基坑支护锚固设计方案-终稿

支护锚固设计方案学生姓名：张红岩学号：20087091027土木工程系土木工程专业

指导教师:职称：摘要：锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式，由于其具有安全、高效、低成本等优点，在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。本文将从支护锚固的概述、深基坑的护坡灌注桩、冠梁、基坑管井降水、土方的开挖顺序、土钉墙及预应力锚杆的应用、基坑监测七个方面来介绍支护锚固设计方案，从中我们可以对支护锚固的设计与施工有初步的了解。关键词：支护锚固；预应力锚杆；深基坑。Abstract：Boltingasgeotechnicalengineeringreinforcementisonekindofimportantform,becauseofitshighsafety,highefficiency,lowcostandotheradvantages,intheinternationalfieldofgeotechnicalengineeringhasgotmoreandmoreapplication.Anchorreinforcementtechnologyintheconstructionofawiderangeofapplications,atpresent,ithasbeenintheundergroundengineering,slopeengineering,structuralengineeringourcountryiscarryingonthehighspeedrailway,acrosstheseabridge,tunnel,subwayandotherlarge-scaleinfrastructureconstructioninfoundationtreatment,slopereinforcement,structuralreinforcementofundergroundspace,underwaterspacestructurereinforcementandotheraspectsoftheproblem,fromitwecantosupporttheanchoringdesignandconstructiontohaveapreliminaryunderstanding.KeyWords：Supportinganchor;Prestressedanchorcable;Deepfoundationpit;引言目前，随着我国基坑开挖深度越来越大，排桩支护结构这种基坑支护方式已不能满足要求。当基坑深度不断加深，特别是基坑土体强度较差时，单纯利用排桩桩身自重和嵌固深度以被动土压力来平衡桩体所受的主动土压力、地面荷载等的支护效果并不理想，容易在桩顶产生较大的侧向位移，甚至导致整个支护结构失效,根据目前的形势深基坑工程施工事故频发，而且事故一旦发生，极易造成群死群伤，后果相当严重，究其原因，主要是施工方案及施工过程中各种安全预控措施不到位。根据国家有关规定要求，深基坑工程施工必须编制监理细则，明确深基坑工程的技术要求和施工现场的检查要点。针对上述情况，我们有必要对基坑的支护锚固技术做进一步的研究，并从中的到解决问题的方法。1.支护锚固概述深基坑支护锚固是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。支护锚固的分类： 1、锚杆，即打在护坡桩上的预应力锚索；2、锚杆挡墙：锚杆式挡土墙指的是由钢筋混凝土板和锚杆组成，依靠锚固在岩土层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力的挡土墙。为便于立柱和挡板安装，大多采用竖直墙面。立柱间距2.5-3.5m，每根立柱视其高布置2-3根锚杆，锚杆的位置应尽量使立柱受弯分布均匀。锚杆一般水平向下倾斜10o-45o，并使锚杆长度尽可能短。锚杆的有效锚固长度在岩层中一般不小于4m,在稳定土层内，应有9-10m。锚孔内灌以膨胀水泥砂浆；锚孔口与墙面间一段锚杆采用沥青包扎防锈。挡墙分级设置时，每级高度不大于6m,两级之间留有1-2m的平台，以利施工操作和安全。3、岩石锚喷法；4、重力式挡墙。2.深基坑的护坡灌注桩护坡灌注桩作为深基坑支护锚固的重要组成部分，其施工过程和要求非常的严格，根据国家的灌注桩设计规范，来设计灌注桩。施工工艺流程定轴线→埋置护筒→钻机就位→成孔→第一次清孔→钢筋笼制作、吊装→安放导浆管→第二次清孔→灌注水下混凝土→成桩→钻机移位。根据工程的场地，钻孔灌注桩直径，桩深及工期因素，安排所需的钻机数目，钢筋笼采用现场制作。施工工艺技术要求放桩位线每个桩位应按设计要求，用全站仪配合钢卷尺定放，并请监理方进行复核。⑴各轴线引出桩位中心线。⑵桩位中心点处用钢筋做出标志，以标志为圆心，桩半径为半径画控制护筒埋设位置。⑶桩位线及标志要经常检查，看不清时及时补上。⑷轴线桩及桩位线放好后，须进行检查，再请建设单位，监理单位组织人员认真检查，并及时办理复核手续。开工前，用水准仪对施工现场标高进行测量，并计算出平均值，作为地坪标高，当护筒埋好后，对护筒进行标高测量，一次控制成孔深度。填设护筒定好桩位后，先在桩位外引测出桩位控制线，再进行开挖，护筒直径应比设计桩径大10cm，填设护筒时，其中心与桩位中心线偏差不得大于20mm，护筒底部应深入原土层不得少于20cm。护筒与周围垂直，且挖填设的护筒周围用粘土分层回填夯实。钻机就位钻机就位后，底座必须用水平尺打好水平，达到平整，稳固，以确保钻进中不发生倾斜和移动。正循环成孔采用工程钻机进行工程施工时，采用泥浆护壁正循环成孔，泥浆采用原土造浆。3.冠梁冠梁的定义冠梁就基坑护坡桩顶面打的梁，是把护坡桩连到一起形成一个整体，防止基坑边沿塌方，冠梁是基坑排桩支护锚固结构中的重要组成部分，起着非常重要的作用。冠梁的施工工艺人工开挖土方-凿除桩头-整平桩顶-清洗-调直桩顶钢筋-测量放线-绑扎冠梁钢筋-立模-灌注混凝土-拆模-养护。开挖土方及凿除桩头绑扎钢筋及立模板拆模后的冠梁整体基坑管井降水作为深基坑支护锚固的的另一项重要工程，就是基坑的降水，如果基坑的水位无法降到指定标高，后续的挖土和支护施工也将无法进行，可见其在基坑支护锚固方案中的重要作用。基坑主要采取井点降水。井点降水法采用的井点类型轻型井点轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管（直径 38--51MM，长5--7M的钢管）至蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工过程中要不断的抽水，直至施工完毕。喷射井点当降水深度超过8m时，如果仍采用轻型井点要采用多级井点，就会增加基坑挖土量、延长工期并增加设备数量，显然不经济。因此，宜采用喷射井点，降水深度可达8--20m。喷射井点的设备，主要由喷射井管、高压水泵和管路系统组成。电渗井点对于渗透系数很小的土（K小于0.1m/d），因土粒间微小空隙的毛细血管作用，可以采用的方法。电渗井点是井点管作阴极，在其内侧相应地插入钢筋或钢管做阳极，通入直流电后，在电场的作用下，使土中的水流加速向阴极渗透，流向井

