时间:2023-01-06 03:56:04
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇土钉支护技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】深基坑,施工技术,支护施工,分析探讨
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
前言
在建筑工程施工过程中,为保证房屋建筑基础及地下室的正常施工和周围建筑物、地下管线不受损害,需对地面以下开挖的土体所进行的一系列勘察、设计、施工和检测等工作,统称为深基坑工程。作为建筑施工过程中的一个重要组成部分,确保深基坑的施工质量具有重要意义。
二、深基坑施工技术要点分析
1、转变传统深基坑工程设计理念
我国的深基坑技术经过长时间的不断实践和发展,已经取得了一定的成效,初步摸索出变化支护结构实际受力的规律,为建立健全深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但对于深基坑支护结构的实际设计和施工方法仍处于摸索和探讨阶段,到目前为止,我还对于支护结构的设计上还没有统一的标准和规范。还沿用一些传统的计算理论,从而造成计算结果与实际工程施工中的受力差别较大,在很大程度上增加了支护结构的不安全性,因此我们应彻底改变传统的设计观念,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系,从而促进我国深基坑工程的健康发展。
2、重视变形观测, 并注意及时补救
深基坑支护结构变形观测的内容包括:基坑边坡的变形观测、及周围建筑物及地下管线变形观测等。通过对监测数据可以及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况,分析其存在的偏差便可以及时的了解基坑土体变形状况以及土方开挖影响的沉降情况还有地下管线的变形情况等。对设计中存在的偏差,在下部施工中及时校正设计参数,对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施,为此,要求现场变形观测的数据必须准确、可靠、及时,要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量、认真负责,保证观测质量。如果在实际测量中确实发现异常情况,就需要即时研究采取措施以防止其恶化。而一旦出现大的变形或滑动,立即分析主要原因,做出可靠的加固设计和施工方案,使加固工作快速而有效,防止变形或滑动继续发展。研究和应用已有的基坑工程行业的和地区性规范以及当地的工程经验。对于重大复杂的基坑工程目前国内采用专家论证的形式,对保证工程安全、降低造价是有效和现实的一种方法。
3、深基坑过程的信息化
基坑工程实施阶段必须采用信息化施工,实时跟踪监测基坑支护结构和地下水治理系统的工作性状以及周围环境的动态变化,并及时采取有效应变应急措施,确保环境安全。基坑工程施工过程中必须进行监测,制定切实可行的详细的监测方案,并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。
三、建筑基坑支护施工技术探讨
1、逆作法技术
逆作法技术,主要是指在地下室基坑周围预先安置若干混凝土钻孔灌注桩或人工钻孔桩,在此基础上,逐层向下开展施工工作。就目前来说,逆作法工程施工技术是建筑基坑支护施工中比较先进成熟的施工技术。它采用平行立体操作的方法,对气候环境依赖性较小,能够充分的利用地下空间,最大限度的缩短工程期限。土方开挖和上部施工交替进行,很大程度上降低了由上部荷载造成土体持力层的压力。一般来说,在建筑工程基坑较大的情况下,要优先考虑逆作法技术施工,这样一来,能够使地下室的结构主体得到充分的利用,最终实现支护目的。但是,在使用逆作法技术时,其支撑位置的设置会受到一定的限制,使建筑工程开挖工作变得复杂。
2、土钉和复合土钉墙
土钉在加固和锚固建筑施工现场土体的杆件中发挥着重要的作用,一般来说,土钉墙包括加固后的原位土体、密排的土钉、防水部分和混凝土喷射表层等。土钉主要凭借土体受力变形时产生的被动粘结力或摩擦力来发挥支护作用。
建筑基坑支护施工局限于场地的大小,不利于进行放坡,当建筑基坑附近有可供施工利用的土体,施工区域的地下水位较低或给排水条件好的情况下,应采用土钉和复合土钉墙支护施工技术。土钉和复合土钉墙支护技术变形小、施工方便、对周围环境影响小、工作量小、节省原料、工程工期短等优点。区域地下水位以上或经过降水处理之后的砂土粉、质土、粘土等土体较适合采用土钉和复合土钉墙支护技术。
一般来说,土钉和复合土钉墙具体的施工过程是:首先,在工程施工的土体中进行预制钻孔。其次,在其中嵌入钢筋,然后采用低压或高压灌浆对土体进行水平孔灌浆,如果属于擦用重力灌浆则进行倾斜孔灌浆钻孔灌浆,如果施工需要,要进行二次高压灌浆,保证土钉的承载力。最后,将钢筋网片覆在表层,进行混凝土工作喷射,分层开挖土方。
3、排桩支护技术
在建筑基坑支护施工技术的应用中,桩排支护技术是其中较为常用的技术。桩排支护技术主要利用混凝土灌注桩或钢桩支撑施工土体,在土体的内部安置支撑构件或锚杆配合桩体对土地进行支护。一般来说,在具体的建筑工程中,应该根据工程施工的实际情况灵活选用内撑式支护结构、锚杆式支护结构、悬臂式支护结构和拉锚式支护结构等。在进行排桩支护时,对于钢桩来说,其承载力高,能够二次利用,但成本相对较高;而混凝土灌注桩具有施工方便,布置简单,造价经济等优点,在施工中应用较广。
在建筑施工过程中,应用排桩支护技术,一般来说,根据施工沉桩的方式,钢桩预制桩可以分为单独打入法钢桩和围檩打入法钢桩。根据施工成孔的类型,灌注桩可以分为干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩和泥浆护壁钻孔灌注桩。混凝土灌注桩对钻孔质量、钢筋放置、混凝土灌注等要求较高,在工程施工时注意桩位偏差、桩底余渣、桩身完整性等情况的监测。而预制桩则要桩身挠曲度、位置、桩身表面缺陷、桩的尺寸等情况进行监测。建筑基坑施工中,使用排桩支护技术的工程,要等支护工作施工完成之后,才可以进行开挖工作。如果排桩处于的含有地下水土层时,一定要采用适当的隔水、止水措施,确保施工现场基坑内部和周围建筑的安全。在建筑基坑深度过大的情况下,要采用排桩和锚杆相结合的支护方式,在排桩墙上安置锚杆以增强土体承载力。
4、放坡开挖技术
通常,按照规定的角度对建筑基坑支护结构进行放坡施工,就是我们平时所说的放坡开挖。在建筑基坑支护施工技术中,放坡开挖技术经济方便。该技术在工程施工过程中需要许多挖好的土方,如果建筑工程所处的位置地下水位较低、给排水条件好、使用范围较广、地质条件优越,那么在项目工程中实施放坡开挖对周围的建筑物就不会造成较大的影响。
在具体的项目工程实施中,必须结合具体的施工情况选择恰当的类型。在工程放坡开挖时如果边坡太大,很可能会导致土体不稳,引起土体塌方;相反,若是边坡的坡度过小,那么就会导致施工人员的工作量增加和土体空间的浪费,还会给周围建筑物埋下安全隐患。所以,在建筑基坑支护施工中,要高度重视边坡的大小。
四、结束语
深基坑是整个建筑工程施工的重要内容,加强对施工技术的控制,严格采取合理的支护措施,并做好基坑的排水施工,有助于提高整个工程的安全性和稳定性,也有助于提升工程质量,实现较好的社会经济效益。
参考文献:
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[2]杜婧 对建筑深基坑施工技术的几点看法[期刊论文] 中华民居(下旬刊)2013/04
[3]张海江大型深基坑施工技术及环境保护[期刊论文] 建筑安全2011/0
[4]宋楠桥梁深基坑施工技术探讨[期刊论文] 科技创新导报2010/34
关键词:土钉墙;建筑工程;深基坑支护;作用
随着高层建筑和地下空间的利用和发展,我国的深基坑工程日益增多,无论是技术难度还是工程规模都越来越大。尤其是在地质条件较差或较复杂的地区,传统的基坑支扩方法已不能满足当前发展的需要。复合土钉支护技术中,土钉主动支护土体,并与土体共同作用,尽可能保持、利用、提高基坑边壁土体的原有强度,将传统支护方式中对支护结构形成荷载效应的扰动土体转化为支护结构的一部分,从而可以有效地应用于软土地区等特殊地质条件下的基坑支护,而且具有工艺简单、造价低、工期短等优点。 但是目前复合土钉支护技术无论在理论分析方法与设计理论还是在工程实践方面都还不够成熟与完善。
1 土钉墙支护深基坑的作用
土钉墙是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制,在上个世纪70年代从德国、法国及美国发展出来的支护方式。上个世纪80年代早期在矿山边坡支护中我国采用了这种方式,随后土钉墙支护法在基坑支护得到了大量应用。土钉墙的组成成分为被加固土、放置于原位土体内的细长金属杆件与在坡面附着着的混凝土面板,最终实现重力式支护结构。将一定长度及密度的土钉设置在土体内,通过土钉和土一起完成作业,进而将原位土的强度、刚度进行有效提升。这种支护技术主要应用于12米以下的基坑开挖深度,如地下水位在坑底以上时,必须根据实际施工要求,进行有效排水与截水施工。
1、应力传递与扩散作用
当荷载增大到一定程度后,边坡表面和内部裂缝己发展到一定宽度,此时坡脚应力最大。这时下层土钉伸入到滑裂域外稳定土体中的部分仍能提供较大的抗力,土钉通过其应力传递作用,将滑裂面内部应力传递到后部的稳定土体中,并分散在较大范围的土体内,降低应力集中程度。在相同的荷载作用下,经过检验:被土钉锁加固的土体在内部的应变水平比其他素土边坡土体内的应变水平要降低了很多,这种情况带来的优势就是对开裂区域的形成与发展产生了明显的阻碍效果。
2、箍束骨架作用
土钉与同作用,土钉自身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的,它具有制约土体变形的作用,使得复合土体构成一个整体结构。
3、坡面变形的约束作用
在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉有效作用的重要组成部分。面板提供的约束取决土钉表面与土的摩阻力,当复合土体开裂扩大并连成片时,只有开裂区域后面的稳定复合土体产生摩阻力。
4、分担作用
在复合土体内,土钉有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯强度,当土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移。当土体开裂时,土钉分担作用更为明显。土钉内产生相应的弯剪、拉剪等复合应力,于是就会导致土钉体外裹浆体碎裂、钢筋屈服的结果。
