钢花管在边坡支护上及应用.doc

钢花管在边坡支护上的应用李朝阳（北京十三陵蓄能电厂，北京 昌平 102200）摘要：详细介绍了钢花管边坡支护技术的设计原理，并结合工程实例，详细阐述了钢花管支护技术在建筑基坑工程中的设计、施工技术、质量要求、工程难点分析，以及施工中可能遇到问题的解决方法，并对施工效果、工期及造价进行了评价和总结。关键词：钢花管支护；施工；质量；解决方案；施工效果中图分类号：TV554 文献标识码：B0 引言随着我国城市建设和改造的迅猛发展，基坑支护工程技术也不断的进步，深基坑工程常处于城市繁华、建筑用地紧张、旧城改扩建及高层建筑物的地段，基坑支护虽属临时工程，但技术复杂却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、道路、桥梁等，它涉及到围护工程、土方开挖与支撑工程、降水工程、结构工程等，因此其支护结构类型的选择至关重要。钢花管喷锚支护技术在近几年得到较大的发展，而且此方法安全可靠，节约工期，适用于工程建筑项目的基坑支护。1 钢花管支护技术原理 钢花管支护是土钉墙支护结构的一种方法。它的基本原理是借助于加固材料在主动区（滑动区）所产生的拉力传到阻抗区以增加滑动面上的垂直应力，进而提高土层的抗剪强度，且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力，产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动，达到稳定开挖面的目的，即基坑土体开挖时所产生的不平衡主动区土压力通过混凝土面层和钢花管锚固体，最终均由钢花管锚杆承担，开挖边坡的整体稳定性亦通过钢花管对土体的加固来实现。 钢花管锚固支护结构由两部分组成，即钢花管锚固和喷射钢筋混凝土面层。钢花管采用一定管径的钢管，制作成滤管（花管），入土端加工成桩尖状，滤水孔对向，孔眼前端（造管尖端）焊接钢筋或角钢板，构成孔前倒刺及保护块，然后采用冲击锤或土钉将钢花管按设计角度及位置击入土中再进行高压注浆。坡面采用挂钢筋网喷射混凝土，同时设置加强筋并与锚头焊接，然后喷射第二层混凝土。 在上层钢花管锚固注浆完成一定的时间后，再进行下一层的土方开挖，并对该层进行喷锚支护，喷锚工作完成后，及时对基坑底部排水沟、集水井的施工。 2 工程应用实例：（1）工程概况：北京市昌平区某度假村工程，该工程为框架结构，地上34层，地下一层，地下室基坑，开挖深度7.5m，基坑支护面积约624.3m。基坑支护结构采用钢花管土钉墙支护。基坑分北坡、东坡、部分南坡3个区域对边坡进行支护。（2）工程地址情况：根据工程地址勘察报告，场地地面较为平整，总体地势西高东低，北高南低。场地地基土上部为黏性土和碎石土互层，土层分布不稳定，变化较大，下部（8.0m以下）以碎石土为主，有黏性土夹层。根据勘察结果表明：按沉积年代和成因类型可分为：人工堆积层和第四纪沉积层两大类。详见表1 土层分布情况表。通过勘察及对地基条件的分析，工程场地无影响场地稳定性的不良地质作用，适宜建筑。（3）工程难点分析：本工程场地狭窄，其中建筑物北侧、东侧约1m处有一围墙，南侧部分紧邻同期建设的综合楼2号，基坑边坡只有西侧可以正常放坡，其他均离围墙和建筑物太近，接近于垂直，无法正常放坡。施工时必须保证邻近围墙、建筑物的安全。3 钢花管支护设计（1） 根据场地工程地质勘察报告，土层各项物理参数详见表2土层各项物理参数表。（2） 场地基坑支护分为北侧、东侧、部分南侧3个剖面，均采用花管土钉墙支护，边坡开挖深度7.5m，放坡系数1：0.3。（3） 采用花管土钉墙进行支护，花管土钉墙呈梅花形布置，土钉锚固体直径50mm，土钉为50 mm钢管，长度为3m，分三道布置，水平距离为1.5m，垂直距离分别为1.8m、3.0m、1.5m。喷锚面层为6.5250*250mm钢筋网和114横向压筋，喷射100mm厚的C20细石混凝土，水泥：砂：碎石比为1：2：2。坡顶四周做1.0m宽散水，材料做法同喷锚面层，坡比0.02：1。详见图1花管土钉墙支护剖面图、图2花管土钉墙支护立面图、各层花管土钉长度向距指标见表3。4 钢花管支护施工钢花管支护施工工艺流程：开挖工作面修整坡面放线定位打花管土钉堵孔注浆绑扎、固定钢筋网压筋喷射混凝土面层混凝土养护1）坡面施工：基坑开挖过程中与土方队及时协调密切配合，按设计坡比开挖，严禁超挖，及时修坡，保证坡面平整度。2）加工管材：采用50钢管，制作成花管，入土端加工成桩尖状，滤水孔对向间距500mm，孔眼前端焊接钢筋，构成孔前倒刺及保护块。3）打钉：坡面经检查合格后，放线定锚孔位置，用气锤按设计角度将钢花管击打到设计长度。4）压力灌浆：花管土钉进入土体后，及时插入注浆管至距孔底250500mm处，及时注入水泥浆并二次压浆，稳压35min，水泥浆水灰比宜为0.450.50，注浆压力不得小于0.3MPa。5）混凝土面层施工：将 6.5的钢筋编成250mm250mm的网片，用插入土中的钢筋固定，用 14加强筋压紧并与预留花管头进行焊接。钢筋网片均应与上部搭接，给下步留茬，搭接长度不小于20cm，接茬避免在同一直线上，经检验合格后喷射不小于80mm厚C20细石混凝土。5 施工技术质量要求1）修坡应平整，在坡面喷射混凝土支护前，应清除坡面虚土。2）喷射细石混凝土时，喷头与受喷面距离宜为0.61.2m，自下而上垂直坡面喷射，一次喷射厚度不宜小于40mm。 