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锚喷竖井在污水管道流量计井中的应用
点击次数:2070 发(fā)布时(shí)间:2020-12-24 09:26:41
摘(zhāi)要:锚(máo)喷支护工艺特别适川于尺寸小,周边环境紧张,且对变形(xíng)控制要求较(jiào)高的深基坑,且其工(gōng)艺可操作性高,利于保护已有管线。本文以天津某污水(shuǐ)管道(dào)流量计井工程为(wéi)例,介绍(shào)了(le)锚喷技术在(zài)深基坑支护中的应用,与传统支护方法相比较,使已有管线得到有效的保护,且其具有很高的安全效益和经济(jì)效益,其成功应用可供类似工程借鉴。
一般深基坑支护,在施工空间没有限制的情况(kuàng)下常采用常规(guī)桩墙式支护(hù)方案;对于施工范围内没有管道通过的情况下也可采(cǎi)用沉井方案。由于本工程(chéng)施(shī)工空间有限,而且施工范围内(nèi)有管道通过,所以传统支护方案无(wú)法实现,并很难对已有管线做到有效保护。
考虑到以上施工难点,本(běn)工程采用锚喷竖井(jǐng)支护方案。锚喷竖井法是在原位土体中开挖竖井,打设注浆锚管加固周边(biān)土体,铺设钢格栅并喷射混凝(níng)土(tǔ)作为基坑围护结构,从而提(tí)高基坑开挖稳定(dìng)性的支挡技术。此围护形式对开挖穿越各种(zhǒng)复杂地层适应性强,并且在采用加强环和斜支撑的(de)保护(hù)措施下对已有管线起到很好的保护(hù),特别适用于施工空间有限及(jí)需要通过既有管线的围护(hù)结构。
1、锚喷支护技术作用原理
与(yǔ)传统基坑支护方法相比较,锚喷支护技术的经济效益和基坑边坡稳定性更显优越性。除此之外,采用锚喷支护的基坑边坡具有快速、及时、随(suí)挖随支(zhī)、不占独立工期、占用施工场地小等特点。混凝土砂浆(jiāng)在高压空气的作用下(xià)高速喷(pēn)向受喷面,在喷层与土层(céng)间产生(shēng)了嵌固层效应,从而可以改善边(biān)坡受力条件(jiàn),有效控制侧向位移,保证了边坡(pō)的稳定性。锚杆深固在土体内部,起到了主(zhǔ)动支(zhī)护土体的作用,并且与(yǔ)土体共同作用从而有效保护和(hé)提高了周围土的强度。使土体变荷载成为为支护结构体(tǐ)系的一部分。从而使原来的被动支护变成主动支护。钢筋网可以有效地调整锚(máo)杆与喷(pēn)层(céng)内(nèi)应力分布,提高支护体(tǐ)系(xì)的柔性(xìng)和整体性。
2、工程实践
2.1 工程简(jiǎn)介
拟建物已(yǐ)有污水管线的流(liú)量计井,需在(zài)已有管道位置上(shàng)建造。污水管线为直径1.5m的混凝土圆管,埋深8.2m;流量计井主体为钢筋混(hún)凝(níng)土结构,建筑平面尺(chǐ)寸5m×5m。根(gēn)据勘察(chá)结果,场地浅层地下(xià)水以潜水为主。勘察期间初见水位埋(mái)深1.5~1.6m;稳定水位埋深(shēn)1.1~1.2m。基坑实际开(kāi)挖(wā)深度(dù)为10.75m。土方开挖量约为270m3。各岩(yán)土层分布情况及其物理力学性质见表1。
表1各岩体(tǐ)层分布情况及其(qí)物理力学性质
2.2 方案比选
