锚喷支护在深基坑中的应用

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  【摘 要】 我们国家的现代化建设在不断的发展,科学技术水平也在不断的提高。本文针对地理位置复杂的深基坑建筑工程,对其排桩-锚喷网支护结构方案进行了研究,分析其施工原则和关键技术。通过现场排桩桩顶的变形监测,水平变形小于2cm且最终趋于稳定,竖向变形不明显,且周围房屋没有出现倾斜和裂缝,证明了支护结构的稳定性,为各位同仁提供参考。
  【關键词】 锚喷支护;深基坑;应用
  前言:
  地下空间开发是一种新的建设趋势,城市地下空间工程已经成为土木工程下设的一个二级学科专业。就建筑工程而言,深基坑稳定性问题成为工程建设的关键,而影响稳定性的因素主要是支护结构的稳定性。深基坑支护技术已发展的比较成熟,如:放坡、锚喷网、排桩、地下连续墙、内支撑以及各种组合形式。另外,考虑到地质条件和环境的复杂性,动态监测在深基坑支护结构稳定性评价方面起着重要作用。本文针对山东省邹平腾辉茗居地理位置复杂的深基坑支护工程,分析其支护方案、施工原则和关键技术,为类似工程提供参考。
  一、基坑锚喷支护的技术要求及构造
  1.基坑锚喷支护的技术要求。当锚喷支护锚固段锚杆受力时,首先通过钢筋或钢管(钢绞线)与周边的水泥砂浆的握裹力传到砂浆中,然后再通过砂浆与周围土的摩阻力传递到整个锚固段。抗拔试验表明,当拔力不大时,锚杆位移量极小;拔力增大,锚杆位移量加大;拔力增到一定量时,变形不能稳定,此时认为已经达到抗拔破坏,这种破坏是砂浆与土层间的摩阻力超过了极限。因此,必须通过结构设计计算来确定锚杆直径和长度、钢筋网的直径和间距,保证锚喷支护结构的可靠性。
  2.锚喷支护的构造。在基坑开挖坡面,用机械钻孔或洛阳铲成孔(有时也直接将钢筋打入),孔内放置钢筋并注浆,在坡面安装钢筋网,喷射混凝土,使土体、钢筋与喷射混凝土面层结合,成为基坑锚喷支护。由此可见,锚喷支护体系除了土体以外,主要由锚钉和面层两大部分组成。
  (1)锚钉:最常用的是钻孔注浆锚钉,先在土体中成孔,置入钢筋,然后沿全长注浆填孔,这样整个锚钉体由锚钉钢筋和外裹水泥砂浆组成。另外为了保证锚钉钢筋处于孔的中心位置,需沿锚钉轴线每隔2.5~3.0m设置对中支架。锚钉钢筋直径多采用φ25~φ35,置于φ70~φ150或更大的钻孔中。注浆方式有多种,最简单的是重力式注浆,这时的锚钉需向下倾斜15°~30°。为了改善土体与锚钉之间的粘结力,一般情况下宜用低压注浆(≤0.5MPa),此时需要设置直径约φ8~φ12的出浆孔,一般沿锚钉轴线方向每隔250mm,旋转90°均匀设置。除了钻孔注浆锚钉外,还有其他的锚钉类型,如:击入式锚钉(不注浆)、注浆击入式锚钉、高压喷射注浆击入式锚钉等等,各种类型的锚钉可灵活应用于不同地质条件和不同施工条件的基坑支护工程中。
  (2)面层:面层的主要作用是将打入土体中的锚钉连成一个整体,并保护坡面的软弱土层不受雨水、施工作业等的破坏。面层通常是先将直径为φ6~φ10的钢筋网(网格大小为200~300mm)挂上,并与锚钉端部牢固的连接,之后,在钢筋网上喷射厚80~200mm的混凝土形成面层(如图)。另外,为了防止地表水和地下水渗透对喷射混凝土面层产生压力和侵蚀,防止土体因饱和而降低其强度及锚钉与土体间的粘结力,锚喷支护体系必须有良好的排水措施,特别是对于永久性的支护体系更应注意。排水系统的设计方法有多种,可以在面层顶部设排水沟,或在坡面设置一定数量的泄水孔,需要时也可采取深层排水系统等。
  二、工程概况
  深基坑工程位于邹平开发区,该项目所处地理位置较复杂,其中,拟建建筑距离L型城中村和东西向的城市道路较近,且存在倒Z型排水沟,一方面对基坑的稳定性提出了更高的要求,另一方面排水沟渗水又对基坑的稳定性产生影响。另外,基坑的尺寸为长×宽×高=40m×15m×9m,土体为物理力学性质较好的粉质粘土。
  三、水文地质条件
  在基坑开挖影响范围内,场地地下水主要为浅层孔隙潜水,地下水位受气候和环境影响明显;除表层为素填土,渗透性好富水性强外,其余均为渗透性弱的粘性土层。经过勘察,基坑场地地下水水位埋深为0.6m~1.0m。由于基坑南侧岩层较稳定,因此采用灌浆锚杆与钢丝网喷射混凝土相组合对基坑壁进行支护,喷射混凝土工艺简单,机动性好,在地下加固工程中得到了日益广泛的应用。
  四、支护方案
  该基坑的地质情况基本上为粘土层、风化板岩和风化辉绿岩。由于拟建建筑距离城中村和道路较近,导致施工空间相对较小,人工放坡自稳是行不通的。考虑到城中村和道路的施工期稳定,经讨论和方案优化,拟采用沿L型城中村周围设置一道水泥土搅拌“8字型”排桩,并在基坑的所有壁面进行锚喷网设置。在后期施工过程中,应对排桩顶部变形和周围建筑物变形进行监测。其中,“8字型”排桩和锚孔的直径分别为50cm和10cm,锚孔的间距为水平3m×竖向2m,锚杆均采用二级12钢筋(见图1),长度依次减少1m,倾斜15°,喷网厚度为10cm。
  另外,基坑的阴阳角也是支护结构施工的关键。在该基坑施工中,对四个阴角运用壁面的锚孔布置方式在基坑的对角线方向进行了局部再加固,均衡了阴角的集中应力。
  五、施工原则
  为了保证施工期间基坑和周围建筑物的稳定,支护结构的施工原则为:一排桩预先施工,待强度达到施工要求时(该工程由于开工晚,排桩强度早已满足要求)方可进行土方开挖施工;二、锚喷网施工应遵循“分段(分区)分层开挖、先挖后喷、边喷边挖、严禁超挖”的原则,在该工程施工中,基底20cm厚的原状土为人工开挖,避免了原状土的扰动。
  六、施工技术和关键问题
  施工技术主要涵盖排桩和锚喷网,其中,水泥土搅拌桩的施工工艺为:螺旋钻孔→上提旋转喷浆→下钻旋转喷浆→上提旋转不喷,为了保证桩头的施工质量,搅拌桩桩头应超出设计标高50cm,待达到一定强度时将多出的50cm桩头剔除。锚喷网的施工工艺为:土方开挖(第一层)→洛阳铲成孔(同时制作钢筋)→钢筋插入→注浆→凝结→焊接横向竖向拉结钢筋→铺设钢筋网→喷射混凝土→凝结,按照上述工艺依次进行第二层、第三层、第四层、第五层和第六层的支护结构施工。
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