复合支护在深基坑工程中的应用.doc

复合支护在厦门高铁阳光花园基坑工程中的应用1、【摘要】：随着城市地下空间、高层建筑的快速发展，工程施工范围的限制，基坑支护工程越来越重要，特别是在日趋成熟的城市建设。本文章主要结合厦门高铁阳光花园基坑支护工程，对组合旋挖钻孔灌注桩以及预应力锚杆复合支护结构的施工要点进行分析，阐明该类支护的经济性、安全性、及技术提升创造的价值。2、【关键词】：预应力锚杆 深基坑支护 旋挖钻孔灌注桩 价值 复合支护 施工特点 施工工艺 基坑支护 3、【前言】： 厦门高铁阳光花园基坑支护工程四周环境条件较复杂，周围有新站片区已建成的高层、多层建筑物、沿主干道设有架空高压线、厦门北站主要交通道路、地下通道和地下电信电缆、燃气管道等。根据以上情况，本支护不能采用放坡的形式。若本支护使用预应力锚杆和土钉墙作为主要支护体系，很可能会因为周边环境复杂造成影响1。4、【施工特点】:4.1施工所需要的场地、空间较小，适用于各种场地，特别是错综复杂的城市。4.2锚杆拉力可以通过抗拔试验确定，随时监测，有足够的措施保证安全度。4.3基坑内支撑由锚杆代替，这样能够有效降低成本，施工环境和施工条件得以改善。4.4支护结构的侧向位移由锚杆预拉力来控制，易于调整。4.5控制支护体系的施工成本容易控制，且工艺、工法较为简单。5、【适用范围】：本施工方法适用于可能影响毗邻建筑，部分深基坑支护工程，有地下管线，不能变更的地质环境，以及不允许有大变形的基坑支护工程。例如城市繁华市区新建、翻建建筑物、道路改造、地铁站点、地下通道等。6、【工艺原理】:6.1、复合预应力锚杆结合旋挖钻孔灌注桩组合基坑支护的方法，是通过锚杆穿过不稳定土体区深入土体深层，将拉力传递到土体，而锚杆施加张拉应力，使锚固体不发生位移趋势。在土层中斜向成孔的预应力锚杆，与拉杆的握裹力，土体之间的摩擦力、锚固体以及锚杆的作用来承受作用于支护结构上的荷载。预应力锚杆改变了基坑土体的受力状态，减少了开挖好的基坑坑壁的侧向位移，保证了基坑支护结构的稳定性。6.2、预应力锚杆结合旋挖钻孔灌注桩通过桩顶压顶梁形成挡土支护结构，该体系通过桩、锚杆、压顶梁的整体刚度来控制基坑形变。一则通过旋挖钻孔灌注桩进行挡土，二则通过力传递到稳定地层，两者的结合，保证整个体系稳定。6.3、由锚杆头、自由段和锚固段三段组成的预应力锚杆，将拉力传递至稳定土层。锚杆头则由锚具、托板、螺帽等组成，用于锁定锚杆拉力；锚头拉力传递至锚固段的中间区段，这一段是自由段，由钢绞、防腐结构、注浆体组成；作用在锚头拉力传递稳定地层，则是最后的锚固段。7、【施工工艺】:7.1、工艺流程：旋挖钻孔灌注桩的施工定位锚孔钻锚杆孔插入锚杆注浆第一次注浆第二次压顶梁施工锚杆张拉监测2。7.2、旋挖钻孔灌注桩的施工流程：7.2.1施工工艺流程如下：旋挖钻孔灌注桩桩机的就位旋挖钻孔成孔清孔吊装钢筋笼混凝土导管的安装再次清孔安装隔水栓和混凝土漏斗灌注混凝土拆漏斗和导管。7.2.2混凝土导管应埋入混凝土深度约为2M，在浇筑混凝土过程时导管应及时提、拆。隔10分钟左右，上下活动导管几次，以防堵管。浇灌过程中，要控制好导管内的混凝土至泥浆面的高度。桩孔内的混凝土应控制好均匀缓慢上升的速度、以无剧烈翻滚的泥浆为佳。7.2.3在浇筑混凝土的过程中，必须保持浇筑混凝土连续性。每一车混凝土时间的价格应小于0.5h。若有中途中间隔的时间过长，应每隔10分钟上下活动混凝土导管2、3次，以延缓混凝土凝固。 7.3、定位锚孔：施工前应提前在施工场地内中挖好排水沟，避免泥浆的随意排放而影响环境和施工。