宾馆小管棚锚索护坡桩锚杆加固方案报告

新建铁路兰州至中川机场线机场隧道宾馆锚索护坡桩加固方案（里程：DK62+000-DK62+120）中铁二十一局集团中川铁路工程项目经理部二〇一四年七月二十九日一、编制目的本方案根据现场调查和施工的总体要求，按照设计文件、技术规范、标准及专家方案评审意见编制而成，确保宾馆房屋结构安全及施工顺利的实施。二、编制依据中铁第一勘察设计院机场隧道施工图；2014年7月24日宾馆加固方案专家评审意见；3.《铁路隧道设计规范》TB10003-2005J449-2005；《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010；《地下工程防水技术规范》GB50108-2008；《铁路隧道监控量测技术规范》TB10121-2007；三、设计背景机场隧道 DK62+000-DK62+120 段线路左侧宾馆占地面积10.88亩，主体为二层砖混加一层彩钢房，基础为条形独立基础。宾馆靠东侧部分位于铁路征地线内，宾馆栅栏侵入隧道主体结构0.54-0.68m，隧道埋深1.8-2.4m。因拆迁费用1问题地方政府多次组织同产权单位商谈未果，经地方政府和中川铁路公司协商，建议在宾馆不拆除的情况下，采取加固措施进行机场隧道施工。具体位置见下图：m8.1深埋0.5mm 10.5m0.82m0.68mmm8.5151.9四、现场概况（一）工程概况机场隧道地处黄土高原的陇中地区，工程位于甘肃省兰州市永登县中川镇境内。该隧道地处倾斜冲洪积平原区，地面高程一般为 1927～1951m。洞身地形平坦开阔，表层植被较发育。隧道起止里程DK60+700～DK63+089.1（全长2389.1m）。隧道全部采用明挖法施工，结合战线布设，分单2箱、双箱、三箱、四箱等矩形断面。洞身纵坡依次为-18%、9%、1%。隧道位于兰州市中川机场附近，交通方便。（二）工程地质、水文特征该隧道地处倾斜冲洪积平原区，地面高程为1927～1951m。洞身地形平坦开阔，表层植被较发育。隧道洞身通过区的地层主要为第四系全新统杂填土，冲积砂质黄土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土。隧道在构造上位于祁连褶皱系的中祁连隆起带，但隧道通过区岩性较单一，地质构造相对简单。地下水位埋深15.6米，属第四系松散层孔隙潜水，主要赋存于砂类土中，含水层厚度大于4米。主要靠大气降水、灌溉等方式补给。地下水对混凝土具硫酸盐和氯盐侵蚀性，侵蚀等级为 H1、L1。（三）原设计施工方案机场隧道设计起止里程为 DK60+700～DK63+089.1，全长2389.1m，采用明挖法施工。宾馆段里程为 DK62+000～DK62+120，共计120m，隧道主体设计为全明洞结构，隧道两侧均为边坡防护放坡开挖，开挖深度 11.8米。其中，左侧采用喷锚防护，坡率为1:0.75；喷C20混凝土厚10cm，内设Φ8钢筋网，网格尺寸为150×150mm，Φ22砂浆锚杆长3m，间距1.5×1.5m，梅花形布置；右侧采用土钉墙防护，边坡坡率为1:0.5，土钉钻孔直径为 100mm，采用Φ25的土钉，长311.5m，注浆材料采用水泥浆，其强度等级为 M10。该段基坑开挖高度大于 10m，边坡中间 8m处分一台阶，台阶宽1.5m。原设计开挖支护断面图（四）现场概貌见下照片。4五、变更设计方案DK62+100-DK62+120 段线路右侧边坡防护维持原设计土钉墙+挂网+喷锚方案不变，土钉钻孔直径为 100mm，注浆材料采用水泥浆，其强度等级为 M10 土钉防护边坡坡率为1:0.5，基坑高度小于10m时，采用Φ25的土钉，长8m；基坑高度大于10m时边坡中间分一台阶，台阶宽1.5m，采用Φ25的土钉，长 11.5m。该段线路左侧边坡因宾馆房屋制约，放坡必须拆除既有宾馆，历经数次谈判无果而终。鉴于此，原设计放坡开挖方案无法实施，不得不采用垂直开挖方式，既便如此，隧道仍5有54-68cm侵入宾馆基础。为保证宾馆正常营业，以及确保宾馆房屋不产生裂缝和变形破坏，必须采用超强的基坑支护措施。考虑到采用大管棚+灌浆加固及水平旋喷桩加固两个方案对宾馆地基有较大的挠动，且很难确保房屋不开裂变形。决定采用小管棚+锚索护坡桩+锚杆为主的支护方案。详见附件：深基坑加固工程立面图及断面图。（一）小管棚在房屋基础下面一定距离设置一道管棚，长 9m，间距0.3m，倾角5°。钻孔直径130mm，内置φ108mm无缝钢管，钢管内置Φ32钢筋，以增加管棚刚度，孔内灌注 M30水泥砂浆，在端头用Φ32钢筋纵向与内置钢筋相焊接，对栅栏外暴露的土体边坡采用挂网喷射混凝土封闭。