2 土钉墙施工技术在建筑工程深基坑支护中的应用
随着我国建筑工程事业发展速度的不断提升,为确保建筑工程深基坑施工的质量,施工企业必须重视其施工工艺,规范施工流程,只有这样才能提高工程的整体质量,实现其经济效益。
1、钻设钉孔。选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业,其成孔工具为洛阳钻机,将其孔径设置为80毫米,深度应确保其超过土钉长度100毫米,成孔倾角为15度。每钻进1米,并进行倾角地测量,避免偏向等情况的出现。
2、土钉安装。与本工程基坑土钉墙支护设计需求相结合,进行土钉的制作,确保其长度在设计长度以上。每隔1.5米进行一组土钉的设置,选用搭焊连接的方式进行土钉连接,焊缝高度控制在6毫米,把土钉在成孔作业后设置在孔内。
3、注浆。选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业,其作业流程为在孔底插入注浆管,确保管口与孔底之间距离200毫米,注浆管应同时进行注浆与拔出作业,确保注浆管底能够在浆面以下,确保注浆过程中可以顺利从孔口流出,并将止浆阀设置在孔口,选用压力注浆的方式进行施工,确保水泥浆强度为M20,注浆压力控制在1到2Mpa之间。
4、挂钢筋网并与土钉尾部焊牢。选用钢筋网进行土钉墙面施工,将其间距定为200毫米,在坡面上通过人工的方式进行绑扎钢筋的作业;搭接坡面钢筋的长度需在300毫米左右,随后顺着土钉长度方向在土钉端部两侧进行短段钢筋的焊接作业,同时在面层内将相近土钉端部通长加强筋进行连接及焊牢。
5、安装泄水管。土钉墙基坑支护的泄水管制作应选用用PVC管作为主要材料,泄水管长度必须在450毫米以上,并在管附近进行钻孔作业,孔数应控制在5到8个,随后在管外侧进行尼龙网布的包裹作业。泄水孔纵横距离定为2米,布置形状为梅花型并确保安装的牢固性。
6、复喷表层混凝土至设计厚度。选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工,其设计强度必须在C20左右,其厚度应控制在80毫米。第一,选用干拌方式,混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工,混凝土喷射施工过程中根据实际情况,可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后,及时完成土钉锚固作业,结束焊接钢筋网施工后,必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式,由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间,确保其不出现掉浆现象后,进行第二层混凝土再喷射作业,直至其厚度符合设计规定。
3 土钉墙施工技术的质量控制
1、护筒中心和桩中心的偏差不能超过5cm,埋深不能低于1m,泥浆的比重最好控制在1.1~1.2,孔底沉渣的厚度不能超过15cm;钢筋笼安放位置准确,钢筋连接满足规范要求;水下浇筑混凝土施工需要连续作业,保证导管埋入混凝土内深度不小于2米,速度适宜,避免堵管或钢筋笼上浮,同时桩头超灌1米。灌注桩混凝土养护完成后,按照相关规范和设计要求进行质量检测,确保质量合格。
2、土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔,在达到要求的深度后再次扩大孔的端部,一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工,主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内,然后灌注浆液材料,令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆。这样的支护技术能够让支撑体系承受很大的拉力,有利于保护其结构稳定,防止出现变形,同时还具有节省材料、人力,加快施工进度。
3、在深基坑支护完成后的施工期间,无坑壁坍塌问题出现,通过仪器对周围建筑物进行监测,无明显的变形现象出现。混凝土灌注桩和锚杆支护能够保证该工程的顺利进行,并且保障周围的建筑物的安全,因此实施深基坑支护施工方案是可行的。
4 结束语
综上所述,建筑工程是关系到国民经济增长的重要工程,随着我国房地产事业发展速度的不断加快,其建设要求也不断提升,土钉墙施工技术作为建筑工程施工的重要技术之一,其施工工艺选择的科学性、合理性将直接关系着整个工程的质量,关系到人们的生命安全。只有确保其施工工艺的规范性,充分掌握其技术要点,才能有效提升其整体质量。
参考文献
[1]胡浩;王路;胡小猛;;高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究[J];科技信息;2011年13期
[2]闫君;王继勤;崔剑;;土钉墙支护技术在青岛中惠商住楼深基坑中的应用[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2013年
建筑行业中级职称论文字数
每个刊物的字数都是不一样的,要是发省级刊物的话一般字数在2000字到3000字之间不等,一般多数在2500字左右
建筑行业中级职称论文
建筑施工行业技术研究
随着我国经济的发展,我国的建筑行业也在发展。建筑施工技术作为建筑业发展的力量和源泉对建筑业的发展起着举足重要的作用。随着现代科学技术的进步,我国的建筑施工行业也在逐步走向科技创新之路,在原有建筑施工行业技术发展的基础上,一些新的建筑施工行业技术被引进,本文首先来分析建筑施工的原有技术,然后再次基础上简单的介绍几种建筑施工行业新技术。
近些年来,我国在建筑施工行业发展水平不断提高,已经初具了解决工程建设过程中出现的各种复杂问题和矛盾的水平,在推动我国经济持续、快速、健康发展的过程中发挥了重要作用。从我国建筑业出炉的一批一批规模大、结构牢、水平精湛的建筑物中,足以窥见我国建筑行业技术发展的进步,本文主要来探讨建筑施工行业技术研究。
1.传统的建筑行业施工技术
在建筑行业中,传统的建筑施工技术主要有桩基技术和基坑支护技术两种,下面我们分别来看。
1.1 桩基技术应用
桩基技术作为我国建筑施工行业的一种传统技术,在建筑施工行业发挥了不可替代的作用。桩基技术主要有预制桩和灌注桩两种。在混凝土施工中由于预制桩技术产生的噪音较为严重,所以,预制桩的使用范围较为狭小。最常用的桩基技术是灌注桩技术。灌注桩技术施工方式较为灵活,不但可以自行设计桩长、桩径以及数量,而且可以满足不同地质地貌的施工。在我国建筑行业中,其使用范围比较广,利用率比较高,但是灌注桩技术由于受自身桩径和桩攀的限制,其使用也存在着一定的缺陷。克服此种缺陷主要运用桩侧后注浆技术和桩底注浆技术。
1.2 基坑支护技术的应用
近些年来,随着我国高层建筑物的不断增多,基坑支护技术应用的较为广泛,因为高层建筑中必须做好建筑深基础的施工,否则,建筑物的质量很难保证。基层支护技术适应了这一要求,解决了高层建筑深基础施工难度大这一问题。基层施工是一个复杂系统的整体工程,施工时要综合考虑到挡土、防水、降土、挖土等多种因素,所以在施工时要综合考虑施工技术、施工环境以及施工安全等各个方面。我国采用的基坑支护技术主要有逆作拱墙技术和土钉墙技术两种。逆作拱墙技术主要适用于土壤较软的地层,主要运用分层挖土的方法。土钉墙技术适用于低水位的非软土层,实现在分层开挖基础上的分层支护。
2. 建筑行业施工新技术的引进
从上面分析可以看出,虽然我国的建筑施工技术在原有的基础上有了很大进步,但其总体水平仍然比较低,存在着这样或那样的缺陷,具体表现如下:缺乏技术创新,对技术的创新力度不够。由于市场经济体制的不完善加上传统思想的影响,许多新技术不被引进,没有引起建筑行业足够的重视,导致建筑施工行业技术创新缓慢或缺乏技术创新。企业缺乏创新人才,加上企业技术创新的动力不足,导致建筑行业科研成果转化率较低。随着我国建筑业的发展,各种新技术被不断引进,譬如高强度高性能混凝土技术、深基坑支护技术、钢结构技术等等,下面我们来具体研究一下几种建筑行业新技术。
2.1 清水混凝土施工技术
随着我国人口的快速增长,个人占用的空间日益缩小,在这种情况下,高层建筑应运而生并得到了充分发展。高层建筑施工主要以钢筋混凝土结构、清水混凝土施工技术为主。清水混凝土技术作为建筑行业的一门新技术将原始浇筑面直接作为装饰性表面,不但使用方便,而且可以加快施工速度,降低成本,保持高层建筑的稳定性,为我国建筑行业的发展开辟了新的道路。
2.2 钢纤维砼的施工技术
随着我国经济的发展以及人们生活品味的不断提高,人们对建筑的艺术感觉越来越重视。为了满足人们对建筑艺术效果的需求,在建筑行业中引进了钢纤维砼的施工技术。钢纤维砼的施工技术通过在普通砼中掺入适量钢纤维,两种原料拌合而成的一种复合材料,不仅增强了砼构件的抗裂能力、抗剪能力,而且克服了砼抗拉强度低的缺点,增强砼的耐延性。此外,钢纤维砼具有较好的能量吸收能力,抗冲击能力很强,所以利用钢纤维砼的施工技术建设出来的高层建筑不但质量可靠,而且具有很好的平面感和立体感,给人们一种视觉冲击力,满足了人们对艺术效果的追求。
2.3 防水材料的施工技术
科学技术和建筑行业的发展使得防水材料的施工技术被广泛应用于建筑施工。随着防水施工向冷作业方向发展,防水材料中出现了许多高效弹性材料,譬如高分子卷材、新型防水涂料以及密封膏等等,这些材料运用于建筑施工,使得建筑施工的机械化水平不断提高。建筑防水技术分为对屋面的防水和对墙外的防水两种。对屋面的防水会采用聚合物水泥基复合涂膜施工,这种技术关键在于做好基层、板缝以及节点处理。涂料时一定要做到仔细认真、涂抹方向要做到相互垂直;对于墙外防水一般采用加气砼砖墙施工技术。两种技术综合运用,提高了我国建筑施工水平,有效预防了水渗漏以及裂缝等公害的出现。
3. 结语
市场经济是市场在资源配置中起基础性作用的经济,竞争性是市场经济运行的内在动力和源泉。建筑施工是建筑企业在激烈的市场竞争中立于不败之地的法宝,所以,任何一个建筑企业都要从自身的优势出发,从企业的可持续发展出发,不断研发创新建筑行业施工技术,提高企业的竞争力,推动企业健康持续的发展。
参考文献
[1] 赵文胜. 谈建筑施工企业新技术开发和应用管理. 科学之友,2009.
[2] 周云. 现代建筑工程技术研究与应用. 华南理工大学学报,2007.
[3] 赵志绪. 我国建筑施工技术的进步与展望[J]. 施工技米,2009.
