常规的选择范围。由于这些技术措施的实施，使整个工程最终按期完成了施工目标，并且保证了合格的工程质量，杜绝了安全事故的发生，成为边坡支护类工程施工中的一道亮丽的风景线。二、详细内容及推荐理由1、立项背景（相关科学技术善及其存在问题，立项原因及推荐理由）八选戊组煤改造原煤仓边坡支护在复杂的地质条件下完成了施工，并且保证了工程的质量，创造了支护类工程上的一个奇迹。土钉墙支护具有工艺简单、施工速度快、质量好、造价低等特点，但该方案仅适用于土层深厚且土层中无岩石的地质条件。本工程所在地地质条件复杂，上部粘土层中含有大量的硬质结核及砂岩，并且局部富集，在这种情况下，使用螺旋式土锚机进行钻孔作业十分困难，遇有岩石及结核根本无法前进，只有更换成气动式冲击钻进行钻孔，待穿过岩石，又要更换钻机。下部土层施工时，由于风化的岩石极易破碎坍塌，所以采取先喷护后钻孔的方案施工以保证工程质量。本工程在极其不利的土层条件下完成了土钉墙施工，开创了支护类工程中的首例。若采取打护坡桩的方案施工，虽然施工难度不会很大，但造价要高出好多倍，并且使用的机械设备又大又重，安装及运输困难，施工过程中的质量也不易控制。本工程经过方案优化，选择土钉墙支护，并且在复杂的地质条件下完成了施工，为建设单位节约了投资，也为我们单位赢得了光彩。2、 详细科学技术内容（技术、原理、技术方案 和主要指标）边坡支护一般应用于较陡直的岩土坡面，其作用原理是通过对岩土坡面施加一定的约束应力，从而保证岩土边坡的稳定。土钉墙支护是在土层内施工土钉，然后沿坡面安装钢筋网，喷射混凝土，钢筋砼面层通过土钉的抗拉拔力来约束土体的侧向位移，从而起到防止土体坍塌的目的。本工程为永久性的边坡支护，支护高度达12m，施工时采取分层支护方案，每层支护高度最大不超过4m，施工工艺如下：一层土方开挖（约4米）搭设脚手架及操作平台锚杆孔定位钻孔机具安装、调试钻孔清孔注浆、浇捣端头编钢筋网焊接加强筋（泄水管安装）喷射砼锚杆间500mm宽突出部分二次编钢筋网、模具固定喷射砼下层土方开挖下部土层由于多为风化岩石，极易破碎造成坍塌，施工时采取先喷护后钻孔的方案施工，取得了良好的效果。锚杆钻孔深度有10m、8m、6m三种，钻孔直径100mm，锚杆采用28钢筋，每孔一杆，锚杆间距：横向1m，纵向1.5m，面层钢筋网片双向10200，16加强筋与锚杆焊接，喷射砼强度等级c20。 3、该项目与当前国内同类研究、同类技术的综合比较（包括存在问题及改进措施）土钉墙支护适用于面积较大，土层较深且无钙质结核、硬质泥板岩等土质的边坡，本工程支护高度大，土层地质条件复杂，土层中钙质结核密集，且硬质泥板岩含量丰富，尤其是下部土层，岩石密集，且多为中等风化微风化岩石，十分不利于土钉墙施工，使用螺施旋式锚杆钻机根本无法进行钻孔作业，下部土层施工也不能按照正常的施工工序进行施工，与其它同类型支护工程的施工相比，本工程施工可谓困难之中锻造出的精品，在支护工程的施工历史上，创造了一个奇迹。同时，采用土钉墙支护方法，不仅为甲方节约了投资，在施工过程中的质量、工期也得到了有效控制，并且确保了安全施工，是其它支护类工程所不能及的。 4、创新点本工程在施工过程中，结合实际地质条件，采取合理的施工方案。下部土层施工时，采取先喷护，后钻孔的方法施工，是和正常的施工顺序不相符的。同时，钻孔机械的选择也超出了正常考虑的范围，使用了大风量的气动式冲击钻，这些方案的实施，不仅保证了工程质量和进度，还避免了施工中可能发生的安全事故。 5、保密要点 6、应用、推广及论文引用情况（在国内外相关领域的作用影响及预期前景）八选原煤仓边坡支护工程在复杂的地质条件下完成了施工，拓展了土钉墙支护方法的施工领域，为土钉墙支护在复杂的地质条件下的施工积累了宝贵的经验。