拟建物设(shè)一层(céng)地下室,基坑实际开挖深度9.1m。基坑西(xī)侧临近高压输电线,其中距离*近的高压线仅3.0m,高压电线净高8.5m。可供(gòng)围护结构施工的空间十分有(yǒu)限,根(gēn)据(jù)有关安全要求及施工工艺限制,常规的钻孔桩、钢板桩以及水泥土搅拌桩等均无法施工。拟建物需在已有管道的位置上建造,在本构筑物施工前,须做好原有管道的保护和(hé)支护,确保原有管道不被扰动和破坏。因此,在(zài)管道通过的范围内无法采用常(cháng)规(guī)的桩墙式支护(hù)结构或沉井工艺(yì)。参考本基坑周边已(yǐ)施工(gōng)完成的深井工程,采取锚喷工艺进(jìn)行基坑支护,围护结构整理实际(jì)变形控制效果良好,对基坑周边影(yǐng)响较小,且施工工艺在当地较(jiào)成熟,施工速度能满足实际要求,而且很大程度节(jiē)约投资,缩短工(gōng)期(qī),具(jù)有很高的经济效益。经过(guò)专家(jiā)组的多方研究(jiū)论证(zhèng),决定采用(yòng)锚喷(pēn)竖井支护方案。
2.3 施工工艺
2.3.1 锁口圈(quān)梁施工工序及相关(guān)要求
为保证竖井结(jié)构稳定,在井口处(chù)设现浇钢筋混凝土锁口圈梁(liáng)一道,锁口圈梁底面设100mm厚C30混凝土垫层(céng)。圈梁宽1500mm,高600mm,混领土强(qiáng)度等级C30。锁口圈梁向下预留(liú)φ22@0.6m的钢筋接头(tóu),作为竖向连接(jiē)筋。连接筋在梁内锚固长度不(bú)小于800mm。锁口圈梁应与一下两榀密排格栅同时浇筑施工(gōng)。锁口圈(quān)梁绑筋时(shí),同时安设下部竖向连接筋,以(yǐ)及圈梁以下的两榀格栅。圈梁混凝土强度达到70%后,测量人员在圈梁上放设中线(xiàn)和高程(chéng)控制点,复测(cè)无误(wù)后再继续向(xiàng)下挖土施工。
2.3.2 土方开挖(wā)
土方开挖时为防止竖井锁口圈梁下移,应采用半(bàn)断面开挖,利用另(lìng)一半土作为支撑。待先挖的这一半喷射混凝土完毕后,再开挖另一半(bàn),交替进行,竖井每步开挖制(zhì)作(zuò)深度为0.5米。开挖时,严格按照设计边线进行开挖,严禁超挖,尽量不得扰动原状土,格栅间距要严格按设计要求施工。采(cǎi)用小型(xíng)挖掘机开挖,人工辅助配合;小型吊车提吊土斗出土。
2.3.3 竖井侧壁施工工序及相(xiàng)关要求(qiú)
基坑侧壁按照分层开挖、初喷混凝(níng)土、挂设内层钢筋网、焊接内侧竖向连接筋、加设钢格栅、焊接外侧竖向连接筋、挂外侧钢筋网、锚喷混(hún)凝土(tǔ)的工(gōng)序施工。侧壁厚度为400mm,混凝土强(qiáng)度(dù)等级C30。
锁口圈梁以下连续设置(zhì)两道钢格栅,污水管道以上(shàng)格栅竖向间距0.5m,以下(xià)格栅竖向间距(jù)0.4m,直至坑底。每(měi)榀钢格栅竖向用φ22钢筋连接(采用搭接单面焊,焊接长度10d),水平间距(jù)600mm,内外侧交错布置。
钢格栅主筋采用φ28钢筋,每断面(miàn)4根,钢格栅纵(zòng)筋之间采(cǎi)用φ14@300格栅斜筋焊接,箍筋采用φ10@300。沿钢格栅内外(wài)两(liǎng)侧焊接φ22竖(shù)向(xiàng)连接筋(jīn),并(bìng)满(mǎn)铺100×100的φ8钢筋网片,并与格栅主筋焊接成一体,以满足结构受(shòu)力的要(yào)求。