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【关键词】桩锚支护;深基坑;设计参数;基坑设计
0 前言
目前,城市地下空间的开发越来越向纵深方向发展,基坑的深度也日趋增加。由于受到原有建筑物及周边环境的影响,建筑基坑有时无法采用放坡开挖方式,而且纯粹的排桩支护结构也逐渐不能满足深基坑支护的要求,因此,基坑支护问题显得愈加突出[1]。而随着桩锚支护结构有关理论与实践的不断发展,深基坑支护的许多难题得到了有效解决,本论文介绍了桩锚支护在长沙某深基坑的应用,为长沙地区的深基坑支护设计提供经验。
1 工程实例
1.1 工程概况
该基坑位于长沙市书院南路东侧,拟建南沿路南侧,交通十分方便。高层住宅楼结构类型为剪力,地下室为框架结构。基坑底设计开挖标高为50.00m,基坑开挖深度为9.0m。
1.2 工程地质条件
场地主要为湘江东岸低丘岗地,主要分布有5个工程地质层,现分述如下:
(1)人工填土:褐黄、褐红、灰褐色,主要由粘性土组成,夹20-30%的碎石、块石、建筑垃圾等硬杂质,稍湿-湿,近期堆填,结构松散,未完成自重固结。
(2)粉质粘土:褐黄色,结构较致密,捻面较光滑,干强度及韧性中等,稍湿,硬塑状。
(3)全风化泥质粉砂岩: 褐红色,矿物成分已基本风化,岩心呈土柱状,岩质极软,岩块手捏即碎,原岩结构易辩,稍湿-湿,可塑-硬塑状。
(4)强风化泥质粉砂岩: 褐红色,岩心破碎,多呈块状,短柱状,岩质极软,岩块手折即断,岩体质量等级指标属V类,极软岩,极破碎,该层中局部夹有砾岩。
(5)中风化泥质粉砂岩: 褐红色,节理裂隙较发育,岩心较完整,多呈长柱状,岩质较软,岩块手可折断,岩体基本质量等级属V类,较软岩,较破碎。
1.3 水文地质条件
场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。因本场地内全风化泥质粉砂岩中含有较多泥质成分,故水量极贫乏。水位随季节变化,据地下水长观资料,长沙地区地下水位年度变幅2~4m,稳定地下水位埋深1.50~9.10m,水位标高51.08~58.60m。
1.4 支护方案
1.4.1 支护方案选择
本工程基坑支护根据工程特点(基坑轮廓(如图1)、埋深等)、土层性质、周边环境划分为4个支护区域。
1)基坑北侧与现有四层住宅楼相邻,且距离较近,采用桩锚支护结构;
2)基坑南侧同样与现有四层住宅楼相邻,且距离较近,采用桩锚支护结构;
3)基坑东侧周围没有建筑物,场地开阔,采用放坡,由于本论文主要涉及桩锚支护设计,因此在下面的介绍中不对放坡进行过多赘述;
4)基坑西侧靠近书院南路,道路下埋设大量地下管线,采用桩锚支护结构。
1.4.2 桩锚支护稳定机理
本基坑周围环境十分复杂,北侧与南侧均有四层居民楼,基坑西侧为书院南路,分析可知:整个支护体系在基坑侧壁土体对支挡结构的主动土压力Ea、支挡结构对基坑内部土体的被动土压力Ep、支挡结构与锚索之间的预压力F1以及周围建筑对支挡结构产生的附加力F2的作用下达到平衡。依据平衡受力分析得支护体系的平衡方程为:
1.5 设计计算
本基坑形状可视为四边形,计算方法类似,故以基坑西侧为例给出设计思路。王伟娟[2]结合工程实例给出了可供参考的设计理论。土压力的计算采用朗肯土压力理论,支护结构地面超载按实际产生的超载分布情况和强度计算。
1.5.1 桩体嵌入深度
计算方法采用等值梁法,等值梁法是一种简单实用的计算方法[3-6]。假设挡土墙前后的土压力都达到了极限平衡状态。人工挖孔桩及锚索设计参数如表1、2所示。
表1 人工挖孔桩参数
表2 锚索设计参数
1.6 支护止水、降水方案简述
场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。主要分布于粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中。只需在坑内采取设置排水沟和集水井,排除坑内积水。
2 稳定性验算
2.1 桩锚支护的整体稳定性验算
根据规范《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》使用条分法对桩锚支护的整体稳定性进行验算,以基坑西侧为例,根据公式:
2.2 桩锚支护的抗隆起稳定性验算
2.3 小结分析
笔者算出基坑西侧桩锚支护整体稳定性系数为K=1.84,用理正软件算出最小稳定系数Kmin=2.88>1.8,造成数值结果不同的原因主要是由于笔者在运用条分法计算稳定性系数时,是通过圆弧滑动面过基坑底进行计算(见图1),而理正软件计算使用的圆弧滑动面则是过桩底(见图2),因此造成了数值结果的差异。另外,由于过基坑底的圆弧滑动面经过的土层较经过桩底的土层强度低,导致在计算上间接地降低支护体系的强度和稳定性。
3 结语
针对本基坑复杂的施工条件,采用桩锚支护结构进行基坑支护,可有效控制基坑变形及减少地下空间的利用,并通过相关理论及规范进行了支护设计,对桩锚支护参数进行了设计计算,并利用理正软件进行了验算,结果与笔者计算结果基本相符。经规范验算及变形估算后,确定桩锚支护结构的适用性及设计参数的合理性。
【参考文献】
[1]杨素春.深基坑支护技术及实例分析[J].地下空间,2001,21(5):480-484.
[2]王伟娟.某深基坑桩锚支护结构的设计与监测分析[D].兰州:兰州理工大学,2011.
[3]李广信,李学梅.软c土地基中基坑稳定分析中的强度指标[J].工程勘察,2010,1:1-4.
[4]杨光华.深基坑开挖中多支撑支护结构的土压力问题[J].岩土工程学报,1998,6:113-115.
关键词:软土;基坑 ;支护;优化设计
中图分类号: TV551 文献标识码: A
大多数城市都进行着规模较大的旧城改造工程,而给在繁华的城市内进行深基坑的开挖问题提出了的新的挑战,如何控制因为深基坑开挖而产的环境效应问题,进而促进深基坑的开挖技术的研究与发展,提出了许多先进的设计方案、计算方法,和众多新的施工工艺,同时也出现了许多先进技术的成功工程实例,比如,环球金融中心和金茂大厦等超高层建筑的圆满完成;然而不可回避的事实是,由于基坑工程本身的复杂性以及设计和施工管理的不当,基坑工程在施工中发生事故的可能性仍然非常高。
一、我国深基坑支护工程中存在的主要问题
1.支护结构计算模型分析
当前应用最广泛的基坑支护结构计算模型有平面框架计算模型和不协调空间计算模型旧。
(1)平面框架计算模型旧是将支护结构体系采用平面分析,选用一个适合的支撑刚度,得到一个每延米的支撑力,再将每延米的支撑力作为每一层支撑体系的外荷载,对支护结构进行平面框架内力分析。其主要存在以下几点不足:①很难选择一个适当的每延米支撑刚度;②对于约束点的选取主要靠工程实际经验,如果约束点不巧取在最大位移点,就会与实际情况存在着偏差;③将基坑支护空间问题转化为平面问题,这与基坑支护结构的实际受力情况相差较大。
(2)不协调空间计算模型 是指将深基坑施工中的支护结构看成一个空间的排架系统,其底部视为铰支,铰支位置由平面分析进行确定,而平面分析采用“nl”法。这种方法主要存在如下几个缺点:①该模型适用于对称开挖而实际基坑开挖中很难做到对称开挖;②将铰支点看成是反弯点,而实际反弯点并非是位移零点,这与实际情况有相当大的出入;③实际基坑施工中的支撑刚度是不能确定的,因此对支撑等效刚度的选取会导致帽梁、围令与维护墙之间的位移不协调。
2.支护结构监控报警值分析
在深基坑支护结构的监测过程中对各项检查项目的监控报警值的确定是一件及其重要的工作。在每一项工程监测中,都应当根据工程的实际情况和设计计算书先确定相应的监控报警值,用来确定支护结构的变形和基坑周围的土移是否超过了允许的范围,以此来判断基坑是否处于安全状态,进而对支护方案进行优化或改变以确保基坑施工的安全。
二、基坑开挖与支护现状及特点
(1) 基坑开挖越来越深。有的是为了施工的方便,有的因为昂贵的地价,再就是为了符合当地政府规定和人防需要,建筑物不得不向地下发展。过去城市中修建2层地下室也非常少见。但现在的大城市尤其是沿海城市和特区,3~4层地下建筑物已很常见,5~6层也有。因此基坑深度多在10~16m间,甚至20m的也有许多。
(2)工程地质条件越来越差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。
(3)基坑周边的环境较为复杂。高层和超高层的建筑大多集中在人口密集、建筑物密度大的地方,还多处于市政公路旁边。原来的建筑结构陈旧复杂,地上和地下管网分布密集。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。
(4)基坑支护方法和种类多。如人工挖孔桩,钢板桩,预制桩和深层搅拌桩,还有地下连续墙等,内支撑包括各种桩、墙、板、管和撑同锚杆的联合支护等等。
(5)基坑工程的成功率较低。一旦基坑支护出现事故,会成邻近房屋、地下管道和管线及道路的开裂,甚至引发工程纠纷,或出现严重的破坏,造成人员伤亡和重大经济损失。
三、建议及对策
1.坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下,边坡破坏是从局部开始,然后逐渐扩大。首先产生局部破坏的部位为突破点。当结构中部分土体应力达到甚至超过它的强度时,突破点就开始发生破坏,并引起其周围的土体性质的变化,进而引起临近部位土体应力值的升高,从而扩大破坏面积。高层建筑的飞速发展,使基坑越挖越深,边坡也更加陡立(一般约为80~90°左右)。边坡开挖后,不仅破坏了自然土体的三向受力状态,而且在开挖面周围产生高能区。部分能量会传给开挖面周围的土体,也就成为土体变形的动力。相对直立的边坡工程,如果开挖深度过大,高能区积聚的能量也非常大,有可能成为破坏的突破点进而造成塌方。所以,施工过程中必须控制开挖面的深度与长度,并快速进行支护,达到消除和控制破坏突破点扩张程度。分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放。前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位,部分留在边坡相对浅的部位。当下阶段开挖后,该能量就被新的开挖段释放和吸收。所以,分层分段开挖并支护的施工方法也会释放能量,使得开挖能量较少留在坡面,这有利于整个破会面的稳定。边坡层段开挖的大小应作为设计的重要内容,在分析土体力学性能、边坡附加荷载分布的基础上预测突破点可能产生的部位,这是划分层段的重要依据。据此绘出每一坡面的层段开挖图,作为施工依据,并在施工中根据具体情况进行调整。