该措施增强基础的整体性，并撑托栅栏等一部分悬空土体。（二）冠梁（或者托梁）冠梁基坑开挖后，在开挖面范围喷射 C20混凝土封闭，然后在管棚下面及桩顶位置处浇筑一道 C25钢筋混凝土梁，高60cm，宽100cm，长度约120m。一是增加管棚刚度及整体性，形成了准筏形基础；二是可起到桩顶冠梁的作用，将桩连成整体。冠梁施工完成待混凝土达到一定强度后，对冠梁与小管棚之间的缝隙采用分段注浆的方法处理。详见附件：冠梁结构图。6（三）预应力锚索护坡桩在托梁下面即隧道边墙外侧，设置一道钢筋混凝土护坡桩，桩径0.8m（加上护壁为 1.0m），上端与冠梁相连，下端嵌入隧道底面以下稳定地层 6.0m，桩中设置两道型钢腰梁，腰梁与桩节点处设置两排预应力锚索，上下排锚索长度分别为20m和18m，锚固段为 10m，嵌入稳定岩体内，锚索由 5Φs15.24钢绞线组成，设计荷载 500kN，锁定荷载 400kN。护坡桩本身就可以约束土体横向变形，加之锚索可预先对桩施加一个向坡内的主动力，阻止桩体或土体向外变位。这样双重作用，可严格控制地基土体向外位移，只要土体不向外侧变形，房屋基础就不会产生下沉。详见附件：深基坑加固立面图及预应力锚索结构图。（四）桩间锚杆及挂网为控制桩间土体的变形，在桩间自上而下设置多道玻璃纤维锚杆，长11.5m，纵横间距1m。外面挂钢筋网并喷射混凝土封闭，以阻止桩间土体侧向变形。纤维锚杆施工方法及工艺流程如下：7钻孔安设玻纤锚杆注水试验配制浆液注浆作业第一段注浆达到要求NoYes注第二段浆No所有段达到要求补注Yes结束注浆工艺流程具体施工工艺为：1．放线定位按设计要求放线定孔位，误差不大于2cm，并准确测量孔外插角。2．钻孔采用多功能地质钻机钻到设计深度。在钻孔过程中，做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，经过同原设计地质图相比较，进行变更和指导下一步的注浆作业施工。3．钻孔至设计深度后，将玻纤锚杆下入孔内至设计深度，然后封孔一次性注浆。4．浆液配制首先在搅拌机中加入水，启动搅拌机，根据设计浆液配合比，加入水泥，强力搅拌，混合均匀，待用。85．注浆顺序原则上采取由外到内、自上而下约束——发散性方式，从而有效控制浆液扩散区域，确保注浆后形成完整的注浆加固体。注浆方式采取前进式一次性注浆工艺，即在孔口进行注浆，直至完成所有注浆段。注浆过程中应做好详细的注浆记录，并对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果和玻纤锚杆锚固质量。（五）防水及衬砌施工支护完成后，进行隧道主体施工，左侧衬砌边墙施工时，不支外模板，先将防水卷材密贴铺设在支护面上，然后绑扎钢筋、支内模板，进行砼浇筑施工。防水板搭接如下图。10030 10 20 10 30双焊缝焊接双焊缝焊接六、各工序主要施工流程及施工注意事项基坑整体施工流程：管棚施工→坡面修整挂网喷砼→冠梁施工→护坡桩施工→开挖第一层→坡面挂网喷砼→上排锚索施9工→桩间锚杆施工→开挖第二层→坡面挂网喷砼→桩间锚杆→开挖第三层→坡面挂网喷砼→锚索施工→开挖第四层→坡面挂网喷砼→检查标高及结构尺寸→基坑施工结束。 详见下图所示。建立基坑监测网开挖至基础下1.0m跳槽施工管棚喷射坡面混凝土动态监测分段施工冠梁（或基础托换梁）小于预警值？否跳槽开挖护坡桩停止当前施工起动应急预案分段开挖路槽至即定高度是分析变形原因桩间锚杆施工及喷射混凝土采取措施后达到稳定到达锚索高度时施工锚索锚索张拉锁定开挖至隧道底标高进行坡面修整并喷射下面混凝土复查标高及结构尺寸进行正常隧道施工程序基坑整体施工工艺流程1．管棚施工流程：测放孔位→钻孔→钢管制安→内置钢筋→孔内注浆→及时补浆→外接钢筋焊接→修整坡面→挂网喷射砼。管棚施工时，钻孔前应校对好孔位、孔向及倾角，确保无误后再开钻；钻孔中，钻机手要做好施钻记录，记录进尺快慢、渣土颜色、干湿情况、露风卡钻情况，发现异常及时10汇报；钻孔跳点距离不小于 3m；控制浆液浓度及注浆饱满度，发现缩孔时，及时补浆。2．护坡桩施工流程：测放桩位→跳两桩开挖坑槽→清理并稳固坑槽附近坡面→施工护坡桩锁口→开挖一节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇注护壁砼→开挖下一节桩孔→重复上面三道工序直到设计标高→封底砼→绑扎桩身钢筋→安设锚索孔位预埋管→浇灌桩身砼→养护。