准确就位锚杆钻机后，将钻机底座垫平，罗盘校核钻杆倾斜角度，将角度偏差控制在2以内，高度控制在30mm误差内。 7.4、钻锚杆孔。 7.4.1施工时，钻头要对准锚杆孔定位的位置下钻，孔位偏差应小于100mm，开始施工时，小功率慢速钻进，控制好钻孔角度，并由技术员用罗盘控制钻杆前进的方向，控制在2以内的钻孔角度偏差。钻孔的深度不应小于杆体有效长度，并不大于施工设计要求的孔深200mm。 7.4.2数值参数：黏土层的泥浆比重约为1.06103Kg/m3 1.10103Kg/m3 ；砂层的泥浆比重则需1.1103Kg/m3 1.4103Kg/m3。 钻速控制在0.3m/min,退钻速0.5m/min。3 7.5、清孔渣。采用循环压浆泵进行泥浆循环,35min，把孔底沉渣和泥皮冲洗干净，保证孔底沉渣量小于30mm。 7.6、锚杆的制作。 7.6.1锚杆自由段应涂上防锈油并包裹塑料薄膜，这样能够隔离钢绞束与注入的水泥净浆。 7.6.2制作锚杆过程中，设置定位架之间的间隔为2m，且锚杆外径不应大于钻孔直径10mm。 7.7、插入锚杆。 7.7.1操作的人员必须熟悉孔向，以保证能够顺利插入杆体。插入的过程中尽量匀速、缓慢，并不能随意扰动杆体，并用棉纱、编织袋将孔口临时封住。 7.7.2安插前，应事先将锚杆的托板和螺帽戴上，避免插杆过程中污染锚杆的丝口，当锚杆丝口污染后，要及时清理污染物，保证螺帽的顺利安装。 7.8、水泥注浆。 7.8.1注浆管随着钢绞线同锚杆一起埋在孔内，大概隔0.5m钻一对梅花注浆孔，然后用胶布把小孔包好，以避免浆液堵塞注浆管。 7.8.2第一次注浆。注浆是顺着钻杆注浆管注浆，水泥浆通过钻杆的注浆管传送至锚孔的底部。压力表从0.5MPa渐渐加大至2.0MPa；当水泥浆灌注到自由段附近时停止注浆，退出锚杆后，卸掉上部钻杆。随着水泥浆液的上升，分部拔出注浆管和孔内套管。 7.8.3第二次注浆，间隔时间在8h10h。压力从2.5MPa慢慢升高，直到注不进且小部分水泥浆溢出孔口为止。全过程应保证稳定的低速灌注，并在浇灌的时逐渐提高注浆的压力，使水泥浆液在稳定层土体向四周扩散。 7.9.压顶梁的制作和加工。压顶梁在旋挖钻孔灌注桩顶上，压顶梁和梁基槽宽度应桩体大100mm左右，以留下足够的支模空间，基槽内铺设20mm厚砂浆作为找平层，若遇局部镂空则用M7.0片石浆砌嵌补，然后在桩顶上进行压顶梁身的钢筋绑扎。 7.10锚杆的张拉锁定。 7.10.1锚杆灌注水泥浆液养护约8d后，并测试得锚固体张拉强度不小于15MPa，且满足75%的设计强度，再对锚杆进行张拉。 7.10.2张拉工序如下：进行预张拉时，预定轴向力取10%，紧密接触张拉的各个部位。其次按预定荷载的10%，进行阶段加荷，每一阶段加荷，观测时间保持在5min以上，并张拉稳定后，再进行下一阶段的张拉，预定荷载张拉保持稳定10min后，卸荷载力，取预定值的80%后用锚具锁定。 7.10.3事先标定好张拉和锁定系统，再将油压表的度数换算成张拉力进行控制。在张拉锁定中，用锚杆预定的承载力进行数字校核，也就是锚杆按预定承载力100%张拉持续5min后，按承载力的70%进行锁定。4 7.11监测。 7.11.1监测： 1)根据锚杆应力监测情况对锚杆的轴力进行监测，若发现在锚杆应力损失过大，则必须对锚杆再次进行张拉； 2)支护体系，包括基坑周边位移的测量监测； 3)基坑地表开裂状态实施观测，并记录，将形变控制在可允许范围内； 4)对毗邻建筑物、道路、管线等设施的变形测量、观测； 5)基坑内壁的渗水、基底水，以及基坑内外的地下水位情况进行监测。5 7.11.2土方开挖期间，基坑土体顶部水平位移、侧移观测应保证每天一次以上。