2.信息反馈是基坑施工的重要组成部分
信息反馈是指两个方面:一是指在坡面开挖中,对表现出来的地下水分布、地质构造、水位变化和地下未知建筑物的信息反馈;二是指施工过程中,对边坡应力监测和位移信息的反馈。而在施工中发生侧移的原因有:
(1)土力学的模糊性:土的层面结构多变,影响因素多,物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性,不可能一次计算到位
(2)在外力作用下产生变形。
(3)施工过程中土体的不稳定。
3.支护结构改革和创新
(1)根据受力情况改变结构的形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护,都是应用空间支护结构,充分利用拱的性质,即减小土对桩基的侧向压力,也把结构受弯转换为拱圈受压,充分发挥混凝土的受压特性,不仅提高了支护效果,也降低了支护的费用。
(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法,是将地下室墙和基坑支护桩合在一起,以地下室的梁板作为支护,从上往下施工,同时地下室的外墙也在施工。它的优点是节省资金,在高水位地区和地下水丰富区域,还要做防水帷幕。
(3)发展新的支护方法。近几年,锚钉墙法和喷锚网支护法在工程中应用了很多,表现出一定的经济效益。它不要一根管、一根桩、一根撑、一块板,以尽可能保持并提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度,变土体荷载为支护结构体系的一部分。它主动支护土体,并与土体共同工作,具有施工简便、机动、快速、适用性强、灵活、随挖随支、挖完支完、安全经济高效等特点。它的工期比传统法短一至两个月以上,工程造价降低10%~30%左右。
4.进一步研究基坑支护理论
可以看到,随着国民经济的飞速发展和城市现代化的进程,基坑工程的可靠性成为高层建筑亟待解决的问题。因此进一步探讨基坑支护的方法和计算理论,尤其是新型支护方法的计算理论,乃为工程实际所急需。如喷锚网支护法、锚钉墙法。
5.探讨基坑护壁抢险技术
如前所述,基坑工程的破坏率较高。因此,施工过程信息反馈技术,对进行基坑支护抢险有重要意义。当发现基坑护壁出现失效时,采用的办法大多是回填土方或停止开挖等,收效甚微。因此在支护设计和确定施工得方案时,就一定要考虑基坑支护的抢险措施。如基坑护壁帷幕漏水化学灌浆抢险技术,具有简单、经济。快速和有效的特点,是目前基坑漏水涌砂最好的抢险补救方法。
结语
在随着我国的经济不断的高速发展,工程建设方面的投资额度也在不断地增加,各类的高层建筑同时也逐年增加,随之而来的便是各种深基坑不断地涌现,那么在深基坑的支护方案设计的时候,就不仅仅是在技术上可以满足基坑的安全稳定性这样就可以了,而应该是我做到根据现场的实际情况来设计出一种可以在技术上可行并且在经济上合理的优化方案,这样就能为国家节约每一分钱,为祖国的经济可持续发展做出我们应有的贡献。
参考文献
[1]. 王马 浅谈对深基坑开挖支护现状分析 [期刊论文] . 2012年
关键词:深基坑支护;施工管理;;解决措施
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:
引言:
建筑深基坑在工程施工中占重要地位,当基坑开挖深度超过自然稳定的临界深度或周围环境不允许以容许坡度放坡开挖时,就要设置挡土结构对基坑壁进行支护。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、道路、地下管线等的安全。深基坑工程的施工是一个循序渐进的过程,施工单位应按先设计、后施工的程序施工,并尽量做到边施工、边监测,还要遵循“分层开挖,先撑后挖,随挖随撑,对称均衡,限时限量”的原则,杜绝盲目施工和野蛮施工的现象,加强对整个深基坑施工过程的控制,保证工程顺利、安全地完成。
一.深基础工程开挖和挡土支护问题及原因
1. 边坡修理达不到设计、规范要求,常存在超挖和欠挖现象
一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后,即开始挡土支护的混凝土初喷工序。而在实际开挖时,由于施工管理人员不到位,技术交底不充分,分层分段开挖高度不一,挖机械操作手的操作水平等因素的影响,使机械开挖后的边坡表面平整度、顺直度极不规则,而人工修理时不可能深度挖掘,只能就机挖表面作平整度修整,在没有严格检查验收的情况下就开始初喷,故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
2. 土层开挖和边坡支护不配套、常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间,而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说,土方开挖技术含量相对较低,工序简单,组织管理容易。而挡土支护的技术含量高,工序较多且复杂,施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中,大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作,而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位抢进度、拖工期、开挖顺序较乱,特别是雨期施工,甚至不顾挡土支护施工所需工作面,留给支护施工的操作面几乎是无法操作,时间上也无法完成支护工作,以致使支护施工滞后于土方施工。因支护施工无操作平成钻孔、注浆、布网和喷射混凝土等工作,而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度,也难于保证工程质量,甚至发生安全事故,留下质量隐患。
3. 喷射混凝土厚度不够,强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射混凝土常用的是干拌法喷射混凝土设备,其主要特点是设备简单、体积小、输送距离长,速凝剂可在进入喷射机前加入,操作方便,可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便,但由于操作手的水平不同,操作方法和检查控制等手段不全,混凝土回弹严重,再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素,往往造成喷后混凝土的厚度不够、混凝土强度达不到设计要求。
4. 成孔注浆不到位,土钉或锚杆受力达不到设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔,一般为100―150mm的钻杆成孔,孔深少则五、六米,深则十几米,甚至二十多米,钻孔所穿过的土层质量也各不相同,钻孔如果不认真研究土体情况,往往造成出渣不尽,残渣沉积而影响注浆,有的甚至成孔困难、孔洞坍塌,无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够,而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求,影响工程质量,甚至要做再次处理。
5. 边坡顶面未及时按要求处理
在城市区,特别是旧城改造和闹市区,地面下1―2m往往是杂填土或管线纵横等,而不利于支护,设计时第一排土钉或锚杆距地面均较远,故开挖第一层后应将钢筋网挂好并将其上口于基坑边水平面1―2m内固定,且及时将土层表面硬化,做好排水设施,防止雨水冲刷和渗入边坡而增加土体的主动土压力,给边坡稳定带来不利影响。很多施工单位只盲目地抢进度,不注重表面硬化和排水处理,以致雨水渗入边坡土体而使土体产生过大的位移,而不得不做加固处理。
6. 忽视跟踪监测
跟踪监测是实时掌握基坑支护变化的重要手段,是确保工程正常使用和发现问题及解决问题的重要基础。但是许多施工单位在施工中没有完善的跟踪监测手段和制度,有的即使有,也形同虚设,没有发挥其应有的作用,没有及时地监测到基坑支护变形的第一手资料,等到发现基坑变形时已是无法挽救了。
二.解决问题的方法
1. 强化管理和监管协调的作用
施工单位要从根本上解决好施工管理人员,特别是项目经理、技术负责人、专业工长的质量和组织管理松懈的思想问题。工程开工前,项目经理应组织本项目各岗位的管理人员,仔细研究施工的难度和交叉工序的关系,理顺各工序间的矛盾,突击重点,抓住主要矛盾,编写好针对性强、可实施的施工组织方案,并按程序审批确定后,严格按此方案组织施工。在施工过程中,项目经理要做好各项工作的后勤、物资、人员的保障工作,做好同兄弟单位间的协调工作,确保施工各工序有秩序、不间断地进行。
各工序在施工前,特别是那些关键工序、技术复杂、难度大的工序,项目的技术负责人须认真研究选用合适的方法,向施工管理人员和操作人员进行技术交底,并常亲临现场,指导技术性工作,解决实际问题;施工员应坚守施工一线,督促班组做好各交接工序的自检、互检工作;质安员作好专检工作,严格执行质量一票否决制。并严格执行监理复检或抽检等监督检查工作,确保每一道工序质量的合格。
2. 坚持持证上岗和岗前培训制度
工程施工中,不但管理人员要具备相应的岗位管理能力,要熟悉各工序的操作程序和质量控制点。操作人员也应具有相应岗位的上岗证,严格管理,对新来人员和离岗较长时间的人员必须做好岗前培训工作,来确保操作人员的操作水平和方法。这样方可达到即节约材料省工,又保证工程质量的目标。
3. 强化质量责任,加强过程控制
喷射砼的质量好坏和厚度取决于喷射操作手的操作方法和水平,而其关键又是喷嘴与受喷面的距离、喷嘴移动、水量的调节。施工时喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8~1.0m(图1)。当喷嘴与受喷面的距离>1.0m 时将增加回弹量,降低混凝土的密实度和强度;当喷嘴与受喷面的距离
结束语:
随着城市建设的发展,深基坑支护工程研究现已发展成为一门新兴课题。在深基坑支护工程中,由于设计不合理,或施工不当,或自然灾害等原因,经常发生基坑垮坍、建筑物及路面塌陷或开裂、基底隆起等等工程事故,直接影响施工进度和工程造价,甚至危及人们的生命财产安全。总之,深基坑支护施工管理是一项十分重要而又艰难的管理工作,如何做到统一、协调、优质、高速地施工,是各施工单位在施工中必须重点审视的问。
