深基坑开挖与板肋式锚杆挡墙逆作法施工技术.doc

深基坑开挖与板肋式锚杆挡墙逆作法施工技术第2卷第2期2006年o4月地下空间与工程ChineseJournalofUndergroundSpaceandErneeringV01.2Apr.2006文章编号:1673.0836(2006)02.0250.05深基坑开挖与板肋式锚杆挡墙逆作法施工技术.丁常国,贺淑焕(中铁十一局集团第五工程有限公司,重庆400037)摘要:以工程实例详细介绍了位于城市闹市区内的重庆轻轨较新线大坪车站控制中心综合楼深基坑开挖方法,并介绍了深基坑四周侧壁板肋式锚杆挡土墙的逆作;-L-gY-.Y-.艺和监控与量测,可供类似工程参考.关键词:深基坑开挖;板肋式锚杆;挡土墙逆作法中图分类号:TU47文献标识码:AExcavationMethodforDeepFoundationPitandTop-downConstructionTechniqueofRibbedPlateAnchoredRetainingWallDGChang-guo.HEShu.huan(No.5EngineeringCo.1.td.,ofChinaRailway11BureauGroup,Ou,ngq/ng400037,Ch/na)Ahsl/-1.-ThisthesisdescribestllID;ldetailedexamplesthexCSVatiOnmethodforthedeepfoundationpitofthecontrolcentermultipurposehatdiatDapingStationforJiaochangkouXinqiaoxineunsection0fCIl佣gqiIIgtightRade,ct,whichliesinthedowntownarea0fchogqinsCityandtheconstructionwndanamhip-o0l玛I】lonmet,monitoandsurvey,ere.fortopdowneonstnaction0ftheribbedanchoredretaiIli】【1gwallforthesidewallanmndthedeepfoundationpitaleintroduced.whichcan8elrea8zeferencetosimilarprojects.Keywords:excavation0fdeepfoundationpit;ribbedphteanchorrod;top-downc0nscdon0f刑【aiIliIlgwall1工程概述2施工程序安排重庆轻轨较新线大坪车站控制中心综合楼工程,位于佛图关至大坪区间隧道大坪端,其起讫里程为DK7+609.7DK7+658.2,全长48.5m,与大坪出碴支洞相毗邻,起点与佛图关至大坪区间隧道相接,该工程为深基坑开挖和板肋式锚杆挡土墙施工,其基坑从西侧向东侧依次挖至(一l5.0om)层,(一22.2om)层,(一3O.65m)层,车站明挖段挖至一30.65m层;基坑四周及车站明挖段两壁采用板肋式锚杆挡土墙,其锚杆采用,qf28和2三种主筋,锚杆采用单根,双根和三根锚筋,其相应锚孔分别为cpl0cm,l3cm和l6cm,锚杆的锚固砂浆采用M30水泥砂浆,挡土板采用C25混凝土.详见图l,图2.施工准备一深基坑四周地表截排水设施一场内施工道路一4-O.00一22.20m层土方分层开挖与石方浅孔梯段控制爆破,随开挖进度施作基坑四周侧壁板肋式锚杆挡土墙一区间隧道侧导洞开挖一导井施作一导井扩挖一一22.20m一30.65m层石方开挖,随开挖进度施作车站隧道明挖段侧壁板肋式锚杆挡土墙一板肋式锚杆挡土墙监控量测.3施工方案(1)在大坪控制中心综合楼基坑区内修建长115.53m出碴道路,以确保深基坑土石方外运和工程材料的进场;(2)控制中心综合楼深基坑表层人工填土和粉?