遇到基坑开挖的深度加大或发现支护结构变形较大，或者支护体系变形发展急剧必须加大观测频率。8、【主要材料】:8.1、主要材料。灌注浆水灰比约为0.40.45，水泥浆的配比是水泥:水:早强剂:膨胀剂为1: (0.450.5): (0.0070.01) :0.078.2、施工主要机具如下图表1所示。8.3、劳动力的组织如下图表2所示。表一：名称钻孔灌注桩钻机锚杆钻机排污泵搅拌机往复式压浆泵反铲挖土机自卸式运土车交流电焊机数量（台）263363102 表二：岗位项目经理技术负责任质检员安全员测量员电工钻工机修工挖土操作工人数111121813工作内容施工过程全面管理施工技术指导质量管理安全管理基坑监测设备照明用电操作钻机，移位设备维修保养机械挖土9、【安全措施】:9.1贯彻 “安全第一，预防为主”的安全方针。施工前，明确各级人员安全职责，做好工人的三级安全教育；施工中，要严格执行岗位责任制条例，遵守安全操作规程。9.2重型车辆不得通过基坑周边，与施工无关的生产物质和严禁堆放在基坑上边。同时必须对已经施工好的结构体系采取可靠的加固措施，以保证安全。9.3钻机设备和振捣设备必须要有专用开关箱，并接漏电保护器，并随时进行检查保证完好。电缆线不得随地牵绕，应予以架空。9.4基坑的安全通道和上下爬梯必须设不小于1米高的栏杆，栏杆用钢管用醒目的红白油漆，并拉好安全警戒绳。9.5在施工过程中，若有发生异常情况，必须立即停止施工，查清原因后，采取相对措施进行补救。9.6当基坑毗邻的建筑物发生严重开裂且有倾斜现象、或者地表裂缝在短时间内加大时，应马上疏散施工人员，设置隔离区域，并进行加固处理。9.7压浆泵电缆线路应采用“三相五线”方式，使用过程中，如果出现压力骤然提升或者降低时，应马上停机检查，排除故障后再进行使用。10、【质量控制】:10.1钻机施工前用方木等材料垫好，设好前后支撑，人工操作的位置用模板铺设好，检查机械正常，一切就绪后才能施工。10.2钻孔的孔位水平误差应小于20mm，而垂直方向的误差必须控制在10mm以内，施工时钻进5米左右测量一次成孔角度，及时调教角度，保证钻孔底部的偏斜尺寸小于锚杆的2%。10.3注浆所用的水泥浆液应搅拌均匀，随搅随用，并且保证清洁，严防杂物等混入浆液中。若注浆过程出现停滞，则必须采取措施。实际注浆量必须保证注浆充盈系数大于1.0，在注浆后严禁扰动锚杆干扰浆液的初凝。10.4所有的材料都应具有出厂合格证，需要进行取样的，则必须要有试验报告，并按相关要求进行现场取样。10.5注浆施工过程中，保证注浆管管头插入水泥浆液液面500mm至800mm之间，严禁在施工过程中将导管拔出浆液面，避免出现断杆。611、【环保措施】:11.1必须对施工的道路,场地进行硬化，安排专人清扫运输中散落在现场的渣土，同时安排专人对道路进行洒水，避免尘土污染周边环境。11.2基坑上口、集水坑、泥浆池和排水沟等周边，必须设置栏杆，同时及时抽运泥浆液，防止泥浆外溢污染环境。11.3旋挖钻孔灌注桩在施工过程中，及时外运泥浆，保持排水沟，排泥沟的畅通，安排专人及时处理基坑积水、垃圾、废水、废渣等。12、【效益分析】: 厦门高铁阳光花园建筑物为30层3栋，18层3栋，总建筑面积为13.8万平方米，采用框架剪力墙结构，该工程基础开挖深度为6.1米，基坑卡瓦面积约为8500平方米，基坑支护采取预应力锚杆和钻孔灌注桩组合方法。采用本工法施工，施工过程中进行监测，监测结果表明，基坑变形量在规定范围内，周围道路及地面并未出现沉降开裂等不良现象，实施效果理想。13. 【参考文献】:1林芳福建建材，2004，3：41 422苏扩军，邓华锋三峡大学学报(自然科