土钉墙在卸煤翻车机室工程基坑中的应用

来源 :数字化用户 | 被引量 : 0次 | 上传用户:roy1984
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘 要】深基坑施工技术无疑保证深基础顺利施工的关键技术之一。文章介绍了某电厂翻车机室埋深20多米,利用土钉墙支护体系,保证了地下部分施工的顺利进行。
  【关键词】深基坑支护 土钉墙 应用
  一、 概述
  某电厂翻车机室为地下结构工程,埋深约20米,所在区域的地质情况依次是:粉砂层厚1.30—3.70米;粉细砂稍密层厚1.0—9.0米;粉细砂中密1.5—10.5米;中细砂密实44.76米。勘探期间地下水水位埋深6.05—8.61米,雨季接近地表。
  深基坑支护方案可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件确定。在此种地址条件下,不能采用传统的挡墙,钢板桩等方法,可选择的支护方案有:带支撑的钢筋混土排桩方案、悬臂钢筋混凝土排桩支护、深层混凝土搅拌桩重力式挡墙支护、土钉墙支护等。各类支护方式的技术经济特点如下:
  土钉支护:位移适中,造价低,工期短;
  带支撑钢筋混凝土排桩支护:位移较小,造价高,工期长;
  悬臂钢筋混凝土排桩支护:位移较大,造价较高,工期较长;
  深层水泥搅拌桩重力式挡墙支护:位移适中,造价较高,工期较长。
  从上表的方案可以看出,对翻车机室基坑支护而言,土钉支护方案是最合适的。因此,确定本项目基坑开挖采用土钉支护的方法。
  二、土钉墙支护的优点
  土钉墙支护技术形成于上世纪70年代,经过近四十年的发展已经趋于成熟,应用越来越广泛。其优点为:
  安全性高。能够将基坑边坡的土体加固成自稳定的重力式挡土结构,通过验算确定土钉的置入深度和间距,确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。
  工期快。土钉墙深基坑支护的施工可以和土方开挖同时进行,土方开挖时,先开挖边坡土方,留出一定的工作面后土钉墙施工就可以进行,不单独占用工程工期。
  造价低。土钉墙深基坑支护形式的工程造价相对于其他支护形式要低。
  质量利于控制。基坑支护设计可以根据以往的施工经验数据初步设计土钉墙支护相关参数,再验算支护的稳定性,并在视情况修改参数,保证设计的安全性和经济性。基坑支护施工过程中控制比较直观,并且在后期的位移变形监测中发现问题便于加固处理。
  三、土钉墙支护设计
  土钉墙的设计包括基坑支护结构极限状态可分为下列两类:
  承载能力极限状态:对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏;
  正常使用极限状态:对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。
  为了保证基坑支护的安全可靠性,必须控制基坑支护在这两种极限状态下使用。基坑支护方案的合理与否,决定着基坑支护工程的成败,所以深基坑开挖支护方案的确定要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合,根据土质及工程情况制定。
  (一)土钉墙支护的设计和验算
  1.土压力计算
  土压力的计算是挡土墙设计的重要依据,而土压力的种类分为静止土压力、主动土压力、被动土压力,对与土钉墙支护设计主要是研究计算主动土压力,多采用郎肯土压力理论来确定,计算公式为:
  总主动土压力:Pa=1/2γH2Ka-2cH+2c2/γ
  主动土压力:paz=γzKa-2c
  其中:Pa—总主动土压力(KN);paz—计算点z主动土压力(KN);γ—土的容重,采用加权平均值,KN/m3;H—挡土墙高度;Ka—主动土压力系数,Ka =tan2(45o-Φ/2);C—土的粘聚力,KPa ;Φ—土的内摩擦角(°);z—计算点到基坑顶得深度。
  2.土钉设计
  土钉墙支护结构的可靠性主要依靠土钉力来对抗土压力,因此土钉力的设计、验算尤为重要。土钉力的设计要计算单根土钉的受力并验算其抗拔承载力。
  国家基坑规程采用了土钉按面积分担的郎肯土压力及计算方法,设定土压力分部为三角形,计算公式如下:
  土钉力:Tjk=ζeajksxjsyj/cosaj
  ζ—荷载折减系数ζ=tg(β-Φ)/2〔1/tgл-1/tgβ〕/tg2〔45o-Φ/2〕
  eajk—第j根土钉位置处的基坑水平荷载标准值;
  Sxj、Syj—第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距;
  aj—第j根土钉与水平面的夹角。
  ζ—荷载折减系数ζ=tg(β-Φ)/2〔1/tgл-1/tgβ〕/tg2〔45o-Φ/2〕
  β—土钉墙坡面与水平面的夹角;
  л—破裂面与水平面夹角,取值(β+Φ)/2
  3.土钉抗拔承载力验算
  完成土钉力的计算后,还要求土钉的抗拔力大于计算的土钉力,土钉的抗拔力要考虑土钉材料的抗拉强度和土钉与土体界面的摩擦力两个方面,这两个力都要大于土钉力。
  验算公式:K×Tjk   K—安全系数,一般可取1.2-1.4;
  d—土钉采用的钢筋直径(m);
  τ—土钉锚固段的土体与土钉砂浆面的摩擦阻力;
  la—土钉在稳定土体中的锚固长度(m);
  D—土钉孔径;
  fjk—土钉钢筋的抗拉强度标准值;
  经过计算,得出土钉支护典型剖面图,据此进行施工。
  四、土钉墙的施工