2.3.4 管道口加固措施
为保证管线安全,管线以上设两榀密排格栅,并沿管(guǎn)道外沿设置双(shuāng)排小导管注浆(jiāng)加固。沿管线(xiàn)周边设置(zhì)环形封闭钢(gāng)格栅作为加强环,并与水平向钢格栅焊接(jiē)。加强环范围内水平向钢格栅设(shè)I20a型工字钢作为临时支(zhī)撑。管道以下土方应分段挖除,必要时管道悬空部分应采(cǎi)取临(lín)时保护措施。相比传统支护方案,锚(máo)喷竖井支(zhī)护方案可(kě)以随挖随支,挖(wā)完支完,这种逆作工艺可以对已有管线进行有效地保护。
3、基坑(kēng)开挖监测
为保证竖井稳定和安全(quán),在竖井开(kāi)挖、支护结(jié)构(gòu)的施工过程及(jí)使用期间(jiān),应加强竖井锚喷支(zhī)护沉降(jiàng)、变形观测工作,实行信息化施工。监(jiān)测项目:锁口圈梁水(shuǐ)平位移,竖向位移;竖井周边地(dì)面(miàn)沉(chén)降;竖井四壁变形。基坑每开挖一步后都应及时(shí)监测;其余时间每天监测不得少于两(liǎng)次,底板施工完成(chéng)后可减少为一天一次。根据实际的监测报告(gào),本基坑开挖施工期间,锁口圈梁水(shuǐ)平移11mm,竖向(xiàng)位移(yí)14mm;竖井侧壁水平位移20mm;基坑(kēng)周(zhōu)边地表沉降15mm。各项位移监测值均未超过施工期间预警值,可见采用(yòng)锚喷(pēn)竖井支护具有很高的安全效(xiào)益。
4、结束语
由上述可知,采用锚喷竖井法施工具有以下优点(diǎn):
(1)锚喷竖井支护具有(yǒu)很高的经(jīng)济效(xiào)益和安全效益,特别适用于尺寸小,周边环境紧张(zhāng),且对变形控制要求较高的深基(jī)坑。
(2)锚喷竖井支护工艺施工简单(dān)、可操作(zuò)性高,利于保护已有管线(xiàn)。
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一般深基坑支护,在施工空间没有限制的情况(kuàng)下常采用常规(guī)桩墙式支护(hù)方案;对于施工范围内没有管道通过的情况下也可采(cǎi)用沉井方案。由于本工程(chéng)施(shī)工空间有限,而且施工范围内(nèi)有管道通过,所以传统支护方案无(wú)法实现,并很难对已有管线做到有效保护。
考虑到以上施工难点,本(běn)工程采用锚喷竖井(jǐng)支护方案。锚喷竖井法是在原位土体中开挖竖井,打设注浆锚管加固周边(biān)土体,铺设钢格栅并喷射混凝(níng)土(tǔ)作为基坑围护结构,从而提(tí)高基坑开挖稳定(dìng)性的支挡技术。此围护形式对开挖穿越各种(zhǒng)复杂地层适应性强,并且在采用加强环和斜支撑的(de)保护(hù)措施下对已有管线起到很好的保护(hù),特别适用于施工空间有限及(jí)需要通过既有管线的围护(hù)结构。
1、锚喷支护技术作用原理