论文摘要:结合近年来一些深基坑支护设计与施工,概述了较成熟的深基坑支护类型及适应范围,简述了深基坑设计理论及其存在的一些问题,对深基坑支护工程今后的技术应用进行了探讨,以期进一步完善深基坑支护技术。
深基坑工程是随着城市建设事业的发展而出现的一种较类型的岩土工程,基坑支护设计是一个综合性的岩土工程问题既涉及土力学中典型强度与稳定问题,又包含了变形问题,同时还涉及到土与支护结构的共同作用以及结构力学等问题。随着对这些问题的认识及其对策研究的深入,越来越多的新技术在深基坑工程中也得到应用。
1深基坑支护类型
1)土钉墙支护。2)搅拌桩支护。3)柱列式灌注桩、排桩支护。4)内支撑和锚杆支护。5)钢板桩支护。6)地下连续墙。
2深基坑支护的土压力
2.1土强度指标的选择
土的抗剪强度指标C,与土的固结度有密切的关系,土的固结过程就是土中孔隙水压力的消散过程,对于同一种土,在不同排水条件下进行试验,可以得出不同的抗剪指标C和,故试验条件的选取应尽可能反映地基土的实际工作状态。在基坑支护设计中应采用三轴试验的指标,才能保证选取参数值的客观性和准确性。对于黏性土,计算围护结构背后由自重应力而产生的主动土压力采用三轴试验的固结不排水剪的指标与实际工作状态较致,但由地面临时荷载而产生的土压力,通常采用三轴不排水剪指标较合理。特别对于软黏性土,最好采用现场十字板的原位测试方法确定c和妒,因为室内试验的扰动影响太明显,强度指标偏低,使设计过于保守。计算基坑内被动土压力时,一般宜采用三轴固结不排水剪。对于砂土,由于排水固结迅速,对于任何情况,均可采用排水剪指标,或采用固结不排水剪经孔隙水压力修正后的c,值来计算土压力。
2.2土压力计算理论及方法
1)试验结果证实了太沙基理论的定性结论,土压力大小取决于位移的大小和位移方向;2)实测结果表明,当变形小于5%H(H为开挖深度)时,被动土压力仍然能得到充分发挥,所以说,对于深基坑工程的实际变形情况而言,套用一些经验的位移指标来判断墙前土体是否达到被动极限状态,是有局限性的;3)在黏性土上的许多基坑支护工程,护坡桩钢筋强度未完全发挥,实际钢筋应力还低于钢筋的设计强度,造成很大浪费,而造成钢筋应力低的原因主要是计算土压力大于实际土压力。实验还表明,把基坑支护结构视为平面不合理,因为基坑工程的“角效应”即土压力的空间效应,对墙移有明显的抑制作用。利用这种空间效应可以在两边折减桩数或减少配筋量。
2.3水土压力的合算与分算
按照有效应力原理,可知“土、水压力分算”比“土、水压力合算”概念要清楚。但由于要测得有效应力强度指标,一般试验难以做好,而且水、土压力合算法在一些软黏土地区的临时性开挖工程中土压力计算值与实测值较为符合。
土在有水作用时,墙后土压力主要是水、土压力共同作用的结果,在未搞清水、土耦合效应的前提下,水、土压力合算是一个包含一定的实践经验的综合方法,对工程实践来说是有利的。
为搞清墙后土体在水、同作用下的破坏机理,进行水、土压力分算,是符合系统科学原理的方法。
3支护结构计算方法
3.1静力平衡法
静力平衡法亦称自由端支承法,该法假定围护结构是刚性的,并可绕支撑点转动。围护结构的前侧产生被动土压力,后侧产生主动土压力。静力平衡法适用于围护结构的入土深度不太深即底端非嵌固的情况,此时围护结构由于土压力的作用而达到极限平衡状态。利用墙前后土压力的极限平衡条件来求插入深度、结构内力等。
3.2等值梁法
单支撑(锚拉)埋深板桩计算,将其视为上端简支、下端固定支承,变形曲线有一反弯点,一般认为该点弯矩值为零,于是可把挡土结构划分为两段假想梁,上部为简支,下部为一次超静定结构,其弯矩图不变,该法称为等值梁法。实践表明,等值梁法计算板桩是偏于安全的,实际设计计算常将最大弯矩予以折减,折减经验系数为0.6~0.8,一般取0.74。等值梁法基于极限平衡状态理论,假定支挡结构前后受极限状态的主被动土压力作用,不能反映支挡结构的变形情况,亦即无法预先估计开挖对周围建筑物的影响,故一般仅作支护体系内力计算的校核方法之一。
3.3弹性地基梁的m法
基坑工程弹性地基梁法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁,支撑简化为与截面面积、弹性模量和计算长度等有关的二力杆弹簧。弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力(地基反力)用土弹簧模拟,地基反力的大小与挡墙的变形有关,即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。即f=mzy,其中,.f为土对支挡结构的水平地基反力,kN/m2;为比例系数,kN/m4;为计算深度,m;为计算点处挡墙的水平位移m。弹性地基梁的m法优点是考虑了支护结构与土体的变形协调。工程实践表明,在软土中的悬臂桩支护计算采用m法,计算位移与实测位移有很大差异,实测位移是计算值的好几倍。这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。另外,m法无法直接确定支护结构的插入深度,通常假定试算有很大的随意性,有时桩底落在软弱土层中,还需经验来修正。
3.4弹塑有限元法
有限单元法作为今后基坑支护设计计算的发展方向,它的优点是考虑了土体与结构的变形协调,而且可以得出塑性区的分布,从而判断支护结构的总体稳定性。但选取合理的本构模型与计算参数,以及塑性区范围与稳定性之间的定量关系均缺乏经验。目前,随着计算机技术及系统科学的发展,为有限单元法的完善提供了更有利的工具。在结构计算方面,建立了能考虑基坑围护结构和土压力的空间非线性共同作用理论及其计算方法,并编成程序,方便高效地完成基坑围护工程的计算。
4地下水治理
4.1明排水治理法
在填土、浅层黏性土中开挖基坑,经计算和现场试验判断不可能发生坑底突涌或侧壁渗漏、流土,可采用明沟盲沟排水方法。
4.2井点降水治理法
降水治理方法适用以下条件:1)地下水位较浅的砂石类或粉土类土层;2)周围环境容许地面有一定的沉降;3)止水帷幕密闭,坑内降水时坑外水位下降不大;4)基坑开挖深度与抽水量均不大,或基坑施工期较短;5)有有效措施足以使邻近地面沉降控制在容许值以内;6)具有地区性成熟经验,验证降水对周围环境不产生大的不良影响。填土、粉土及含薄层粉砂的粉质黏土含水层涌水量不大时,适用轻型井点降水。黏性土、淤泥质土和粉土,适用电渗井点降水。砂土、粉土地层适用喷射井点降水。砂土、碎石土和岩石地层适用管井井点降水。管井降水可根据水文地质条件,水位降幅要求和环境保护要求采用完整井或非完整井。
4.3隔渗治理法
采取隔渗措施治理方法适用以下条件:1)开挖深度以上或坑底以下接近坑底部位分布有粉土、粉砂,有可能产生流土时;2)邻近基坑有地表水体(湖塘、渠道、河流),与基坑之间没有可靠隔水层时;3)有承压水突涌可能,且无降水措施时。
4.4减小降水不良影响的措施
1)充分估计降水可能引起的不良影响;2)设置有效的止水帷幕,尽量不在坑外降水;3)采用地下连续墙;4)坑底以下设置水平向止水帷幕;5)设置回灌系统,形成人为常水头边界。回灌系统适用于粉土粉砂土层。
5动态设计和施工
深基坑工程是土体与围护结构体系相互作用的一个动态变化的复杂系统,仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂等条件下基坑支护结构和土体的变形破坏,也难以完成可靠而经济的基坑设计。通过施工时对整个基坑工程系统的监测,可以了解其变化的态势,利用监测信息的反馈分析,就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时,可做出预警,及时采取措施,保证施工和环境的安全;当安全储备过大时,可及时修改设计,削减围护措施,通过分析,可修改设计模型,调整计算参数,总结经验,提高设计与施工水平。
根据基坑可靠度研究的现状以及考虑到各地同一类土的物理力学性质存在较大的差别,土的物理指标和抗剪强度指标随着区域的不同而变化,土性参数具有变异性大、区域性强等特点,其数据统计不能过大,具体的岩土工程设计必须根据所处的场地土性进行;又限于锚桩支护形式的基坑的复杂性,本文结合辽宁省地区的某个具体的工程来进行可靠度的研究。
工程地质条件
根据辽宁省抗震防灾基础资料,勘察场地在区域地质构造上讲,位于华北地块内,根据地质构造活动的特点,位于辽北凹陷地块内,大地构造上处于辽东块隆与下辽河-辽东湾块陷相交接的部位。场地地表大部分为人工弃土,地形坑洼不平、存在未清理旧基础以及人为采砂形成的大坑,但总体地势平缓,局部高低起伏较大,地面标高介于41.85~48.26m。地貌类型属浑河高漫滩及古河道。根据钻探揭示,场地勘察深度范围内的地层结构由第四系全新统人工填筑层(Qml4)、第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲洪积层(Qal+pl4)组成。
基坑支护工程设计
本基坑周长为1548m,垂直支护长度为339m,其余为自然放坡。基坑开挖深度为11.8~16.7m,基坑北侧10m处存在已建成的钢筋混凝土防洪堤。基坑的设计计算分为五个剖面去进行,1-1剖面支护方式采用旋挖混凝土做护坡桩,附四层锚索锚拉,桩顶设一道冠梁,桩间喷射混凝土的联合支护体系;2-2剖面支护方式采用旋挖混凝土做护坡桩,附二层锚索锚拉,桩顶设一道冠梁,桩间喷射混凝土的联合支护体系;3-3剖面采用二级自然放坡加土钉、挂网喷射混凝土支护方式;4-4和5-5剖面支护方式采用悬臂、桩顶设置一道冠梁,桩间喷射混凝土的联合支护体系。本文只讨论基坑1-1剖面支护的可靠度,其具体支护体系设计见图1。桩后各土层有:细砂、黏土、中砂、砾砂、圆砾可看出,各土层的分布厚度并不是连续一致的,为使计算简便,现根据实际情况假设各土层的厚度是个定值,其值如表1所示。
计算相关参数及其选取
基坑支护可靠度设计所涉及的随机变量,大致可分为:与土性参数有关的随机变量,主要为内摩擦角φ、黏聚力c、重度γ;基坑外侧附加荷载;支护结构本身的变异性。其中基坑外侧附加荷载和支护结构本身的变异性与摩擦角φ、黏聚力c、重度γ等随机变量的变异系数相比非常小,对基坑的可靠度计算影响很小,故可当做常量处理。根据土性参数的统计分析可知各土层土性参数重度γ、黏聚力c和摩擦角φ的均值、其标准差和变异系数。根据各土层的自相关距离,进而求出方差折减系数Γ2(H),最后根据表1最后可把桩后各土层厚度“点”方差转化为“均值”方差,结果如表2所示。
桩锚支护形式的基坑可靠度计算数学模型