  土钉墙的施工与土方开挖同时施工,这也是土钉墙支护的一个优点,在土方开挖是先将基坑边坡位置土方挖开,逐步向基坑中心挖进,只要留出一定的作业面,土钉墙支护就可以施工。   (一)土钉墙支护施工工艺及流程
  第一层土方开挖→基坑边坡修整→埋设喷射混凝土厚度控制标志→喷射第一层混凝土→放点→成孔(钻孔)→放人锚筋及注浆管→注浆→设置泄水孔→墙面布筋及锚固段处理→喷射第二层混凝土→养护→重复上述步骤至基坑底
  基坑采用分层开挖的方式,必须遵守开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则,第一层挖土钉墙支护施工作业面后设备立即进场进行土钉墙支护作业施工,避免土坡暴露时间过长。土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1,一般情况取值为1:0.3左右。基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段分层进行。在机械开挖后,应辅以人工修整坡面,坡面平整度的允许偏差宜为±20mm,在坡面喷射混凝土支护前,应清除坡面虚土。下面对主要的施工步骤及主要事项做一下简要叙述。
  (二)埋设喷射混凝土厚度控制标志
  喷射前,先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志,以保证施工时得喷射混凝土厚度达到规定值。
  (三)喷射第一层混凝土
  喷射混凝土配合比为水泥∶碎石∶中砂=1∶2∶2,内掺速凝剂及早强剂,粗骨料最大粒径不宜大于12mm,要求混凝土强度达C20以上。厚度控制在40-50mm。
  (四)成孔
  土钉成孔可成孔机具和工艺视场地土质特点及环境条件选用,要保证进钻和抽出过程中不引起坍孔,可选用冲击钻机、螺旋钻机、回转钻机等,在易坍孔的土体中钻孔时宜采用套管成孔或挤压成孔工艺,土钉的长度及成孔的深度根据上述土钉墙支护设计确定,一般宜为开挖深度的0.5-1.2倍,间距宜为1-2m,与水平面夹角宜为5o-20o;质量控制要求:孔深允许偏差 ±50mm;孔径允许偏差 ±5mm;孔距允许偏差 ±100mm;成孔倾角偏差±5%。注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净。
  (五)土钉锚钉的安装与孔内注浆
  每层土钉钢筋的直径和长度根据上述土钉支护设计确定,大部分土钉为1Φ22钢筋,长度L=7000~9000mm。土钉钢筋应设定位支架,定位支架的形式一般采用在钢筋上焊接Φ6,同一位置焊接固定三个,成120o角,间距视土钉钢筋直径确定,一般在2m左右。定位筋同时还能起到增加钢筋的锚固力的作用。孔内注浆采用水泥浆灌注,胶结材料选用425号普通硅酸盐水泥,水灰比为0.45~0.5,用气压式注浆方式,将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆,待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出,以保证孔中气体能全部逸出,直至全孔灌注浆注满浆液为止,水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀,随拌随用,一次拌合的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。注浆开始或中途停止超过30min时,应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路,注浆时,注浆管应插至距孔底250-500mm处,孔口部位宜设置止浆塞及排气管。为提高土钉抗拔能力,还可采用二次注浆工艺。
  (六)面层钢筋网片绑扎安装
  面层宜配设钢筋网片加强,钢筋直径一般为6~10mm,间距在150~300mm之间;钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设,钢筋保护层厚度不宜小于20mm;采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设;钢筋网与土钉应连接牢固。坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。
  (七)锚固端处理与喷射混凝土板墙
  土钉必须和面层有效连接,应设置承压板或加强钢筋等构造措施,承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接。布置完面层钢筋网后,先在距锚钉端头200mm处采用穿孔塞焊一块150mm×150mm×8mm的钢板,然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊上三根Φ12、长度为150mm的通长加强钢筋互相焊接,使所有土钉相互连接成一个整体。土钉钢筋也可通过井字加强钢筋直接焊接在钢筋网上,焊接强度要满足设计要求。
  (八)喷射面层混凝土:
  喷射作业应分段进行,同一分段内喷射顺序应自下而上;喷射混凝土时,喷头与受喷面应保持垂直,距离宜为0.6-1.0m;100mm厚的板墙分两次喷射,每次厚道控制在50~60mm;120mm厚的板墙分3次喷射,每次厚度控制在40~50mm。在继续下步喷射混凝土工作时,要求工人仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑,并喷水使之潮湿,待混凝土终凝后2小时,立即开始连续喷水养护5~7天。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工。