与(yǔ)传统基坑支护方法相比较,锚喷支护技术的经济效益和基坑边坡稳定性更显优越性。除此之外,采用锚喷支护的基坑边坡具有快速、及时、随(suí)挖随支(zhī)、不占独立工期、占用施工场地小等特点。混凝土砂浆(jiāng)在高压空气的作用下(xià)高速喷(pēn)向受喷面,在喷层与土层(céng)间产生(shēng)了嵌固层效应,从而可以改善边(biān)坡受力条件(jiàn),有效控制侧向位移,保证了边坡(pō)的稳定性。锚杆深固在土体内部,起到了主(zhǔ)动支(zhī)护土体的作用,并且与(yǔ)土体共同作用从而有效保护和(hé)提高了周围土的强度。使土体变荷载成为为支护结构体(tǐ)系的一部分。从而使原来的被动支护变成主动支护。钢筋网可以有效地调整锚(máo)杆与喷(pēn)层(céng)内(nèi)应力分布,提高支护体(tǐ)系(xì)的柔性(xìng)和整体性。
2、工程实践
2.1 工程简(jiǎn)介
拟建物已(yǐ)有污水管线的流(liú)量计井,需在(zài)已有管道位置上(shàng)建造。污水管线为直径1.5m的混凝土圆管,埋深8.2m;流量计井主体为钢筋混(hún)凝(níng)土结构,建筑平面尺(chǐ)寸5m×5m。根(gēn)据勘察(chá)结果,场地浅层地下(xià)水以潜水为主。勘察期间初见水位埋(mái)深1.5~1.6m;稳定水位埋深(shēn)1.1~1.2m。基坑实际开(kāi)挖(wā)深度(dù)为10.75m。土方开挖量约为270m3。各岩(yán)土层分布情况及其物理力学性质见表1。
表1各岩体(tǐ)层分布情况及其(qí)物理力学性质
2.2 方案比选
拟建物设(shè)一层(céng)地下室,基坑实际开挖深度9.1m。基坑西(xī)侧临近高压输电线,其中距离*近的高压线仅3.0m,高压电线净高8.5m。可供(gòng)围护结构施工的空间十分有(yǒu)限,根(gēn)据(jù)有关安全要求及施工工艺限制,常规的钻孔桩、钢板桩以及水泥土搅拌桩等均无法施工。拟建物需在已有管道的位置上建造,在本构筑物施工前,须做好原有管道的保护和(hé)支护,确保原有管道不被扰动和破坏。因此,在(zài)管道通过的范围内无法采用常(cháng)规(guī)的桩墙式支护(hù)结构或沉井工艺(yì)。参考本基坑周边已(yǐ)施工(gōng)完成的深井工程,采取锚喷工艺进(jìn)行基坑支护,围护结构整理实际(jì)变形控制效果良好,对基坑周边影(yǐng)响较小,且施工工艺在当地较(jiào)成熟,施工速度能满足实际要求,而且很大程度节(jiē)约投资,缩短工(gōng)期(qī),具(jù)有很高的经济效益。经过(guò)专家(jiā)组的多方研究(jiū)论证(zhèng),决定采用(yòng)锚喷(pēn)竖井支护方案。
2.3 施工工艺
2.3.1 锁口圈(quān)梁施工工序及相关(guān)要求
为保证竖井结(jié)构稳定,在井口处(chù)设现浇钢筋混凝土锁口圈梁(liáng)一道,锁口圈梁底面设100mm厚C30混凝土垫层(céng)。圈梁宽1500mm,高600mm,混领土强(qiáng)度等级C30。锁口圈梁向下预留(liú)φ22@0.6m的钢筋接头(tóu),作为竖向连接(jiē)筋。连接筋在梁内锚固长度不(bú)小于800mm。锁口圈梁应与一下两榀密排格栅同时浇筑施工(gōng)。锁口圈(quān)梁绑筋时(shí),同时安设下部竖向连接筋,以(yǐ)及圈梁以下的两榀格栅。圈梁混凝土强度达到70%后,测量人员在圈梁上放设中线(xiàn)和高程(chéng)控制点,复测(cè)无误(wù)后再继续向(xiàng)下挖土施工。
2.3.2 土方开挖(wā)
