深基坑边坡喷锚支护技术及常用机械设备

【干货】深基坑边坡喷锚支护技术及常用机械设备1 前言 改革开放以来,我国国民经济进展快速,在社会主义现代化建设中,一幢幢高层建筑拔地而起,随着城区建设的进展对建筑功能提出了更高的要求,在高层建筑的兴建和地下空间的开发利用中,地下工程已由过去的一层进展到多层,开挖深度也由过去的4米左右进展到目前的10多米。从进展的趋势来看,无论是民用建筑还是市政工程,都有向地下空间和地上高空索取空间的趋势,产生了深基坑开挖及支护的问题,同时也带来了深基坑支护施工技术的变革,即由传统的自然放坡及护壁桩等支护方法向喷锚支护等先进施工技术的转换。2 传统基坑支护施工技术 基坑开挖是一个综合性的岩土工程问题,它涉及到土力学中的强度稳定和变形问题假设深基坑承受支挡构造,则还涉及到其构造的强度、刚度以及土与支文件构造的共同作用等问题。要准确分析这一问题,是格外困难的。这不仅仅在于力学模型的简洁,更是由于水土力学参数具有较大的不确定性与离散性。因而现有的基坑支护系统计算方法,都具有明显的近似性。 各个工程工程而言,其所在地区的工程地质水文地质施工条件场地及基坑深度等方面存在差异,也就要求有不同的基坑支护施工方法来满足各个不同的工程工程。在安全、牢靠的前提条件下,力求能够从实际动身,因地制宜地确定设计和施工方案,选取一个经济和合理的施工方法。 目前国内承受的基坑支护手段主要有桩、桩锚、内支撑、挡土墙、喷锚支护等几种方法承受挡土墙的施工方法,要求施工现场有确定的放坡条件,且承载力低,故仅适用于基坑深度在5米以内的坑壁支护而内支撑施工方法,由于其造价高施工难度大,在应用与推广方面有确定局限性。目前成都地区深基坑支护主要有桩、桩锚、喷锚三种方法。在承受桩的形式进展施工过程中,土层介质被视为纯粹的外荷载,桩担当了全部的主动土层介质在被扰动前所具有的自承载力同时,施工时需先成桩,待桩身砼到达确定的强度后,才能进展土方开挖,两者不能同时进展,因而势必造成施工周期过长。另外,桩根本身为悬臂式受力,在桩的上端局部会产生位移,由此简洁造成基坑四周相邻建筑物产生开裂现象。桩锚系桩与锚共同作用,该方法虽然安全牢靠,但造价高、工期长。而喷锚支护的最大特点是施工时基坑土方开挖与支护同时穿插进展,土方开挖工作完成后,支护也随后完成,施工进度快。同时,在施工中利用了基坑周边土介质的自承载力,并承受高压喷射特别砼加钢筋挂网布置,基坑四周壁面被连为一整体,其安全性大为提高,是目前近承受的一种安全有效的施工方法。3喷锚支护技术 由于高层建筑及超高层建筑往往都位于城市闹市繁华区域及主要街道的两旁,市区人口密集交通拥挤建筑密度大建设单位为节约土地,要求充分利用原有土地面积,充分利用地下空间,设置人防、车库、机房及消防等设施,基坑开挖深度深,施工场地狭小,护壁占地面积受到严峻制约,一些传统的支挡方法已难以满足以上要求,比方基坑开挖线与周边相邻建筑很近时,其相邻间距尺寸小于挖孔护壁桩直径时,便无法承受挖孔桩作为支挡构造。同时,随着竞争机制加剧,业主对工程要求进度快、质量高、造价低,喷锚施工技术能较好地满足这些要求。 喷锚(网)支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称。作为一种先进的支护(加固)技术,在高边坡和大跨度地下工程中,特别是在不良地质条件下,通过喷锚网作用,形成喷射混凝土、锚杆(索)、钢筋网与土体共同作用的主动支护体系,最大限度地利用边壁土体的自承力气,变土体荷载成为支护构造物的一局部,这是一种型的支护作用机理,它取代了传统的桩、板、墙、撑或桩锚、板锚、墙锚、撑锚的支护方法。