根据现行的设计规范JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》要求,本论文所研究的桩锚支护形式的基坑的可靠度,主要考虑:整体稳定性的验算、抗倾覆稳定性验算以及支护结构的强度的计算。根据土性参数的统计分析和图1可知本基坑支护结构底部不存在软弱下卧层,所以不会发生整体失稳,从而没有必要进行整体稳定性验算;支护结构的强度方面主要是验算排桩的强度是要保证排桩截面具有足够的抗压、抗弯强度和抵抗剪切的能力来抵抗土压力的作用,根据大量的工程实际经验可知很少由于排桩的承载力不够而引发基坑破坏,本文在此不作考虑。所以本文只考虑抗倾覆稳定性验算。
抗倾覆稳定性功极限状态方程:根据桩锚支护形式的基坑抗倾覆稳定性安全系数的定义,可以推导出桩锚支护形式的基坑抗倾覆稳定性的极限状态方程如下:式中,R为抗力;S为荷载效应;Mp为被动土压力及支点力对桩底的弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值;Ma为主动土压力对桩底的弯矩。式中,Eai为每层主动朗肯土压力;Epi为每层被动朗肯土压力;Hi为每层朗肯土压力至桩底的垂直距离;Fi为锚索的锚固力;li为锚索桩底的竖直距离。
基坑目标可靠指标的计算结果的确定
通过以上所述可知安全系数与可靠指标β存在一定的关系式,故可通过此公式可求得目标可靠度指标,本基坑的安全系数界限值为[K]=1.2,其目标可靠指标的计算结果见表3。采用JC方法和蒙特卡洛法(MonteCarlo法)分别计算当前基坑的可靠性指标,其计算结果见表4。通过表3可知,此基坑的目标失效概率非常小,是为人们所能接受的,其目标可靠度指标是合理的。从表4可看出当前基坑的可靠性指标β大于基坑的目标可靠性指标β0,这与传统方法求得基坑的安全系数1.668大于规范规定的1.2,其结果是一致的,说明此基坑的安全度符合规范的要求可以看出用破坏概率的形式给出基坑的可靠度比较简单、直观易于人们接受。
从表3可看出,在同一个工程,安全系数一样的情况下,利用“点”均值和“点”标准差计算的结果和利用“空间”均值和“空间”标准差计算的结果也有一定的差值。后者的可靠度指标β值要要大于前者可靠度指标β值,这说明利用“空间”均值和“空间”标准差计算的基坑可靠度要大于利用“点”均值和“点”标准差算的基坑可靠度。这是因为安全系数只与相关的土性参数如内摩擦角φ、黏聚力c、重度γ的均值有关,而可靠度指标和破坏概率除与相关土性参数的均值有关外,也与土性参数的变异系数有关。这也说明可靠度指标比安全系数更全面、真实反映了基坑的可靠度。
结语
关键词:黄土隧道,施工,质量控制
引言我国黄土分布地域较广,主要集中在西北、华北、东北的广大地区,近年来在公路、铁路工程建设中黄土隧道的施工份额也不断增加,其设计与施工难度也渐趋复杂。黄土隧道有其自身的特点,如易塌方,遇水产生湿陷性,预注浆困难,锚杆施作不成功等,同时,黄土隧道造价高昂,修建小净距和连拱隧道的经验非常少,这此都制约着黄土隧道向史高层次大规模发展。
一 开挖方法的选择针对黄土隧道,开挖方法主要取决于两个方面:一是要确定隧道的主控项目,城市地铁以控制沉降为主,传统的双侧壁、CRD,CD方法能较好地控制地表下沉;山岭隧道由于无严格沉降控制指标,采用的施工方法选择余地较大。二是施工方法的选择与掌子面岩体的稳定状况及节理产状有很大关系。对于隧道开挖及支护过程而言,如果断面开挖时掌子面稳定,无大的掉块、垮塌,无推移、挤出现象,初期支护刚度足够,从受力角度分析就可采用台阶法施工。
二 进洞施工要点隧道洞口段支护、衬砌结构不但承受竖向和横向荷载,还要承受山体纵向压力,这种三面受力的情况,对结构的安全性极其不利,因此安全进洞对洞口段的施工有着重要息义。为此采取以下进洞技术措施。
1洞顶截、排水沟
调查洞顶水系,系统了解水流走向、流量,看设计文件是否能满足实际需要,从而指导截、排水沟的设置。截、排水沟的设置能减少地表水渗入地下,减少对黄土围岩稳定性的破坏。
2加强量测工作
现场量测是新奥法施工的重要组成部分,,它不仅指导施工,预报险情,确保安全,而且通过现场量测获得围岩动态和支护工作状态的信息(数据),修正和确定初期支护参数。在明洞开挖前沿隧道中线何隔5~10 m布设一组测点进行地表沉降观测,为明洞开挖提供依据。
3洞内外临时排水设施
进洞时,洞内永久排水系统尚末形成,洞内积水不易排出,影响围岩稳定。为此,在暗洞里程处设一挡水埂,阻止洞外水流入洞内,在有降水时随时备抽水机排出洞口积水。为防止拱脚部位积水,在基底拱脚处抹50 cm宽砂浆水沟(与喷射混凝土衔接),并设置水泥砂浆集水坑,随时一用抽水机排出洞外,保持洞内干燥。
4洞内强支护
洞口段围岩差,为确保安全,将此段原设计初期支护加强,如减小钢拱架间距、增加锁脚锚杆、减小锚杆间距,拱脚围岩较为松软时在拱脚处铺设木板、增大受力面积、按照上下分部留核心土法开挖等。免费论文参考网。
三 防排水设计1)明洞段防水。采用双层土工布夹防水板防水,洞顶回填粘土隔水层,采用干砌片石盲沟及Φ1 0 0mmPVC排水管排水。
2)洞身段防排水。在衬砌背后,防水层与喷射混凝土之间设Φ100环向排水半圆管,每(4~6) m设一道,在渗水地段加密设置;隧道边墙底部设Φ100半边打孔纵向PE排水管,并且用防水板包裹碎石及PE排水管。隧道仰拱底部设横向引水管,每(10~15)m设一道,采塑料三通与纵向PE排水管相通,将水流入隧道中心排水沟并排出洞外
3)洞门上方排水。洞门上方设截水沟,引地表水至路基边沟或洞门外端自然沟谷。
4)路面排水。路面水流入路侧的边沟中排到洞外(与地下水分开排放),以此形成完善的洞内外排水系统。另在工作缝、沉降缝、变形缝均设橡胶止水带止水。
四 防排水施工1隧道防水层的施工
1)铺设前的准备工作:在洞外认真检查防水板的质量,检查防水板有无断裂、变形、穿孔等缺陷,保证材料符合设计质量要求:
2)做好初期支护断面检查,凿除侵限部分:将初期支护表面钢筋网、锚杆头等凸出部分,先切断后用锤铆平抹砂浆素灰;有凸出的管道时,切断、铆平后用砂浆抹平;补喷混凝上使其表面平整圆顺;
3)挂设半圆管,排水半管在无水地段每5m设一个,富水地段应根据渗水痕缝加密。在喷射混凝土中打孔,将水引出后用半管排走。排水半管用高标号水泥砂浆包裹密实或用灰浆喷射密实,待初凝后再浇筑二衬混凝土,保证不渗漏水:
4)挂设土工布,将土工布用衬垫贴上,然后用射钉枪钉上水泥钉锚固,水泥钉长度不小于50mm,平均拱顶点3个/m一4个/m,边墙点2个/m一3个/m。
2 止水带的安装
施工缝、沉降缝、变形缝是结构防水的薄弱环节,须认真处理。为防止施工缝、沉
降缝、变形缝处出现渗水现象需设置预埋式橡胶止水带,其安装工艺如下:
1)沿衬砌设计轴线间隔0. 5m在挡头板上钻Φ12钢筋孔,将加工成型的Φ10钢筋卡由
待模筑混凝土一侧向另一侧穿入内侧卡紧止.水带的一半,另一半止水带平结在挡头板上;
2)待模筑混凝土凝固后拆除挡头板,将止水带靠中心钢筋拉直,然后弯曲Φ10钢筋卡套上止水带,模筑下一环混凝土。
五 锚杆施工质量控制1锁脚锚杆
锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键,必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩焊接在钢拱架上,确实起到锁脚作用,防止钢拱架下沉过大。
2 系统锚杆
为了确保系统锚杆沿法线方向布设,系统锚杆的工作台可放在上导坑核心土的后而,系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10~12cm后进行,且一定要使用垫板,垫板焊接在钢拱架的腹部,以便加强钢拱架的稳定性,提高其刚度,系统锚杆的设置及喷射混凝土达到设计厚度的断面与掌子面的最大距离不超过6m。系统锚杆可以在数量不变的情况下,增大环向间距,减小纵向间距,锚杆必须与钢拱架焊接,系统锚杆的注浆必须按照设计要求达到注浆压力。
六 喷射混凝土质量控制1喷混凝土前试验员一定要做好配合比,同时现场抓好混凝土施工操作。
2喷射混凝土时,速凝剂的添加要均匀,喷射混凝土一定要分层喷射,喷射混凝土的乎整度要求不超过5cm。
3喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5。速凝剂使用前应做速凝效果试验,要求初凝不超过5min,终凝不超过10min。免费论文参考网。喷射混凝土中的骨料应不小于40%。
4喷射混凝土必须表面平整、圆顺,不合格处打凿后补喷平整,尤其是上,中导和中下导接茬部位。严格按2m靠尺进行测量,确保平整度达到要求,拱部喷射混凝土必须回填密实,不得有空洞。免费论文参考网。
七 二次衬砌质量控制1为确保二次衬砌的密实度和外观质量,应在模板台车上加设附着式振动器,并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管,紧贴初期支护混凝土面,孔位向上,在二衬混凝土外留注浆孔。同时应加强对衬砌台车的支撑,为防止模板台车整体上浮,可采用地锚,或在已完工的二衬上预留钢筋,锚固模板。对台车各部位螺栓进行全面检查,变形较大应打磨,修正模板,同时对模板表面进行全面清理。
2为避免二次衬砌施工中的收缩裂缝,除严格控制混凝土塌落度外,还须对其拌和时间、振捣时间严格要求。为防止混凝土离析,混凝土垂直落距不得大于1 .2m ,混凝土拌和站操作人员需配备秒表,做好拌和时间及用水量的精确控制,拆模时要求混凝土强度必须达到设计强度的70% 。
.3已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修,重点是施工接缝部位,修整时禁止大面积抹浆粉刷,做到混凝土表面光滑平整,颜色一致。
5 结语施工中应加强围岩观察及观测,对洞内初支表面裂纹进行认真分析,及时对监控显测围岩的各类数据进行汇总分折。现场监控人员要及时按要求做好各项内业资料,每道工序施作后应及时报现场监理检查并取得签证,施工现场必须有技术干部指导施工,同时做到24h监控。总之,黄土隧道施工是一个贯穿施工全过程、全方位的综合工作,需要施工单位各部门、各岗位的通力协作和有机配合,只有抓住施工过程中的每一个关键点和施工工序,严格按照施工规范和相关标准要求去积极实施落实,才能使工程质显得到有效的控制。
参考文献参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.公路隧道施工技术规范(JTJ042-94) [S].北京:人民交通 出版社,1995.
