锚喷支护技术特别适用于规模小、周边环境紧张、变形控制要求高的深基坑,其技术可操作性强,有利于对现有管线的保护。以天津某污水管道流量计井工程为例,介绍锚喷技术在深基坑支护中的应用。与传统支护方式相比,既有管道得到了有效保护,具有较高的安全性和经济效益。其成功应用可为类似工程提供借鉴。
对于一般的深基坑支护,在施工空间不受限制的情况下,往往采用常规的桩墙支护方案;当没有管道通过施工范围时,也可采用沉井方案。由于本工程施工空间有限,且有管线通过施工范围,无法实现传统的支护方案,难以有效保护现有管线。
考虑到上述施工难点,本工程采用锚喷支护方案。锚喷竖井法是在原位土体中开挖竖井,设置注浆锚管加固周围土体,铺设钢格栅,喷射混凝土作为基坑支护结构,以提高基坑开挖稳定性的支护技术。这种围护形式对穿越各种复杂地层的开挖适应性强,在加强圈和斜支撑的保护措施下,能很好地保护现有管道,特别适用于施工空间有限、需要穿越现有管道的围护结构。
1、锚喷支护技术的原理
与传统的基坑支护方法相比,锚喷支护技术的经济效益和基坑边坡的稳定性更优越。此外,锚喷支护基坑边坡具有快速、及时、增加开挖、不占用独立工期、占用施工场地小等特点。在高压空气的作用下,混凝土砂浆高速喷射到喷射面上,在喷射层和土层之间产生嵌层效应,从而改善边坡的受力状况,有效控制侧向位移,保证边坡的稳定性。锚杆深埋在土中,对土体起到积极的支撑作用,与土体共同作用,有效保护和提高周围土体的强度。使土变荷载成为支撑结构体系的一部分。使原来的被动支持变成主动支持。钢网能有效调节锚杆和喷混凝土层的应力分布,提高支护系统的灵活性和整体性。
2.工程实践
2.1项目介绍
拟建建筑物内现有污水管道流量计井需要建在现有管道位置。污水管道为混凝土圆管,直径1.5m,埋深8.2m;流量计井主体为钢筋混凝土结构,建筑平面尺寸为5m5m。根据调查结果,场地浅层地下水以潜水为主。勘察期间,初始水位埋深为1.5 ~ 1.6m;稳定水位埋深1.1 ~ 1.2m,基坑实际开挖深度10.75m.土方开挖量约为270m3。岩土层分布及其物理力学性质见表1。
表1岩体层分布及物理力学性质
2.2方案比较和选择
拟建建筑有地下室,基坑实际开挖深度为9.1m,基坑西侧紧邻高压输电线路,距离最近的高压线路仅3.0m,高压线路净高为8.5m,可供围护施工的空间非常有限。根据相关安全要求和施工工艺限制,常规钻孔灌注桩、钢板桩、水泥土搅拌桩不能施工。拟建建筑需要建在现有管线的位置。该结构施工前,必须对原有管道进行保护和支撑,确保原有管道不受干扰或损坏。因此,不可能通过该公约
为保证竖井结构的稳定性,井口设置现浇钢筋混凝土锁圈梁,锁圈梁底部设置100mm厚C30混凝土垫层。圈梁宽1500mm,高600mm,强度等级C30。锁环梁向下留有[email protected]钢筋接头,作为竖向连接杆。梁中连接杆的锚固长度不得小于800毫米。锁环梁应与下两个间隔紧密的网格同时浇筑和施工。锁定圈梁绑扎钢筋时,应同时在圈梁下方安装下部竖向连接钢筋和两个格栅。当圈梁混凝土强度达到70%后,测量人员在圈梁上设置中心线和高程控制点,复测无误后继续往下挖。
2.3.2土方开挖
为了防止土方开挖时锁轴圈梁下移,应采用半断面开挖,另一半土作为支撑。喷射混凝土前半段开挖后,另半段交替开挖,每一步开挖深度为0.5m.开挖时,严格按照设计边线进行开挖,严禁超挖,尽量不扰动原状土,网格间距严格按照设计要求施工。采用小型挖掘机挖掘,人工辅助;从吊着土桶的小起重机上挖掘出来的。
2.3.3竖井侧壁施工工艺及相关要求
基坑侧壁按分层开挖、初喷混凝土、挂内钢网、焊接内竖向连接筋、加钢格栅、焊接外竖向连接筋、挂外钢网、锚喷等工序施工。侧墙厚度400mm,混凝土强度等级C30。
锁环梁下方连续设置两道钢格栅,垂直间距污水管上方0.5m,格栅下方0.4m,直至坑底。每个钢格板垂直连接22钢筋(单面搭接焊接,焊接长度10d),水平间距600mm,内外交错。
钢格板主筋采用28钢筋,每节4根。钢格板纵向钢筋之间焊接采用14 @ 300网格斜筋,箍筋采用10 @ 300。沿钢格栅内外两侧焊接22竖向连接筋,铺1001008钢网片,与格栅主筋焊接,满足结构受力要求。
2.3.4管口加固措施
为了保证管道的安全,在管道上方设置两个网格,沿管道外缘设置两排小导管进行注浆加固。沿管道外围设置环形封闭钢格栅作为加强环,与水平钢格栅焊接。I20a型工字钢水平设置在钢筋环范围内的钢格栅上,作为临时支撑。管道下方土方应分段开挖,必要时对管道悬空部分采取临时保护措施。与传统支护方案相比,锚喷支护方案可用于既有管道的开挖支护,这种逆作法可有效保护既有管道。
3.基坑开挖监测
为了保证竖井的稳定性和安全性,在竖井开挖和支护结构的施工过程和使用过程中,应加强对竖井锚喷支护沉降变形的观测,并进行信息化施工。监测项目:锁环梁的水平位移和垂直位移;竖井周围地面沉降;竖井四壁变形。基坑应在每个开挖步骤后及时监测。其余时间每天监控不得少于两次,楼层施工完成后可减少到每天一次。根据实际监测报告,基坑开挖施工时,锁环梁水平移动11mm,垂直移动14mm;竖井侧壁水平位移20毫米;基坑周边地面沉降15mm。co期间所有位移监测值不超过预警值
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