地下室噴錨基坑支護(hù)技術(shù)施工研究論文
【摘要】隨著建筑工程的增多，建筑企業(yè)要向在積累的市場競爭中占據(jù)先機(jī)，則需要對施工技術(shù)不斷進(jìn)行優(yōu)化，保證施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)要求相符。在基坑施工中，要確保支護(hù)的穩(wěn)固與安全。噴錨支護(hù)技術(shù)是當(dāng)前基坑支護(hù)中比較常用的一種施工技術(shù)，該支護(hù)形式成本較低、適用性強(qiáng)，穩(wěn)固性與可靠性較高。本文主要結(jié)合某地下室基坑施工中對噴錨支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討噴錨基坑支護(hù)施工技術(shù)對地下室施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本及安全因素的影響。
【關(guān)鍵詞】地下室；深基坑；噴錨支護(hù)；施工技術(shù)
城市化進(jìn)程的加快促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了解決城市人口壓力，建筑也朝著深層化、高層化的方向發(fā)展，大量地下工程、地下室在城市建筑中出現(xiàn)，也因此促使了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，在諸多深基坑支護(hù)施工技術(shù)中，噴錨支護(hù)技術(shù)以其良好的應(yīng)用優(yōu)勢，受到施工技術(shù)人員的推崇。本文結(jié)合某地下室深基坑施工中對噴錨支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和研究。
1工程概況
該工程建筑面積42萬m2，包含二期和三期兩部分，其中地下室一層均為混凝土結(jié)構(gòu)，二期地下室面積1.1萬m2，三期地下室面積0.9萬m2，二期和三期地下室之間有市政道路，寬度為16m，基坑開挖實(shí)際深度為5.5~6.4m，場地自然地坪高度-0.8m。工程所在地土層從上到下分別為：①素填土層。結(jié)構(gòu)松散、欠壓實(shí)，主要為新近回填沙土；②中砂層。深度-2~-16m，為輕微液化土層，承載力低，較為松散；③細(xì)砂層。承載力較高，為中密狀態(tài)；④卵石層。厚度大，強(qiáng)度高，層面分布溫度，處于中密狀態(tài)。施工現(xiàn)場地下水主要為空隙潛水，地下水側(cè)向補(bǔ)給影響較大，基坑范圍內(nèi)主要為潛水地下水，初見水位標(biāo)高-4~-4.95m，基坑開挖后不存在地下水突涌現(xiàn)象，但基坑開挖受場地內(nèi)地下水的影響仍然比較大。
2基坑支護(hù)施工方案選擇
該工程基坑主要位于②中砂層內(nèi)，基坑開挖深度比較大，進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，地質(zhì)勘查報(bào)告描述的參數(shù)建議值如表1所示。施工開始階段，基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)蠶蛹排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。該支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)也比較成熟，施工安全性與可靠性均比較高，對周圍建筑影響較小，適合在狹小施工場地中應(yīng)用，但是，由于該支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工成本比較高，并且需要較長的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，而該項(xiàng)目工期非常緊，最終決定放棄該支護(hù)方案。通過再次對施工場地進(jìn)行勘察，由于施工場地對支護(hù)方式?jīng)]有其它特殊的.要求，經(jīng)反復(fù)論證研究，最終選擇噴錨支護(hù)方式，采用深井井點(diǎn)降水方案。噴錨支護(hù)施工技術(shù)也非常成熟，且該支護(hù)方案的成本較低，施工操作簡單，有效的縮短的施工工期，不足之處在于該支護(hù)方式開挖面比較大，施工時(shí)變形量較大，因此在施工過程中需要加強(qiáng)對基坑的監(jiān)測，對施工信息要及時(shí)進(jìn)行反饋，才能確保基坑支護(hù)施工安全進(jìn)行。
3噴錨支護(hù)施工原理及特點(diǎn)