土方开挖时为防止竖井锁口圈梁下移,应采用半(bàn)断面开挖,利用另(lìng)一半土作为支撑。待先挖的这一半喷射混凝土完毕后,再开挖另一半(bàn),交替进行,竖井每步开挖制(zhì)作(zuò)深度为0.5米。开挖时,严格按照设计边线进行开挖,严禁超挖,尽量不得扰动原状土,格栅间距要严格按设计要求施工。采(cǎi)用小型(xíng)挖掘机开挖,人工辅助配合;小型吊车提吊土斗出土。
2.3.3 竖井侧壁施工工序及相(xiàng)关要求(qiú)
基坑侧壁按照分层开挖、初喷混凝(níng)土、挂设内层钢筋网、焊接内侧竖向连接筋、加设钢格栅、焊接外侧竖向连接筋、挂外侧钢筋网、锚喷混(hún)凝土(tǔ)的工(gōng)序施工。侧壁厚度为400mm,混凝土强(qiáng)度(dù)等级C30。
锁口圈梁以下连续设置(zhì)两道钢格栅,污水管道以上(shàng)格栅竖向间距0.5m,以下(xià)格栅竖向间距(jù)0.4m,直至坑底。每(měi)榀钢格栅竖向用φ22钢筋连接(采用搭接单面焊,焊接长度10d),水平间距(jù)600mm,内外侧交错布置。
钢格栅主筋采用φ28钢筋,每断面(miàn)4根,钢格栅纵(zòng)筋之间采(cǎi)用φ14@300格栅斜筋焊接,箍筋采用φ10@300。沿钢格栅内外(wài)两(liǎng)侧焊接φ22竖(shù)向(xiàng)连接筋(jīn),并(bìng)满(mǎn)铺100×100的φ8钢筋网片,并与格栅主筋焊接成一体,以满足结构受(shòu)力的要(yào)求。
2.3.4 管道口加固措施
为保证管线安全,管线以上设两榀密排格栅,并沿管(guǎn)道外沿设置双(shuāng)排小导管注浆(jiāng)加固。沿管线(xiàn)周边设置(zhì)环形封闭钢(gāng)格栅作为加强环,并与水平向钢格栅焊接(jiē)。加强环范围内水平向钢格栅设(shè)I20a型工字钢作为临时支(zhī)撑。管道以下土方应分段挖除,必要时管道悬空部分应采(cǎi)取临(lín)时保护措施。相比传统支护方案,锚(máo)喷竖井支(zhī)护方案可(kě)以随挖随支,挖(wā)完支完,这种逆作工艺可以对已有管线进行有效地保护。
3、基坑(kēng)开挖监测
为保证竖井稳定和安全(quán),在竖井开(kāi)挖、支护结(jié)构(gòu)的施工过程及(jí)使用期间(jiān),应加强竖井锚喷支(zhī)护沉降(jiàng)、变形观测工作,实行信息化施工。监(jiān)测项目:锁口圈梁水(shuǐ)平位移,竖向位移;竖井周边地(dì)面(miàn)沉(chén)降;竖井四壁变形。基坑每开挖一步后都应及时(shí)监测;其余时间每天监测不得少于两(liǎng)次,底板施工完成(chéng)后可减少为一天一次。根据实际的监测报告(gào),本基坑开挖施工期间,锁口圈梁水(shuǐ)平移11mm,竖向(xiàng)位移(yí)14mm;竖井侧壁水平位移20mm;基坑(kēng)周(zhōu)边地表沉降15mm。各项位移监测值均未超过施工期间预警值,可见采用(yòng)锚喷(pēn)竖井支护具有很高的安全效(xiào)益。
4、结束语
由上述可知,采用锚喷竖井法施工具有以下优点(diǎn):
(1)锚喷竖井支护具有(yǒu)很高的经(jīng)济效(xiào)益和安全效益,特别适用于尺寸小,周边环境紧张(zhāng),且对变形控制要求较高的深基(jī)坑。
(2)锚喷竖井支护工艺施工简单(dān)、可操作(zuò)性高,利于保护已有管线(xiàn)。
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