点管。这种方法耗电多，只在特殊情况下使用。管井井点管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低水位。这在地下水量大的情况下比较适用。4.2基坑井点降水时应注意的问题1.地下水位高度2.地质状况3.降水深度4.基坑的形式以及对应的降水方式5.出土通道降水布置土方的开挖顺序和要点我们做好了基坑的护坡灌注桩和冠梁，并完成了井点的布置后，就要开始挖土方，土方的开挖有严格的要求。一般安全要求（1）土方施工前，必须查明刁吐有无埋藏物。如有相关治理单位拆迁完毕后，方可开挖。（2）开挖基坑，根据设计文件或施工规范放坡、分层开挖。（3）开挖基坑时，严禁掏土。（4）人工挖土，多人操作时相互间应保持安全距离。（5）设置上下爬梯，供作业人员上下。（6）基坑周围2.0米内，不得堆放土、料和机具设备。（7）距离构筑物距离较近时，开挖基坑前应对构筑物进行防护后，方可进行开挖。施工过程中，应设施工防护人员进行监控观察土体和路基边坡的稳定。（8）基础、墩台身施工完毕，拆除加固支撑时，应自上而下，逐段逐层。施工要点（1） 有支护（锚拉）的基坑要分层开挖，分层数为基坑所设支撑道数加一。每挖一层及时加好一道支撑或设好一道锚杆。当采纳土钉墙或喷锚网支扩方案时，应按设计每挖一层土做一层支护、随挖随支护；（2） 有内支撑的基坑，每层土的开挖，对同时开挖的部分，其位置和深度，以保持对称为原则，避免基坑支护结构承受偏载；（3） 坚决支撑、围檩或拉锚的施工品质，科学组织、精心施工；（4）规定施工场地、土方、材料、设备的堆放场地及数量，限定基坑旁边的超