收稿Et期:2005.02-16(修改稿)作者简介:丁常国(1965.),男,兰州铁道学院土木工程系工学士,高级工程师,从事地下工程施工与研究.2006年第2期丁常国:深基坑开挖方法与板肋式锚杆挡土墙逆作法施工技术251图1重庆轻轨较线大坪车站控制中心综合楼平面布置图Fig.1PlanlayoutofthecontrolcentermultlpmtxblildiIlgofDapingStationforJiaochangkou-XlnqlaoxincunSectionoftheChongqingLightRaftproject(unlt:cm)置田盖图2大坪控制中心综合楼深基坑纵剖图(单位:m)Fig.2PrleofthedeepfoundationpitoftheP_.OIRID1ceIRermultipurposeb峨of峨Station(unlt:m)质粘土层采用反铲挖掘机分层开挖,并按1:0.75坡度预留边坡;下伏基岩在(一22.20m)以上部分岩层采取自上而下分层,分台阶浅孔梯段控制爆破开挖,并按1:O.3坡度预留边坡;接近基底时预留1.5m厚保护层,采用浅孔密炮与人工凿除;车站隧道明挖段(一22.20m一3O.65m层)采取导洞进入,导井扩挖,按水平分层台阶法施工.采用风动凿岩机钻孔,使用13O段非电导爆管分段起爆,反铲挖掘机配合装载机装碴,自卸汽车运输.(3)深基坑四周坑壁及车站隧道明挖段两壁的现浇板肋式锚杆挡土墙采用逆作法,自上而下分段,分层跳槽施工.4大坪车站控制中心综合楼工程深基坑土石方施工方法4.1截排水设施在大坪控制中心综合楼基坑顶外4.5m处修建一矩形截水沟,矩形截水沟宽设为40cm,深为60cm,采用15cm厚C15混凝土铺砌.从基坑的北侧,往东,西侧向基坑南侧设置不少于l%的排水坡,将基坑四周居民生活废水和雨水等地表水汇流至截水沟内,往南侧流人城市地下排污管道内,以确保基坑的稳定.4.2深基坑土方施工方法大坪控制中心综合楼深基坑土方为人工填土和粉质粘土,其稳定性较差,质地较为松散,厚度较薄,且场地较为平坦,基坑开挖面较为广阔,故直接反铲挖掘机分层开挖,自卸汽车运输,从基坑东侧向西侧方向平行分层开挖,利用基坑南侧与大坪出碴支洞问的空地作为出碴通道.为确保基坑坑壁稳定和为后序项目施工开创工作面,基坑四周按1:O.75的坡度预留边坡,预留边坡土石方待现浇板肋式锚杆挡土墙施工时自上而下分段,分层挖除,边坡配以人工分层修刮平整.施工中出现土质边坡坍塌时,则适当放缓预留边坡坡度,必要时加设木质挡板加以支撑,并采用塑料布加以遮盖,以防雨水浸泡,确保坑壁稳定和周围民用建筑物的安全.4.3深基坑石方施工方法4.3.1(一22.20m)以上部分岩层地段施工方法根据下伏基岩岩层结构和现场条件,一22.20m以上部分岩层采取自上而下逐层爆破开挖方式,采用风动凿岩机钻孔,浅孔梯段控制爆破,接近基底预留1.50m厚保护层,预留保护层的基底面1.20m高度范围内采取浅孔控制爆破,最后一层留足1O30cm的撬挖层,采取人工凿打.利用场内出碴道路,采用反铲挖掘机和装载机装碴,自卸汽车运输.预留边坡坡度为1:0.30,待板肋式锚杆挡土墙施工时分段,分层挖除.4.3.2(一22.20m)(一30.65m)岩层隧道明挖地段施工方法导洞设置从佛图关至大坪区间隧道道岔段DK7+609.7处至DK7+628处的隧道明挖地段设导洞,导洞净宽为4.60m,净高为5.0m,导洞拱墙厚为50cm,为C20钢筋混凝土,拱墙设环向锚杆,长2.5m,按间距1.5m梅花型布置,采用1O钢筋按10cm10cm进行挂网,喷射(20昆凝土厚10咖,按间距1.50m设置一榀型钢钢架,以确保施工安全.导洞采取先拱后墙法施工,详见图.2导井设置与扩挖252地下空间与工程第2卷88图3导洞断面图(单位:em)Fig.3Sectionofpilottunnel(unit:em)(1)导井的位置设在车站隧道明挖段DK7+628处中部,其断面尺寸为2.02.0m.