作为喷锚网支护技术,目前尚无成熟的理论及计算方法来进展设计计算,比较保守的计算方法是将喷锚网及锚杆作加固的土体,看到一重力式挡土墙,依据所配置的支护参数,进展支护体系的内部稳定性验算,用边坡滑体力矩平衡法进展外部稳定性验算。 喷锚(网)支护在受力和构造上,具有以下特点: (1)喷锚网构造通过锚杆和压力灌注水泥砂浆使其与土体紧紧结合在一起,相互作用,形成了喷锚网复合体,是一种主动受力体系。它使被加固的土体整体化和构造化,显著地提高了被加固土体的稳定性和承载力气。 (2)喷锚网支护通过锚杆和钢筋网焊接连在一起,形成分布式多点铰接连续板构造喷层具有足够的柔性,允许土体有确定的变形和位移各节点受力可自行调整,从而重调整构造受力状态,使构造受力处于最正确(应力分布均匀)状态,局部不会产生偶然超载。 (3)喷锚网构造联合作用,侧压力通过构造传递回稳定土层,将原产生的土体一局部变成支护构造,充分利用和加强土体自身的承载力气。(4)喷射混凝土与土外表之间的高速喷射作用下产生嵌固效应,提高了喷射混凝土与土体外表的粘结力,对各种土质外表均有良好的适应力气,可防止雨水冲刷产生滑塌。 (5)基坑随挖随支护,快速作用,准时支护是喷锚网支护技术的显著特点,准时支护保证了开挖临空面后土体尽可能不消灭卸荷应力重分布,不会产生微剪切滑移,不转变土体原位构造。 (6)具有很大的灵敏性和可调性。依据地质状况的变化及监测结果,可随时调整支护参数,对脆弱地质层进展补强,从而到达最正确支护。 (7)随基坑开挖逐次分层施工,不需单独占用场地,不占或少占单独作业时间,施工效率高,开挖完成后,喷锚网支护施工也同时完成,特别是对于施工场地狭小,堆放材料困难,有时邻建筑物,优越性就更明显。(8)施工噪声低,振动小,无污染。 (9)费用比传统支护方法明显降低,工期也更短。4喷锚支护施工工艺 在本人负责的四川省农业进展银行兴农大厦Ⅰ期及Ⅱ期工程深基坑护壁施工中,承受喷锚技术进展基坑边坡支护,基坑深度达9m,完成护壁面积3200m2,所用工期还不到2个月时间,质量安全牢靠,受到甲方好评。施工工艺分述如下: 喷锚护壁中使用的锚杆,分为锚筋锚杆和钢管锚杆两种,分别适用不同的土质。当边坡土质为杂填土、粉土及粘土时,常承受钢筋锚杆;当边坡土质为砂及卵石层时,则用钢管锚杆两者施工工艺及所用施工机械各不一样,具体如下: (1)杂填土粉土及粘土施工工艺流程 土方开挖(挖深1.8m左右)→钻锚杆孔→安放钢筋锚杆→锚孔内压力注浆→安装钢筋网→喷射砼(厚80～120mm)→土方开挖→其特点是用土锚杆钻机在坑壁上钻孔,然后再放入钢筋锚杆(也可用钢管锚代替钢筋锚杆)。 (2)砂及卵石层施工工艺流程 土方开挖(挖深1.8m左右)→安装钢筋网→喷射砼(厚80～120mm)→打入钢管锚杆→压力注浆→土方开挖→其特点是用潜孔锤直接将钢管锚杆打入坑壁。 完成后,锚杆、钢筋网及喷射砼形成了一个整体,从而确保了坑壁的稳定。5 喷锚支护常用施工机械 由于基坑喷锚支护与土方开挖同时穿插进展,工作面在不断变化,因此,对施工机械设备的选择要考虑以下几个问题,机械设备移动便利,重量较轻,体积较小,易拆装,便利操作等。其施工机械设备主要包括空气压缩机锚杆钻机混凝土喷射机砂浆搅拌机、砼搅拌机、注浆泵、张拉设备等,分述如下: (1)空气压缩机 空气压缩