且该工程为永久性支护工程，设计使用年限为50年，这在土钉墙支护的设计、施工上也是一次重大的突破。随着建筑市场的飞速发展，土钉墙支护的应用范围将越来越广，其所创造的价值也会越来越高。未达到推广应用面积和程度的原因a、 无接产单位b、缺乏资金c、技术不配套d、其它7、经济效益情况表项目总投资经济效益总额栏目年份新增产值新增利税创收外汇增收（节支）总额2005年45.816万元年年 累 计本表所列效益额的计算依据及说明：1、更改设计方案，取消护坡桩施工方案，为工程节约投资约40万元。2、下部土层采取先喷护后钻孔的方案施工，避免了由于土层坍塌进行修复发生的人工、材料费用约5万元。3、使用大风量的气动式冲击钻，不仅节约了工期，还避免了用小型钻机施工中易磨损发生的维修费用，节约费用约1万元。4、上部土层施工时，使用螺旋杆钻机代替洛阳铲，节省人工费38元/工日320工日=12160元。5、大型钻机购置费差价：1000元/台4台=4000元。合计节约费用：40+5+1.216-0.4=45.816万元。本表所列效益额的计算依据及说明 应用单位总会计师（签字） 应用单位财务部门（盖章） 年 月 日：8、社会效益：八选原煤仓边坡支护工程在复杂的地质条件下，完成了土钉墙的施工，得到了甲方、监理等单位的好评，并使人们对土钉墙的适用范畴有了新的认识，拓展了土钉墙支护的发展领域，并且对土钉墙支护自身的施工工艺也作出了进一步的探索，创造了良好的社会效益。9、应用情况土钉墙在八选原煤仓边坡支护工程中的设计施工，不仅节约了建设单位的投资费用，同时也保证了合格的施工质量，并且按时完成了施工目标，还杜绝了可能发生的安全事故，赢得了甲方、监理、设计等部门的一致好评。三、本项目曾获科技奖励情况获奖时间奖励名称奖励等级授奖部门本表所填写科技奖励不包括商业性的奖励四、申请、获得专利情况表国别申请号专利号项目名称五、申报、评审意见申报单位意见矿（处）长签名： 申报单位（盖章） 年 月 日 科技管理部门意见 审核人（签字） 年 月 日专业组评审意见 专业组长（签字） 年 月 日总工程师评审会评审意见 总工程师（签字） 年 月 日集团公司评委会审定结果 （盖章） 年 月 日六、主要完成人员情况表序号姓名性别年龄文化程度职务职称工作单位对本项成果做出的主要贡献内容项目负责人（签字） 年 月 日七、附件目录1、技术评价证明2、应用证明3、其它证明附件成果应用证明项目名称应用单位通讯地址应用成果起止时间经济效益 （万元）年度新增产值（产量）新增利税（纯收入）年增收节总额应用情况及社会效益： 应用单位（盖章） 年 月 日（纸面不可另加纸）八选戊组煤改造原煤仓边坡支护工程在复杂地质条件下的施工一、工程简介八选戊组煤改造原煤仓边坡支护工程位于厂内原主厂房北侧，其原状为一道高11.7m的边坡，边坡上部是八选昌华公司的主干道，该边坡是原主厂房施工时形成的，挡土结构为毛石挡墙。此次拟建设的戊组煤原煤仓及二号转载点，有一半面积位于该边坡上，为保证上部道路通行安全及煤仓、转载点的正常施工，需将此部分边坡挖去，形成近似直立状边坡，并对开挖坡面进行土钉墙支护。本支护工程为永久性支护，设计使用年限为50年。支护工程北坡面长度为47米，东、西侧坡面约5.6米，高度12米，设计为土钉墙壁支护形式，锚杆采用28钢筋，按水平间距1米，竖向间距1.5米布置，共计施工锚杆398根。锚杆长度有10米、8米、6米三种，钢筋网片双向10200，主筋双向均为16，与锚杆端头焊接，喷射砼面层厚度120mm，锚杆间500mm宽度范围厚度为200mm，混凝土强度等级c20，泄水孔按3米3米布置。