采取上行吊罐法施工.首先从车站隧道明挖段一22.2m标高层,采用地质钻机XY一4型在导洞顶钻一个直径为p120ITI1TI的垂直孔,穿过导洞顶板,孔位设在导井的中轴线上.经钻孔放一钢丝绳至导洞内,下安一带伞顶的吊罐,上安一台2t慢速卷扬机,以使吊罐吊至作业位置,清理危石,钻孔,装药作业均在吊罐平台上进行,吊罐平台螺栓固定在导井的井壁上.爆破前将吊罐平台放至导洞洞底,并转移至导井口的侧面,同时将钢丝绳拉到一22.20m层平台上.详见图4.图4导井上行吊罐法施工纵剖图(单位:m)Fig.4PIDdleofaenaingsuspensioncageconstruonmethodfartheshaft(unit:m)(2)导井采用浅孔控破开挖,人工风枪钻孔,吊绳孔可作掏槽的中空眼,采用大孔掏槽,单孔装药量按Q=qabw(1【g)计算,根据地质情况,确定切实可行的钻爆参数,爆破后采用侧卸式装卸机装碴,自卸汽车运输,通过佛图关至大坪区间隧道和大坪出碴支洞外运.(3)导井穿通一22.20m层后,自上而下将导井向四周逐渐扩展,并向大坪方向(隧道中线方向)按水平分层台阶法施工,每层台阶高度为2.50m,浅孔梯段控制爆破,风动凿岩机钻孔,非电毫秒导爆管起爆,为确保岩体稳定,车站两壁成型采用预裂爆破.每层台阶爆破完毕后,随即施工两侧板肋式锚杆挡土墙.导井扩挖采取人工手推车运碴,倾倒人已扩挖的导井内,导洞内的爆碴采用侧卸式装载机装碴,自卸汽车运输.大坪车站隧道明挖段基坑土石方大坪车站隧道明挖段(DK7+628一DK7+658.5)地段土石方及板肋式锚杆挡土墙施工完毕后,从基坑顶自上而下分层,分段开挖土石方和施作板肋式锚杆挡土墙,施工至导洞顶后,先施工导洞两侧土石方和施作坑壁板肋式锚杆挡土墙,最后再分段拆除导洞圬工.5板肋式锚杆挡土墙逆作法施工工艺与施工方法5.1锚杆挡土墙施工工艺详见图5.5.2预留边坡土石方开挖方法(1)为确保施工进度和为板肋式锚杆挡土墙施工创造工作面以及保证基坑坑壁稳定,在大坪控制中心综合楼基坑四周预留边坡.施工时根据预留边坡土层的密实度情况,土质层每段高度按1.02.0m进行施工;石质层预留边坡,其分段高度按2.53.0m进行施工;每次开挖宽度为12个板肋式锚杆挡土墙肋距,挡墙完成并达到足够强度后,作好临时支撑,然后跳槽23个肋间距再开挖另一段,下一层土石方在上一层板肋式锚杆挡土墙达到设计强度后方可进行,下一层土石方开挖长度不应超出上部已浇挡墙长度的1/3.详见图6.(2)坑壁预留边坡土方,在土层较松散时采用人工铁镐开挖,土层较坚硬时采用风镐开挖;坑壁预留边坡石方,采取横向台阶法纵向分层开挖,浅孔控制爆破,按浅孔,密炮,少药的原则,分段逐层开挖.(3)在预留边坡上适当位置设置溜槽,开挖出的边坡土石方采用人工手推车配合机动翻斗车运至溜槽后下溜至(一15.0m)或(一22.0m)层的堆碴场内,再采用装载机装碴,自卸汽车沿场内出碴便道外运.2O06年第2期丁常国:深基坑开挖方法与板肋式锚杆挡土墙逆作法施工技术253队工铁稿配合风l镐开挖坑壁预留迎坡.方I挖至锚杆孔位王下5Ocm后进行坑壁面修凿测量,锚孔定位Il锚杆连接I钻机就位lI毒笛杆除锈及防腐处到钻进与锚杆接长Il锚杆组合l钻至设计规定深度lJl定位架安装Il高压水反复冲洗,直至溢出清水出止I.土.LL层地段锚杆处加设Pv套菅lj;垦-10300ram灌浆管与锚杆绑扎卜_锚杆安放ll孔口连接与注浆管连接fInI,上-ld旺艘lI基底铺设砂垫层+卜土层段注浆压力为0.5a岩石段注浆压力为I.5aI钢筋现场绑扎l随着水泥浆的灌入,逐步把灌浆管往拔出板安装与加固支撑l采用水泥袋等捣八孔口,严密捣实l挡墙混凝土浇筑l以n40.