  (九)排水系统的设置
  在基坑上边构筑排水沟。然后于土钉注浆完成后,在基坑侧面插入长度为500mm,直径为60mm的UPVC排水管,使其外端伸出支护混凝土板墙外50~60mm,管内填碎石做滤水层以利混凝土板墙后的积水排出。
  五、土钉墙质量检测
  为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定,土钉力的检测试验在基坑支护施工14天后进行,采用拔出破坏试验检测,同一条件下,试验数量不宜少于土钉总数的1%,且不应少于3根;墙面喷射混凝土厚度采用钻孔检测,钻孔数宜每100m2墙面积一组,每组不应少于3点。另外,在基坑开挖前,就做出了详细的施工监测方案,对基坑进行支护位移的量测(地表开裂状态、位置、缝宽)的观察,做好施工记录,以备参考利用。
  土钉支护的监测应包括下列内容:支护位移的量测;地表开裂状态(位置、裂宽)的观察;附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察;基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。
  在支护施工阶段,每天监测不少于1-2次,在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下可适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。
  对支护位移的量测有基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降,测点位置应选在变形最大或局部地质条件最为不利的地段,测点总数不宜小于3个,测点间距不宜大于30m。当基坑附近有重要建筑物等设施时,也应在相应位置设置测点。宜用精密水准仪和精密经纬仪。必要时还可用测斜仪量测支护土体的水平位移,用收敛计监测位移的稳定过程等。
  在可能情况下,宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平位移,以及地表离基坑边壁不同距离处的沉降。土钉支护的施工监测是保证土钉墙支护安全可靠地必要程序,在深基坑支护工程中非常重要。
  翻车机室工程基坑从开挖到施工完毕,期间经受了各种气象条件的变化,说明我们设计的土钉墙支护方案是可靠的,也是最经济合理的。
其他文献
目的构建沉默信息调节因子1(sirt1)过表达慢病毒载体,观察其在体外培养的视网膜神经节细胞(RGC)中的表达。方法构建大鼠sirt1 cDNA的过表达慢病毒载体,采用PCR鉴定其是否构建成功。同时将其与GenBank上sirt1 cDNA标准序列进行对比分析。将鉴定后的慢病毒重组表达质粒pLV5-sirt1与包装质粒共转染293T细胞,制备携带sirt1的慢病毒pLV5-sirt1。体外培养Sp
【摘 要】随着电网的发展,对电网的安全监控的要求越来越高,国内电网调度中心普遍采用能量管理系统(EMS)高级应用软件对电网进行安全分析和辅助决策,取得了良好的应用效果。但是海量的变电站信息量涌入各主站系统,同时无人值守综合自动化的改造,尤其是微机保护的应用,变电站的遥信信息相对以前则变化更为显著,监控和统计变得十分困难。故障诊断专家系统的建立,通过保护信号命名的自然语法与图形化的诊断规则平台,为海
深入探讨工业以太网的研究现状及发展趋势,提出一种基于工业以太网的片上可重构嵌入式运动控制器体系结构,在此基础上利用Xilinx公司的Micro Blaze 32位微处理器IP Core进行
使用电磁暂态计算程序ATP-EMTP(ATPDRAW)就某500kV GIS变电站雷击进线段杆塔塔顶落雷引起的过电压进行建模与仿真,粗浅讨论了雷击进线段杆塔、杆塔冲击接地电阻、变电站运行
以高级持续性威胁为代表的新型威胁已成为网络空间安全对抗的主要形式。为快速响应这种有组织的威胁活动,近年来威胁情报生成和共享技术研究成为热点问题。现有的威胁情报研究在数据采集形式及来源上往往存在不足,共享效率也不能满足系统需求,本文首先搜集整理公开的网络威胁情报源,通过网络爬虫获取相关数据,接着,针对不同来源综合采用网络爬虫技术及基于邮件自动解析的威胁情报搜集与获取技术,最后设计实现以JSON格式封
提出一种能够精确计算异步电机稳态性能的方法,该方法基于场路耦合的伪静止瞬态二维有限元模型,铁心饱和以及集肤效应直接在场中计及,不需考虑转子的转动,就能计算不同转速下
设计一种针对电动汽车CAN网络的车载数据记录系统。该系统基于嵌入式USB主机以及主机系统驱动程序,不依托任何操作系统,能够实时地将数据存储在U盘中,即插即用。本系统设计可
介绍在C/S环境下采用面向对象设计思想和数据库技术进行电力系统主接线绘制平台的研究和实现方法。该平台用Delphi语言和SQL语言实现编程和查询工作,实现了图元库的开放性设
近些年微喇曼光谱技术在微结构残余应力测量领域受到了广泛关注.简要介绍喇曼光谱应力测量方法的基本原理,重点介绍微喇曼光谱技术力学测量理论及其在微结构残余应力测量应用
INSTALL SHEILED6.X使用工程的方法管理和制作安装程序,它把一个VB安装程序需要的信息按照不同的功能分为7个不同的信息组放到一个安装工程文件.ipr中,这7个信息组的内容由INST