护坡桩工程施工时，护坡桩要按桩排方向及桩中心坐标准确放线定位；护坡桩施工前应先将桩位附近边坡或表层易滑塌部分予以清除，并做好桩位附近地表水的拦截工作；护坡桩应跳桩分节开挖，按设计做好锁口盘和每节护壁。每节开挖深度1.0m，开挖一节，做好该节护壁，当护壁砼具有一定强度后方可开挖下一节，护壁各节纵向钢筋必须焊接，禁止简单绑扎；浇筑护壁砼时，必须保证护壁不侵入桩截面净空以内。桩坑开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸；在开挖桩孔过程中，地质人员要下坑进行地质编录，核对地层岩性及滑面位置，如发现与设计情况不符时，应及时与监理及设计人员联系，以便及时作出设计变更；坑挖到设计标高后进行验槽、保证封底砼厚度；下半桩身砼应边灌注、边振捣，不间断一气呵成；上半桩身砼应进行支模，并与冠梁连接处进行植筋。113．锚索施工流程：锚索孔定位→锚索钻孔→锚索制安→锚索注浆→锚索张拉锁定。预应力锚索施工时，护坡桩锚索设计荷载 500KN，锁定荷载400KN；锚索张拉分五级进行，分别为设计荷载的0.25、0.5、0.75、1.0、1.2倍；锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线，直径φ＝15.24mm，强度1860MPa。要求顺直、无损伤、无死弯；锚固段必须除锈、除油圬，按设计要求绑扎分线环；自由段除锈后，涂抹黄油并立即外套波纹管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封；锚索下料采用砂轮切割机切割，避免电焊切割。考虑到锚索张拉工艺要求，实际锚索长度要比设计长度多留 2.0m，即锚索长度 L锚=L锚固段+L自由段+2.0m（张拉段）；锚索孔位测放力求准确，偏差不得超过±1cm，钻孔倾角允许误差± 2°；考虑沉碴的影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度要大于设计深度 1.0m；锚索造孔禁止开水钻进，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体工程地质条件；钻进过程中应对每孔地层变化（岩粉情况） 、进尺速度（钻速、钻压等）、地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，注浆 36小时后重新钻进；护坡桩锚索及框架锚索终孔孔径均为130mm，成孔后的孔径不得小于该值。钻孔完成之后必须使用高压空气（风压 0.2～0.4Mpa）将孔中岩粉或地下水全部清除孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度；锚索12孔内灌注水泥砂浆，水灰比 0.4～0.45，灰砂比 1:1，砂浆体强度不低于 30Mpa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于 0.25Mpa。4.挂网喷锚施工流程：刷坡→初喷 5cm→打设锚杆→挂设网片→喷浆。喷射砼前先将工作面上的杂草、小树、松土、浮石等清理干净。选用ф8钢筋，校直后按200mm×200mm尺寸编成正方形网络，网距离岩面保持7.5cm间距，交结点用22号铁丝绑扎，网子翻上坡顶平台0.5m后固定。锚杆外露端头与挂接钢筋及钢筋网焊接牢固。喷浆料集料配比按灰:砂:石=1:2:2，选用新鲜425#普通硅酸盐水泥、干净的中～细砂和强度较高的卵（碎）石，最大骨料直径不超过１０mm，采用人工拌合３～４次，确认均匀后方可上机喷射。挂网喷锚坡面上下左右间隔3米设一泄水孔，内插φ50mm塑料管,且将塑料管按4%的坡度绑扎在网子上。七、施工监测为了保证在施工过程中隧道结构的安全，施工期间需对房屋地表、基础竖向位移、开挖面水平位移及变形进行施工监测。监测项目：拱顶沉降、边墙收敛、止浆墙位移。监测频率：1次/d；13测点埋设： 5m布置一个断面，每断面布置测点 4个。监测仪器：DSZ-2+FS1 自动调平水准仪、JS-3型坑道收敛计控制标准：收敛速度v＜1mm/d时正常施工；v＝1～5mm/d应加强观测，适当采取措施；v＝5～10mm/d时，应调整施工方案，加强支护，v＞10mm/d时，基础处于急剧变化状态，暂时停止施工、采取特殊措施进行处理。八、安全质量保证措施1．施工之前，施工单位会同宾馆业主、监理对建筑物散水、外围水沟、地下管沟、管线沟、外墙及室内厕所等进行检查并拍照，留下影像资料。2．在施工期间，加强地表、建筑