[2]程良奎,范景伦.岩土锚固 [M].北京:中国建筑工业出版社,2003
论文摘要:霍州至永和关高速公路是山西省高速公路网规划“三纵十一横十一环”第八横的重要组成部分,是山西省中部地区西接陕西省通往延安市,达陕、甘、宁等地,东经霍州接黎城高速公路(规划)至河北省邯郸市,进而抵达冀、鲁豫等地的重要通道。本文介绍了本工程lj-2合同段路基施工工艺。
一、施工方案确定
本合同段路基土方量较少,大部分为挖方,少部分为填方,挖方采用挖掘机开挖,自卸汽车运输。填筑采用机械化施工,用挖掘机配合自卸汽车运土,推土机整平,振动压路机碾压,人工配合挖掘机修整边坡及路床面。路基填筑按横断面全宽纵向水平分层分段填筑的施工方法,紧紧抓住“选料、整平、压实、检验”等关键环节,均衡组织施工,按照路基施工标准化、规范化的模式,确保路基填筑质量。
因本段路基处于本标段起点,该地区地形起伏较大,便道施工困难。我项目部决定先施工此段路基,为后续施工创造条件。
二、施工工艺
1、挖方路基
施工前按设计图纸恢复中线,复测横断面,测设出开挖边线,先做出堑顶截水沟。深挖路堑施工要做到“分级开挖、分级支护”,自上而下,开挖一级,加固防护一级。
开挖过程中埋设观测桩,应用全站仪和水平仪对边坡坡顶、坡面加强监测。
土方采用人工配合挖掘机开挖,施工时分段进行,每段自上而下分层开挖,并及时用人工配合挖掘机整刷边坡,开挖至路床面时鉴别核对土质,按设计要求进行处理。
砾岩采用挖掘机或大功率推土机开挖。
对于一般土质挖方路基,边坡坡率采用1:0.75,当边坡高度小于等于10米时,不设平台,一坡到顶:边坡高度大于10米小于等于32米时,每8米高度设2米宽平台。
碎石土或卵石土路堑边坡:先进行边坡稳定性分析计算,对于等于8米高的边坡
边坡坡率为1:1,大于8米时,为1:1并设护面墙。
2、填方路堤
严格按路基施工规范及设计要求进行处理。清除路基用地范围及取土场内的腐质物、打台阶、填前碾压至规定密实度等。为减少填方路堤工后沉降,确保路堤的稳定性,对于填土高度小于10米的路基,在清除表土后,应对地基表层碾压密实,压实度≧90 %;对于填土高度大于等于10米的填方路基,根据填土高度不同原地面采取如下措施:填土高度大于等于10米小于15米的路基,对原地面(含坡脚外3米)采用重锤满面夯实处理,单点夯击不能小于600kn·m,以最后两击平均沉落量小于2cm控制单点夯击次数;填土高度大于等于15米的路基,对原地面(含坡脚外3米)采用重锤满面夯实处理,单点夯击不能小于1500kn·m,单点夯击同时满足下列条件中的a、b两项时可以止夯:a 最后两击的平均夯沉量不大于5cm;b 单点夯击次数第一遍不小于4击,第二遍不小于5击。第3遍采用夯击能为600kn·m满面夯实,夯点搭接1/4d,满夯与第2遍夯之间的间隔时间不下于5天。整路基边坡采用人工配合机械刷坡。填土路基采用环刀法或核子密度仪检测压实度。
3、结构物台背处的回填
对于桥台台背的回填,填料及填筑范围必须符合设计和规范要求。台背分层回填,压实度≧96 %,原地面到路床顶均用粒径小于5cm的石渣(砂砾或灰土)分层填筑,填筑压实厚度根据采用的压实机械确定:采用重型机械压实时,每层厚度2cm,采用人工夯实时,每层厚度不超过15cm。
为减少桥头不均匀沉降,桥台台背路基填土采用两层土工格栅加筋处理,第一层土工格栅设在路床顶面下30cm处,第二层土工格栅设在上路堤底面(即距路床顶面1。m处)。采用极限抗拉强度不小于50 kn/m的双向拉伸型土工格栅,土工格栅横向相接处重叠30cm,铺设不允许有褶皱,人工拉紧。并用¢6的钢筋制成u型钉将两边和搭接处锚固,锚钉间距为1.5米。对于大型机具难以压实的地方,采用小型夯实机具压实至规定压实度。
三、特殊路基
湿陷性黄土路基处理方案:
湿陷性黄土采取强夯处理,对ⅰ、ⅱ级非自重湿陷性黄土单点夯击能不小于600 kn·m,每点夯击3~4击,以最后两击平均夯沉量小于2cm控制单点夯击次数;对ⅱ级自重级ⅲ级湿陷性黄土采用击能不小于1500 kn·m的强夯处理,ⅳ级及以上湿陷性黄土采用夯击能不小于2000 kn·m的强夯进行处理。强夯均采用2.5倍锤径左右的点距,以梅花形夯击,最后两击的平均夯沉量不大于5cm。单点夯击次数第一遍不小于4击,第二遍不小于5击,第二遍与第一遍的间隔时间不小于5天。每点夯击3~4击,以最后两击平均夯沉落量小于2cm控制单点夯击次数。处理范围为填方段路基坡脚以外3m内。挖方段为碎落台外边缘线以内,同时搞好防渗和加强排水防护施工。当无法采用强夯处理的的路段时,采用换填80cm6%灰土处理。
1、强夯
采用夯锤梅花型夯击。先进行试夯,以确定相关参数:锤重、落距、夯击点布置及间距、夯击击数、夯击遍数、两点之间的间歇时间、平均夯击能、加固范围及深度等。
夯锤施工前,先清理、平整场地。
严格按技术参数进行控制,认真做好每一个夯点的夯击能量、夯击次数及夯沉量的记录。
夯击时落锤要保持平稳,夯位准确。
严格按设计夯击能量、夯点布置施工,第一遍:主夯,按规定间距;第二遍:副夯,按规定间距在各主夯点位中间穿行;第三遍:满夯,采用夯印彼此搭接1/4。
2、灰土处理
填方路床顶面换填30cm6%灰土;土质挖方路段及填方高度小于路槽深度的低填路
段超挖80cm,回填50cm素土,换填30cm6%灰土(ⅲ级湿陷及以上超挖80cm,回填20cm素土,换填60cm6%灰土)。灰土在其最佳含水量时采用重型压路机碾压。
四、路基附属
防排水工程紧跟路基施工,施工一段成型一段。
基坑采用人工配合机械开挖。浆砌工程采用挤浆法施工,砂浆采用机械拌和,随拌随用,砌体阶段性完工后要立即覆盖洒水养护。
挡土墙分段跳槽施工,强度达到设计要求强度后再填筑路基。
护面墙施工遵循先上后下,分级、分区、分节施工的原则,开挖一级,防护一级。
骨架护坡施工顺序:平整坡面测量放样挖槽骨架施工回填种植土。
五、结束语
工程实践表明,公路路基只要采取正确合理的施工方法和工艺,就能达到要求的强度和稳定性,保证路面的强度,延长路面的使用寿命。时代在飞速发展,路基施工工艺也在不断推陈出新,这要求我们必须提高自己的技术水平,学习新工艺,掌握新技术,开发新材料,以适应时代要求。
参考文献:
关键词:变截面;隧道施工;工况;被复;大跨度;稳定性
Abstract: The construction of civil air defense projects are often encountered in tunnel abrupt change of cross-section, which increase the difficulty in construction, it need to take practical measures to ensure the construction quality of variable section. Combining with practical situation in Nanjing city civil air defense project 606, focus on key points of variable cross section of tunnel construction, analyzes the existing problems and solutions in construction, and puts forward the key quality control measures of construction technology of variable cross-section tunnel.