3）钢筋网保护层厚度不宜小于20mm。4）严格按施工程序逐层施工，严禁在面层养护期间抢挖下一步土方，面层养护24h后方可进行下步土方开挖。6 土钉墙支护过程中可能遇到的问题和解决方案1）由于地质条件、施工的复杂性，基坑各边坡地坪标高不一致，基坑深度也不同，边坡花管土钉的实际排数，花管土钉长度和间距应根据实际情况由技术人员做相应调整。2） 因地下障碍物而无法按设计孔位或设计长度进行成孔施工，可适当调整土钉入射角度、间距和位置，以避开地下障碍物。当土钉间距调整幅度超过500mm或成孔深度比原设计减少200mm以上时，施工现场技术人员应与设计人员协商解决。3) 成孔过程中因遇地下管线现象，可采用如下方法之一解决:当周边地下管线距基坑较近（小于2m），管线埋置范围较大时，可采用加长、加密花管土钉支护措施。当管线自身高度小于1.4m，采用喷锚支护时上下土钉应错开管沟位置。4) 成孔过程中因遇地下水而缩颈、塌孔，可采用如下方法解决:成孔后立即下土钉并随即注浆。已缩颈的土钉孔应二次成孔以保证孔径，若二次成孔无法保证孔径，应在相邻处补孔。5) 基坑开挖过程中因土质较松散而发生局部土体不稳定时，可采用的方法有：（1） 视土质情况减少土方开挖深度。（2） 可在土方开挖后立即喷射一层40mm厚砂浆或混凝土，再进行土钉墙施工。（3） 若不稳定土体已塌落，视塌落土体大小用编织袋或草袋等物体装土填充密实后，挂钢筋网或进行压力注浆，再进行下一步工序施工。6）施工过程中边坡出水而影响坡体稳定时：（1） 首先要了解施工场区周边地下管线（上、下水、污水、雨水及消防等）是否有渗漏现象，及时切断水源并进行补漏和堵截。（2） 边坡可采用设置导流花管的方法将土体中水导出，基槽内设置盲沟和集水井，用水泵将水尽快排出基槽。7）边坡位移发生突变，地面产生较大裂缝，位移未有收敛迹象时：（1） 立即封锁该区路面，禁止各种车辆及无关人员通行，及时通知设计人员到场。（2） 尽快采取坡后卸荷，坡脚堆土压重或内支撑等方法减缓边坡位移。（3） 缩短边坡监测周期，同时尽快分析事故原因，找出最有效的解决方案避免事故继续恶化，保证工程顺利进行。 7 施工效果、工期与造价分析 本工程基坑花管支护工程施工工期为10天，施工期间与基坑土方开挖工程交叉进行，工期短，为施工争取了时间。本工程在确定基坑花管支护方法前，也曾详细论证过其他的支护方法，与其他支护方法比较可节约10%的工程成本。实践证明：本工程采用的基坑花管支护工程是成功的，施工效果好，造价低，工期短，并且很有针对性，值得推广。 作者简介：李朝阳，女，1971年生，2003年毕业于湖南理工学院（本科）土木工程专业，工程师。收稿日期：2009-04-08，修回日期：2009-04-15 Application Of Side Slope Support Technique by Perporated Steel Tube LI Zhao-yangAbstract : This paper provides the design principles of side slope support technique by perporated steel tube according to authors back-ground of experience. Using an engineering examples it makes a detailed introduction of the analysis of design in excavation support structures、construction、quality、the difficulty of project 、problems that may occur during operation、relevant troubleshooting solutions and so on. This paper also summarizes the effect of construction、the time of project and the cost of project.Key words: perporated steel tube ; side slope support construction; quality; the effect of construction 花管土钉墙支护剖面图 花管土钉墙支护平面图成因年代大层序号地层序号地层岩性压缩性层顶标高(m)平均层厚(m)人工堆积1粘质粉土填土111.99-114.691.36层1杂填土2碎石低压缩性109.48-114.292.271粉质粘土中高-中压缩性3粉质粘土中高-中压缩性108.02-113.392.411碎石低压缩性第四纪沉4碎石低压缩性104.61-110.599.8积层1粉质粘土中-中高压缩性0.2-2.3m平均1.18m5粘质粉土低压缩性97.874.7粉质粘土1碎石低压缩性土层分布情况表 序号土类型土层厚度(m)容重(kn/m3)饱和容重(kn/m3)粘聚力(kpa)内摩擦角(度)钉土摩擦力(kpa)锚杆摩擦力(kpa)1杂填土1.3620.0 20.0 10.0 15.0 20.0 20.0 2粘性土2.2718.0 18.0 30.0 20.0 50.0 50.0 3粉土2.4118.