日a的注浆压力I养护I进入褂_灌,稳压3-5rainl拆模II注浆完毕Il设王现测点监控Jl?,It一_图5板肋式锚杆挡土墙逆作法施工工艺流程图Fig.5Flowchartforco-onworkmamhipoftop-downcommionofplateanchored瞅aiIliIlg讪图6预留边坡土石方开挖及板肋式挡土墙逆作法施工顺序图(单位:m)Fig.6Cocaon8eqnoechartfor既cavonofpre-remairledsideslopeearthandstoneandtop-downconstructionofribbedplateltainingwall(unit:m)(4)在土层较为松散,自稳能力差的土层地段,必要时采用木质挡板加以支撑,挡板采用厚5cm木板,支撑采用0钢管脚手架进行加固.5.3锚杆施工方法现浇板肋式锚杆挡土墙,其锚杆采用5,蚴和32三种型号,锚杆采用单根锚筋时钻孔直径为910cm,采用双根锚筋时钻孔直径为13cm,采用三根锚杆时钻孔直径为l6cm,锚杆的锚固砂浆采用M30水泥砂浆.5.3.1钻孔(1)钻孔机械选型.为适应1Ocm,13cm,和16cm三种孔径的钻孔,选用国产多方位的XY一4型地质钻机造孔,锚杆锚入完整中风化岩石内的锚固段长度,砂岩地层不少于4m,泥岩不少于5m.(2)土质地段钻孔采用干作业法施工,即钻机直接钻孔至设计规定的深度,然后退出钻孔,采用高压风吹净孔内钻渣后插入锚筋灌浆;岩石地层钻孔采用压水钻进法施工,即钻孔时,先启动水泵,使压力水从钻孔口流向孔底,在一?定的水头压力(O.150.30h,a)下,水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁间的孔隙处排出.钻进时采用供水冲洗,始终保持孔口水位,并根据地质条件控制钻进速度,每节钻杆钻进后在接钻杆前,一定要反复冲洗,直至溢出清水.在钻进过程中随时注意钻进速度,压力及钻杆的倾斜角度,待钻至规定深度后继续用水反复冲洗钻孔中泥砂,直至溢出清水为止,然后拔出钻杆.5.3.2锚杆制作与安装方法锚杆加工(1)锚杆连接采用墩粗直螺纹机械连接;(2)锚杆要求顺直,使用前应除锈.位于土层段锚杆作防腐处理,即刷沥青防腐漆2度,作沥青玻璃丝布二层,防腐段在安装时进入主柱中5oInnl,并在土层里段加设PVC套管,以防塌孔;(3)锚杆由二根或三根锚筋组成时,每间隔1.5m进行点焊;(4)为确保锚杆安放在钻孔的中心,防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动孔壁,并保证锚杆周围有足够的水泥砂浆保护层,在锚杆的表面设置定位架,定位架采用钢筋制成,并与锚杆相点焊.锚杆安装安装锚杆前,检查钻孔的深度是否达到设计规定的深度,检查钻孔内是否存在钻屑,钻孔是否平直等.若不符合设计要求,需进一步进行补钻以达254地下空间与工程第2卷到设计深度,采用高压风或高压水冲洗钻孔,直至合格为止.为便于灌浆,将T30mm灌浆胶管与锚杆绑扎一起,插入孔内,放至距孔底150mm处;安装锚杆时,采取必要的措施防止锚杆弯曲,安装后及时组织灌浆作业.锚固灌浆(1)锚杆锚固砂浆采用M30水泥砂浆,用普通硅酸盐525水泥配制.为加快工程进度,在锚固砂浆中掺入适量的外加剂,以提高早期强度,外加剂的掺量由试验确定.(2)锚固灌浆采取一次灌浆法进行压力灌浆,注浆设备采用BW一250/50注浆泵,注浆压力为0.5一1.5MPa,土层段压力为0.5MPa,岩层段压力为1.5MPa,具体压力值以现场试验确定.灌浆时,将位于孔口灌浆胶管与注浆泵相连接,随着水泥砂浆的灌入,逐步把灌浆胶管往外拔出,但管口始终埋在砂浆中,直至孔口,即可将孔内的水和空气全部挤出孔外,以保证灌浆质量,待砂浆回流至孔口时,用水泥袋等捣入孔口,严密捣实,再以0.40.6MPa的压力进行补灌,收压35min后即可.5.4挡土板施工方法5.4.1坑壁修整锚杆挡墙分段开挖后,钻锚孔前修凿侵入挡土板净空的个别岩石,并清除松动岩块;锚杆施工后,岩石地段的坑壁为泥岩时采取高压风吹净壁面灰尘或石屑,为砂岩时采取高压风冲洗壁面,并保证基底不积水和除去淤泥杂物等.5.4.2钢筋制安按设计图纸进行弯制,主柱主筋采用墩粗直螺纹机械连接;挡土板钢筋连接采用绑扎搭接,挡土面在距中l/3L范围内搭接,搭接长度为35d,临空面在竖肋上锚固,锚固长度为15d.