载；（5） 确保排水、堵水及降水的措施，严防围护墙体发生水土流失而导致基坑失稳;（6）合理确定地基加固的范围、品质要求及检验方法；（7）选择满意出土数量和时间要求的开挖设备、运输车辆及道路和堆放条（8）提出监测设计，落实按监测信息指导施工避免事故的方案。易出现的问题及应变处置措施（1）围护结构出现渗水、漏泥或开挖面以下出现冒水，应变处置措施：采取止水堵漏措施；发现薄弱环节，及时采取加固措施。（2）土方开挖不均衡，支撑施工不及时致使支护系统受力和变化速率过大，应变处置措施：①加快开挖和支撑的施工进度，增加支撑预加轴力的次数；②调整开挖及支撑施工次序，减小每步开挖的空间尺寸，使基坑受载均衡。（3）围护结构刚度、强度不足，变形过大，应变处置措施：①增加临时斜撑、角撑；②对支撑加设预紧力；加强支撑的竖向间距；在基坑内堆载或坑周卸载。土钉墙及预应力锚杆的应用基坑的土方开挖后我们就要开始基坑的支护工作，这其中尤以土钉墙和预应力锚杆的应用最为广泛。土钉墙土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的特点土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点：（1）形成土钉复合体、

显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。（2）施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力所以设备简单。（3）随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。（4）施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。 （5）土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。（6）施工噪音、振动小，不影响环境。（7）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。土钉墙的基本原理土钉墙技术则是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体与土共同作用，来提高土体自身强度，这种做法有效地提高了土体的整体强度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性状，显著提高了整体稳定性，更重要的是土钉墙受荷载过程中不会发生素土边坡那样的突发性塌滑，土钉墙不仅延迟塑性变形发展阶段，而且具有明显的渐进性变形和开裂破坏，不会发生整体性塌滑。土钉墙的构造要求（1）土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。（2）土钉外露端部和层面有效连接在一起，设承压板和加强筋。（3）土钉长度宜为开挖深度0.5-1.2倍，土钉的间距宜为0.6-1.2m，土钉与水平夹角为10°-20°。（4）土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级锣纹钢筋，直径16-32，钻孔直径70-20。（5）面层喷射砼强度等级不宜低于C20。（6）喷射砼面层厚度宜为80-200，通常采用100。（7）喷射砼面层中配钢筋网，采用I级钢筋、直径6-10mm，间距150-300，钢筋网搭接长度大于300。（8）注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M10。（9）当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。土钉墙的应用领域土钉墙的应用领域主要有：（1）托换基础；（2）基坑支挡；（3）斜坡面的挡土墙；（4）与锚杆挡墙结合作斜面的防护

土钉墙不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此不宜采用。在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构中也不适用。预应力锚索预应力锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。钻孔钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机。钻机钻井时，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，孔深也恰好到位。钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右。钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，塞好孔口。锚索制作锚索在钻孔的同时于现场进行编制，内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。钢纹线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。正常情况下，钢绞线截断余量取50mm。将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上，量出内锚固段和锚索设计长度，分别作出标记；在内锚固段的范围内穿对中隔离支架，间距60--100cm，两对中支架之间扎紧固环一道；张拉段每米也扎一道紧固环，并用塑料管穿套，内涂黄油；最后，在锚索端头套上导向帽。锚索安装向锚索孔装索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装锚索。安装下倾锚索比较简单，没有更多的技术问题。安装上倾和水平锚索时要注意以下四点：检查定位止浆环和限浆环的位置，损坏的，按技术要求更换；检查排气管的位置和畅通情况；锚索送入孔内，当定位止浆环到达孔口时，停止推送，安