Keywords: variable section; tunnel construction; conditions; coating; long span; stability
中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:
一.前言
随着我国经济建设的快速发展,国防建设的发展要求也日益突出,人防工程的建设是新时期国防建设的一个重要内容,人防工程与民用工程两者在建设施工中往往纵横交错,相互联系。特别是在地下隧道的施工中,面临着同样的施工条件和技术难题,例如,在地下采用暗挖方式进行的新旧结构结合施工的工况,这种施工情况比较少,但又是不可避免的。对于这一类施工工况,传统的施工条件有所限制,并不是很理想,需要在施工中根据周围施工环境、地质条件、施工技术基础等因素,合理的确定施工技术方案,制定详细的施工技术,以确保在大跨度、变截面隧道的施工中,保证施工质量和安全,并满足施工中的各项技术条件要求,建设高质量的人防工程。
二.工况
由中铁上海工程局市政工程有限公司承建的南京市人防606工程为坑道式人防指挥所,位于南京市溧水县宋家水库北侧,无想山西南坡。地面高程在55~159m之间,场地地貌单元为丘陵。本工程为平面呈“U”型的隧道,主体结构为坑道式一层,局部二层钢筋混凝土被复结构,坑道主轴线长度1131.275m,主要由口部穿廊、通道段,车辆掩蔽所,主体段,大跨度大厅段及电站防护段组成,工程等级为二等。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),震设防烈度为七度,设计基本地震加速度为0.1g。
工程场地位于复合火山穹窿西南侧的东庐山唤醒喷发带上,由巨厚的熔结凝灰岩所组成,原生流动构造极为发育,局部岩体破碎。岩土层分布自上而下为杂填土、残坡积土、全风化安山岩、强风化安山玢岩、中风化安山玢岩、中风化凝灰岩,场地地下水类型为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。场地地表水和地下水对混凝土结构具微腐蚀性;对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
三.施工中存在的技术难点及采取的对策
针对工程的地质水文特点,施工中存在以下难点:
1. 坑道口部断面小,初支后断面宽度3m,给施工运输造成了很大不便。
2. 主坑道内的拐弯处、支坑道较多,不利于坑道施工通风。
3. 各口部均为浅埋,地质条件差,覆土厚度4m左右,施工风险较高,对进洞前的地表加固和超前支护质量要求高。
4. 指挥大厅大跨度段的开挖、被复施工是重、难点。
5. 结构复杂,断面较多,变截面施工条件较多,无法用整体式被复台车,被复的及时跟进是重、难点。
根据施工中的存在难点,经过详细分析设计,确定的相应施工对策为:
1. 利用102、201口边墙有预埋风管进行扩挖,扩挖后断面宽度4.2m,作为运输专用通道。
2. 以101、202口作为通风专用通道,安装4台75kW轴流风机,同时在坑道拐弯处安装射流风机,加快洞内空气流通。
3. 对口部地表进行注浆加固,采用双层注浆小导管超前支护进洞,加强初期支护,钢拱架加密。
4. 采用三台六步法开挖,根据现场地质和地下水情况调整分部开挖顺序;拱、墙被复分层分部浇筑。施工前编制专项施工方案,进行专家认证。
5. 坑道主体段采用门架+型钢拱架组合模板支撑体系,确保主体段的被复跟进,口部穿廊、通道段被复采用满堂脚手架支撑体系,施工前编制专项施工方案。
四. 变截面施工优选方案及技术措施选择
1.多线大跨段隧道开挖、支护
1)方案的确定
爆坑道开挖施工主轴线为口部穿廊段开挖坑道主体开挖指挥大厅开挖,支通道、竖井开挖穿插施工。
2)施工工艺
坑道开挖采用新奥法施工,切口要小,坑道开挖采用YT-28风动凿岩机进行钻眼,炮眼φ42mm,采用2#岩石乳化炸药,周边眼采用φ25mm药卷不偶合装药,其他炮眼用φ32mm药卷连续装药,采用炮泥封堵炮眼。为减少对围岩扰动及减少超挖,采用光面爆破技术。不同断面的开挖施工技术,如小断面变大断面,剖面图如下4-1:
图4-1小断面变大断面开挖剖面示意图
大断面变小断面的变截面处开挖后修整成斜坡并打设锚杆挂钢筋网喷砼支护,防止掉块伤人。主体段与指挥大厅坑道主体开挖至指挥大厅后暂停通道Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ'三个工作面的开挖,通道Ⅰ'工作面继续以主体断面向前开挖至贯通,并按照主体段支护措施作临时支护。掘进至变截面处时,拱部和侧墙开始以一定的坡度向上、向外扩挖,经过10~15m扩挖至大断面设计尺寸后,反向爆破开挖预留部分至变截面处,使之达到设计尺寸。剖面示意图如图4-2:
图4-2 指挥大厅开挖剖面示意图(单位:mm)
大跨段采用复合式衬砌,二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后操作,防水层采用无钉挂设,以保证衬砌质量。口部施工采用超前小导管注浆预支护,梅花型布置小导管;上台阶施工采用弱爆破辅以人工风镐开挖,为保证施工安全,加强洞口段的支护强度,洞口段10m钢拱架间距0.5m,钢架拱脚各设4根长3m,挂C6(C12)钢筋网间距20×20cm,打设C18(C20)砂浆锚杆, L=3.0m ,间距1.0m×1.0m梅花型布置,钢架间采用C22纵向连接钢筋,环向间距1.0m,喷砼至设计厚度12cm(15cm)厚。按此顺序施工每掘进1.0m进行一次循环。待上台阶进洞10m后进行下台的开挖。施工中应遵循“先预报,管超前,严注浆,短开挖,强支护,勤量测,早封闭”的原则。
2. 不同断面被复混凝土浇筑技术措施
因本工程结构复杂,断面多,无法用整体式被复台车,考虑到拆装及改装方便,模板支撑采用简易台车及拱架拼装而成。口部穿廊、通道段,竖井、支通道段被复采用碗扣式满堂红模板支撑体系,对边墙、拱部进行分部分层浇筑。
1)被复混凝土施工流程
(毛洞开挖)复测断面尺寸进行超欠挖整修排除基坑内积水、弃碴及杂物整平层施工测量放样拼装简易台车复测、检测台车安装情况铺设复合土工布防水层设置橡胶止水带、环向排水管绑扎钢筋安装小钢模板浇筑混凝土养护拆模、整理埋设盲沟浇筑底板及排水、电缆沟砼。
2)注意事项
由于工程中涉及专业较多,为了保证混凝土强度,一旦成型后严禁进行钻洞、敲打作业。施工前组织各专业技术人员认真阅读图纸,对图中预留预埋问题进行归总并制作成图。施工过程中,对预留预埋件进行检查,对发现漏埋、误埋及时纠正,检查无误后报监理工程师检验,在监理工程师检查合格并批准后才可进行混凝土浇筑。
3.监控测量
根据业主提供的坐标点、水准点高程,建立坑道口部平面控制网和高程控制网,并将测量数据报监理工程师。为了保证工程的测量精度,项目部配备了1台尼康520全站仪,1台手动安平水准仪及其它相应测量仪器。根据现场测量的需要,对导线点进行加密,水准点复测与加密测量,按水准路线往返测闭合差进行精密评定。主要对洞口外地表沉降位移观测、洞内围岩收敛变形监控测量,实施信息反馈,是隧道施工的重要工作内容,对大跨度变截面、复杂地质隧道安全施工更具有特殊的保护作用。本工程中测量的重点是围岩现场观察和素描、拱顶下沉、周边收敛等。
五.结语
人防工程的质量安全是隧道变截面工程施工的重点,在变截面施工中,如何处理好洞口注浆支护、变截面的开挖和被复混凝土浇筑成型,是人防隧道工程中的主要内容。
参考文献:
[1]吴波,复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[博士学位论文],成都,西南交通大学,2003.8
关键词:高陡边坡 喷锚 柔性防护技术
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0058-01
高陡岩质边坡容易引发各种地质灾害,越来越多的高边坡防护引起了人们的注意。目前,高陡岩质边坡采取的主要治理措施有放缓边坡、支撑、加固和防护,但随着边坡高度增高,地质复杂性增大,对边坡的处治技术要求也越来越高,以往的治理措施不能满足工程的安全要求。
1 高陡边坡的地质灾害特点
高边坡病害从病害体形成的时间以及与边坡工程的关系等方面分两种情况:第一类是在边坡工程开挖之前,既己存在的老的斜坡病害,因边坡工程活动而复活。第二类是在边坡工程活动中,主要由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题,包括边坡开挖引起的坍塌、崩塌、滑坡等。
高边坡在边坡顶部常常产生平行于坡面的张性拉裂缝,表现为边坡中上部极易失稳破坏,一旦失稳,造成的后果是比较严重的。因此,在高边坡治理时,对于中上部应加大削坡减载的力度,放缓边坡,并采取必要的加固处理措施,确保一次根治,不留后患。在现在边坡治理过程中,越来越多的人开始注意到,在边坡治理过程中,不仅要满足边坡稳定性的要求,还要使边坡与周边环境结合到一起,形成再造绿色人文景观。
2 高陡边坡常用防护方法
2.1 整体喷护
对于稳定性较好的岩质边坡,可在其表面喷射一层素混凝土,防止岩石继续风化、剥落,达到稳定边坡的目的。整体喷混适用于以下几种情况。
(1)适用于岩性较差强度较底易风化或坚硬岩层风化破碎节理发育其表层剥落的岩质边坡。
(2)当岩质边坡因风化剥落和节理切割而导致大面积碎落,以及局部小型坍塌、崩落可采用局部加固处理后,进行大面积喷浆(喷射混凝土)。
(3)对于上部岩层风化破碎下部岩层坚硬完整的高大路堑边坡。
2.2 支挡加固
对于不稳定的边坡岩土体,使用支挡结构(挡墙、抗滑桩等)对其进行支挡,是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题,达到根治的目的。
以上两种治理措施过分的追求强度功效,破坏了多样性自然生态的和谐,工程所到之处,绿色清溪一去不复返,取而代之的是坚硬呆板的水泥和混凝土,而且随着时间的推移,混凝土表面会风化、老化,甚至造成破坏,后期整治费用高,生态环境效果极差。
2.3 植物防护
植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物,通过植物根系发育,起到固土,防止水土流失的一种防护措施。植被防护的局限性是一般只适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。
3 喷锚和立体柔性防护技术
对于岩层风化破碎严重、节理发育、破碎岩层较厚的情况可以采用喷锚的措施。它具有较高的强度,较好的抗裂性能,能使坡面内一定深度内的破碎岩层得以加强,并能承受少量的破碎体所产生的侧压力。对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡,可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等,向坡体内打入锚杆或锚钉将网钩牢,向网上喷射一定厚度的素混凝土,对边坡进行封闭防护。
边坡柔性防护系统是以钢丝绳网为主要特征构件,以覆盖和拦截两种基本形式来防治各类坡面地质灾害和爆破飞石、坠物等危害的。土工格室植草护坡是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良客土,然后在格室上挂三维植被网进行喷洒施工的一种护坡技术。利用土工格室可以为草坪植物生长提供稳定良好的生存环境。将挂网与土工格室防护结合在一起,可以避免岩石边坡飞石带来的危害,又增加边坡的美观性,是一种典型的立体柔性防护技术喷锚技术与立体柔性防护技术相结合,发挥二者各自的优点,可有效解决边坡工程防护与生态环境的矛盾,既保证了边坡的稳定,又实现了坡面植被的快速恢复,达到人类活动与自然环境的和平共处,使边坡不仅是一项工程项目,更形成与环境相结合的一个景观。
4 工程实例与效果评价
4.1 工程概况
千灵山边坡工程位于北京千灵山景区入口处,山坡临空面面积约18154m2,其中边坡度较缓区面积约8510m2,边坡陡直区面积9644m2。该工程由3段边坡组成,边坡高度均在30m以上,最大高度为63.5m,属于岩质高陡边坡。
4.2 方案与措施
根据千灵山边坡工程的实际情况,边坡质地主要是岩石,落石较少。设计主要包括步骤和设计内容有以下几点。
(1)根据工程需要,在小于70°的边坡部分主要采用挂网拦截落石,同时运用土工格室植被防护技术。对于>70°的边坡部分采用打入锚杆及喷护混凝土的措施进行防护。
(2)运用FLAC软件计算初始状态下的地应力及安全系数,得出、边坡稳定所需要的锚固力。
(3)在边坡表面加护网,护网采用10×10,之后喷护采色混凝土8cm~10cm。
(4)在坡体内施工预应力锚杆和一定数量的系统锚杆。根据计算,选择锚杆直径为20mm~33mm,锚固长度5m,锚杆间距2m×2.5m梅花型布置。锚杆采用M30防水水泥砂浆灌浆固定。
(5)运用FLAC计算加固状态下的的地应力及安全系数,进行稳定性验算。
(6)对验算后不稳定的地段进行锚杆加固并根据滑动面的埋深,确定所需锚固力。
4.3 施工效果
结合坡度、高度、水文地质条件、边坡危害程度合理选择喷锚和立体柔性防护技术相结合,使其不仅提高了边坡潜在滑移面的抗剪强度、加固了危岩同时与周围环境相结合,形成了边坡景观。
5 结语
喷锚和立体防护技术相结合在此高边坡中的应用,可以解决传统边坡防护措施难以解决的难题。在满足稳定性的同时,使边坡成为与周边环境相结合的景观。喷锚与立体柔性技术相结合可靠的安全保障性、施工的快速标准化和利于环保等综合技术经济优势,及其新颖而巧妙的防护观念和设计思想使边坡柔性防护技术有着很好的推广应用前景。
参考文献
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