钢筋采用人工现场绑扎,锚杆锚入主柱中40d,并与主柱中钢筋牢固连接.钢筋保护层,除挡土板为30mm外,其余均为40mm,为确保钢筋保护层厚度,在钢筋的外侧绑扎C25混凝土垫块.5.4.3模板模板采用1.25X2.0111大块面钢模,钢模由厚6mm钢板和L75X75角钢制成.为确保模板位置准确和不发生跑模现象,在坑壁高度和长度方向上每间距1.0111设置T14的锚筋,作为固定模板位置的拉杆,拉杆与模板外侧加固用的钢管用蝴蝶卡相连接,拉杆外端攻丝不少于50mm,钢垫块尺寸为50mmx50mmx5mm;在坑壁与模板间每间距50cm设置一尺寸为50mmx50mmx200mm的木支撑,随着混凝土的浇注逐一拆除.立模前,在基底铺设厚50mm的砂垫层,并夯实平整,以便于上,下层挡土墙的连接,同时将挡土墙中的主筋预留弯曲后埋入砂垫层中,待下层挡土墙施工时,将预留钢筋扳直并与下层挡土墙主筋相连接.5.4.4混凝土浇筑(1)锚杆挡土墙采用C25混凝土,其抗渗等级为S10,混凝土中加入HEA外加剂,等量代换10%的水泥用量,并加入杜拉纤维0.70.80km3混凝土.(2)混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车运输,混凝土输送泵送入模内,灌注高度大于2.0111时加挂带有缓冲装置的串筒,以防止混凝土产生离析,用0mm插入式振动器振捣密实.挡墙顶DL梁在第一排锚杆施工完毕后与第一层锚杆挡土墙同时浇筑.(3)下一层锚杆挡土墙浇筑前,用铁刷刷净上一层锚杆挡土墙混凝土底部砂层或杂物,并用水清洗;下一层锚杆挡土墙混凝土灌注至上一层锚杆挡土墙混凝土底部5cm一7cm时停止灌注,并保证混凝土表面处于同一水平层上,待混凝土初凝后采用干硬性混凝土人工填塞密实,外露面用水泥砂浆抹平.6变形监测边坡工程开挖监测是动态设计法和信息施工法的重要组成部分,通过对支护结构应力,变形和周边环境变化情况测定,可较准确判断边坡工程的安全度,同时提供施工指导,完善设计.6.1监测项目监测项目主要为板肋式锚杆挡土墙位移与变形,边坡顶地表沉降情况.6.2测点布置在板肋式锚杆挡土墙墙顶每间隔5m设置一个变形观测点,以监测板肋式挡土墙位移与变形情况;在距与板肋式锚杆挡土墙墙顶的变形观测点相对应的边坡顶地表2111,5111,10111位置设置地表沉降观测点.6.3监控与量测变形观测点和地表沉降观测点,每天观测一次,观测时间为板肋式挡土墙完工后6个月.采用高精度水准仪和经纬仪进行观测.板肋式锚杆挡土墙墙顶位移速度小于0.1nmYd,(下转第258页)258地下空间与工程第2卷桩系统(如图2).根据厂房地基条件,设备水平和需要增加的基础承载力,设计确定单桩承载力为300kN,桩身混凝土强度等级为C30,桩肺之间采用预埋钢件焊接连接.收桩条件按照压桩荷载和终压沉降量的双重标准进行控制】.按此标准,实际施工的最大桩长为31.0rn.每个应加固基础的加桩数量根据核定原基础荷载效应标准组合与基础沉降,损坏情况确定.设计中,该厂房的基础加桩数量按照核定原基础所承担荷载的3540%进行计算,确定每个需加固中柱基础增加4根桩,每个需加固边柱基础增加3根桩.加桩布置如图l所示.3基础加固效果为了检验该厂房的基础加固效果,在完成加固施工之后,对重新投入正常使用的厂房进行了为期一年的跟踪监测,获得主要结论如下:厂房经过加固之后,上部结构未发现新的变形或开裂;承台加固后,工作状态良好,没有产生开裂或变形;加桩加固的基础,一年内