装注浆管和单向阀门；锚索到位后，再检查一遍排气管是否畅通，若不畅通，拔出锚索，排除故障后重新送索。锚固法注浆锚固法注浆采用排气注浆发施工。下倾的孔，注浆管插至孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出；上倾和水平孔，砂浆由孔口注入，空气压向孔底，由孔底进入排气管排出孔外。上倾和水平锚索孔注浆过程中，当排气管不再排气，且有稀水泥浆从排气管压出时，说明注浆已满；对于下倾锚索注浆，采用砂浆位置指示器控制注浆位置。锚索孔注浆采用注浆机，注浆压力保持在0.3--0.6MP。立锚墩锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面和调整岩面受力方向。为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。锚索的张拉张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力（KN）和压力表指示的压强（MPa）曲线，作为锚索张拉时的依据。因国产压力表初始起动压强不完全相同，所以，标定曲线上必须注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。若锚索是由少数钢纹线组成，可采用整体分级张拉的程序，每级稳定时间2~3min；若锚索是由多根钢纹线组成，组装长度不会完全相同，为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度，采用先单根张拉，3天后再整体补偿张拉的程序。封孔注浆补偿张拉后，立即进行封孔注浆。对于下倾锚索，注浆管从预留孔插入，直至管口进到锚固段顶面约50cm；对于上倾和水平锚索，通过预留注浆管注浆。孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出。7、基坑监测在基坑开挖的过程中，我们要开挖即支护的原则，同时我们也要进行基坑的检测时刻掌握基坑的位移和沉降数据，根据数据制定下一步的施工方案，做到基坑的安全施工。基坑监测的检测项目

（1）地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移。（2）围护桩地下桩体的侧向位移（桩体测斜）、围护桩顶的沉降和水平位移。（3）围护桩、水平支撑的应力变化。（4）基坑外侧的土体侧向位移（土体测斜）。（5）坑外地下土层的分层沉降。（6）基坑内、外的地下水位监测。（7）地下土体中的土压力和孔隙水压力。（8）基坑内坑底回弹监测。观测点的布设测点布设合理方能经济有效。监测项目的选择必须根据工程的需要和基地的实际情况而定。在确定测点的布设前，必须知道基地的地质情况和基坑的围护设计方案，再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。基坑在开挖前必须要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑内渗漏，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水位的监测是保证基坑安全的重要内容；水位监测管的埋设应根据地下水文资料，在含水量大和渗水性强的地方，在紧靠基坑的外边，以20~30m的间距平行于基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。分层沉降管的埋设也与测斜管的埋设方法相同。埋设时须注意波纹管外的铜环不要被破坏；一般情况下，铜环每1m放一个比较适宜。基坑内也可用分层沉降管来监测基坑底部的回弹，当然基坑的回弹也可用精密水准测量法解决。数据观测根据经验知道，基坑施工对环境的影响范围为坑深的3~4倍，因此，沉降观测所选的后视点应选在施工的影响范围之外；后视点不应少于二点。沉降观测的仪器应选用精密水准仪，按二等精密水准观测方法测二测回，测回校差应小于 ±lmm.地下管线、地下设施、地面建筑都应在基坑开工前测取初始值。在开工期问，应根据需要不断测取数据，从几天观测一次到一天观测几次都可以；每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据相比较即为日变量。根据公认的数据，日变量大于3mm，累计变量大于10mm即应向有关方面报警。位移监测点的观测一般最常用的方法是偏角法。同样，测站点应选在基坑的施工影响范围之外。外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为防止测站10

点被破坏，应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测站点之用。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同。当然也可用坐标法来测取位移量。地下水位、分层沉降的观测，首次必须测取水位管管口和分层沉降管管口的标高。从而可测得地下水位和地下各土层的初始标高。在以后的工程进展中，可按需要的周期和频率，测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。地下水位和分层沉降的报警值，应由设计人员根据地质水文条件来确定。监测数据必须填写在为该项目专门设计的表格上。所有监