本工程自2005年6月16日开工，施工工期56天。工程地质状况详见附件边坡岩土工程勘察报告。二、施工工艺土钉墙施工采用分层施工，本工程锚杆共八排，施工时上部五排分为两层施工，下部三排由于土质原因每层仅施工一排，施工工艺流程如下：一层土方开挖（约4米）搭设脚手架及操作平台锚杆孔定位钻孔机具安装、调试钻孔清孔注浆、浇捣端头编钢筋网焊接加强筋（泄水管安装）喷射砼锚杆间500mm宽突出部分二次编钢筋网、模具固定喷射砼下层土方开挖土方开挖使用一台wy-100型挖掘机，钻孔机具根据土质特点分别选用洛阳铲、螺旋式土锚钻机和气动冲击式锚杆机，气压来源使用一台10m3的空气压缩机。注浆使用注浆泵，砂浆搅拌时水灰比0.45，灰砂比为1:11:2。喷射砼使用一台砼喷射机，砼配合比砂石比在1:11:2之间，水灰比不大于0.45，砂子选用中砂，石子粒径不大于12mm。钢筋网片的接长采用绑扎搭接，每层钢筋网片安装时下部留出搭接长度，加强筋在网片筋以外井字型布置，与锚杆端头焊接。泄水管使用33镀锌铁管，埋管处用碎石作反滤层。三、施工难点及主要技术措施本工程所处位置地质条件复杂，不利于锚杆施工，成孔工作难度增大。上部五排锚杆施工时土层未含地下水，土质以粘土为主，易于开挖，但土层中含有大量的钙质结核，并且在6米深度处遇有岩石，厚度为1米，该层土质虽不利于锚杆施工，但其施工难度还不算很大，锚杆还能按正常程序施工，钻孔工作主要由螺旋杆钻机完成，遇有岩石层时改用气动冲击式钻机，穿过岩石层后再改用螺旋杆钻机。下部三排锚杆施工时，土层中含水量丰富，有成股流出的部位，土层以砂岩为主，深度可达12米，且多为中等风化微风化岩石，开挖时极难开挖，并且风化严重部位还极易坍塌，成孔作业很难施工。针对这一情况，土钉墙施工不能再按常规程序进行，需要采取必要的技术措施。首先，土方开挖深度减小，每次只开挖出一排锚杆的工作面，并且分段开挖，工作面挖出之后，以最快速度安装钢筋网，喷射第一层砼面层，并且找出地下水含量丰富地方，安放泄水管，第一层砼面层厚度在6080mm之间，过厚容易坍落，砼拌制时加入适量的速凝剂，待第一层砼面层强度达到70%左右时再进行锚杆钻孔作业，钻孔时使用大功率的气动冲击式钻机，并且及时安放锚杆及进行注浆，每成孔一个后，立即安装锚杆并灌浆，若耽误时机，锚杆孔内地下水会成股流出，造成无法灌浆，并且极易冲塌外部砼面层，灌浆时砂浆中同样掺入适量的速凝剂。待一排锚杆全部施工完成后，再进入行加强筋的安装，然后喷射第二层砼面层，锚杆间500mm宽突出范围的编网及砼工程可同时一并完成。四、经验总结由于本工程所处地理位置的限制，土方运输较困难，影响施工进度，工程施工时正值雨季，给工程施工带来许多不利因素，同时，本工程所处位置地质条件复杂，不利于锚杆施工，上部粘土层中钻孔要不停的更换钻机，使用螺旋杆钻机钻孔时不能使用水冲来清理孔内余土，因土质粘度较大，遇水后粘结在钻杆上，使得钻杆无法前进，因此改用气冲清理孔内余土，下部土层中岩石厚度较大，只能使用气动冲击式钻机钻孔，进程较慢，岩石风化严重，极易坍塌，只能先喷射砼用于稳定坡面，再进行钻孔作业，否则如果下部坍塌严重，不仅影响上部已完成边坡的稳定性，还可能造成大面积坍塌，导致边坡受到破坏，上部道路无法使用。在土钉墙施工过程中，定时观测边坡位移情况，未发生超过规范要求的现象。五、工程成果汇编本工程地质条件差，施工难度超乎想象，同时，施工时间又处于岩土工程最忌讳的雨季，更增加了施工时的难度，但我们根据现场实际条件，结合现场土质特点，制定合理的施工方案，采取有效的技术措施，消除施工过程中容易影响工程