3.1基坑噴錨支護(hù)施工原理目前，國內(nèi)外諸多基坑支護(hù)施工中都會(huì)選擇噴錨支護(hù)施工技術(shù)，是將斷裂面外土體與錨桿連成一個(gè)整體，然后通過錨頭、橫梁及托架與建筑物連成一個(gè)整體受力體，對水壓力與土壓力主動(dòng)承受，主要利用的是土層的錨固力，實(shí)現(xiàn)對土體的穩(wěn)固性維持。錨桿探入土體內(nèi)部的深度較大，對土體有主動(dòng)支護(hù)的作用，并且和土體聯(lián)合產(chǎn)生作用對周圍土的強(qiáng)度進(jìn)行提升，達(dá)到保護(hù)的目的。錨桿與噴層內(nèi)應(yīng)力分布在鋼筋網(wǎng)的作用下均勻分布，使支護(hù)體系的整體穩(wěn)定性提高。3.2噴錨支護(hù)的特點(diǎn)土層的性質(zhì)對錨桿抗拔承載力有直接的影響作用，隨著土層力學(xué)強(qiáng)度、性能的增加，承載力也逐漸增加，隨著土層力學(xué)強(qiáng)度的增加，土體單位面積上荷載的變形量逐漸降低。因此，在砂土層與砂性土中錨桿錨固支護(hù)方式比較適合，并且錨固力可采用多節(jié)擴(kuò)孔錨桿及擴(kuò)孔錨桿進(jìn)行加強(qiáng)，錨桿的抗拔力受灌漿壓力直接影響。如果土體性質(zhì)為砂性土體，如果將灌漿壓力加大，則水泥漿能夠較好的深入到周圍的土層中，土層與錨固體之間的摩擦力就會(huì)增大，從而使錨桿的抗拔力加強(qiáng)。
4確定錨桿承載力
該工程中，對錨桿承載力采用抗拔試驗(yàn)進(jìn)行確定，在對該工程一期基坑支護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，本工程采用準(zhǔn)48型錨管作為錨桿類型，該錨管長度6m，壁厚3mm，傾角10°，在錨管上布置有孔眼，在錨管入土的一側(cè)管端焊接準(zhǔn)89錐形擴(kuò)大頭，這樣就能夠在灌漿壓力足夠的情況下，使錨管周圍摩擦面增大，摩擦阻力也隨之增加。灌漿壓力設(shè)定為0.4~0.6MPa，錨管的極限抗拔力通過抗拔試驗(yàn)確定為270kN。砂漿面與錨桿土層單位面積機(jī)械摩擦力受灌漿材料、土層物理力學(xué)性質(zhì)、埋置深度、灌漿壓力、錨桿類型、地下水、灌漿工藝等諸多因素影響。根據(jù)土層的抗剪強(qiáng)度，對有效錨固長度（Le）可進(jìn)行計(jì)算：Le=To/Π/D/ty式中，To表示錨桿設(shè)計(jì)拉力，單位kN，由現(xiàn)場試驗(yàn)確定；D表示錨桿鉆孔直徑，單位cm；ty表示錨固段周邊抗剪強(qiáng)度，單位MPa。
5噴錨支護(hù)斷面構(gòu)造
上文已經(jīng)將錨管的形式進(jìn)行介紹，具體如圖1所示。通過綜合布置與計(jì)算，錨管長度設(shè)計(jì)為4.5~8.0m，垂直間距1.5m，水平間距2.0m，傾角10°，用2準(zhǔn)16加強(qiáng)筋對水平錨末端面進(jìn)行連接，使其成為一個(gè)整體，錨管上布置孔眼，剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。面層鋼筋網(wǎng)覆蓋至0.5m，用錨釘直接固定于坡面，最后用C20混凝土進(jìn)行噴射固定，厚度為100mm。
6施工步驟
進(jìn)行基坑噴錨支護(hù)施工時(shí)，按照以下施工步驟進(jìn)行施工：土方開挖、修坡、噴射首層混凝土（厚度>30mm）、鉆機(jī)打孔、錨桿制作與安裝、接網(wǎng)及焊接、復(fù)噴混凝土、壓力灌漿、養(yǎng)護(hù)、抗拔實(shí)驗(yàn)。①土方開挖。進(jìn)行土方開挖的時(shí)候，按照分層分段開挖的方式進(jìn)行性，從周邊開始逐漸向中間開挖，開挖的進(jìn)度要控制好，確保錨桿注漿與噴射混凝土施工時(shí)間充分，與錨噴支護(hù)施工進(jìn)度安排結(jié)合在一起進(jìn)行開挖，開挖每一層的厚度以錨管為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置在錨管下0.3m左右，錨固位置開挖好以后要馬上進(jìn)行噴錨支護(hù)。進(jìn)行下一層開挖的時(shí)候，要確保上層噴射混凝土及水泥砂漿的強(qiáng)度達(dá)到一定程度的時(shí)候再進(jìn)行，通常情況下至少間隔48h，防止下層開挖對上層帶來影響。②修坡。修坡主要根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求急性，對坡面的虛土要完全清除。③初噴。初噴即對第一層混凝土進(jìn)行噴射，通常將厚度控制在30mm以上，混凝土主要由水泥、砂及細(xì)石構(gòu)成，三者比重為1：2：2，水灰比為0.5，石子粒徑為5~10mm碎石，制作混凝土?xí)r加入4%的速凝劑。④成孔。采用沖擊式鉆孔機(jī)現(xiàn)場成孔，錨固質(zhì)量與成孔質(zhì)量有直接的關(guān)系，確保成孔不松動(dòng)、不塌陷，孔壁垂直。成孔過程中，嚴(yán)禁使用潤土泥漿護(hù)壁，避免孔壁出現(xiàn)泥皮，造成灌漿無法深入周圍土體，造成錨桿承載力下降。⑤錨管制作與安裝。錨管壁厚3mm，準(zhǔn)48焊接鋼管，在錨管上間隔300mm開設(shè)大小為準(zhǔn)6的出漿孔，用準(zhǔn)89椎管焊接于錨管入土端，作為擴(kuò)大頭。用3準(zhǔn)16鋼筋對錨管進(jìn)行搭接焊接，在焊接的過程中，垂直度要嚴(yán)格控制。⑥壓力灌漿。用水泥凈漿注漿，采用全長漿法，水泥摻入0.05%的早強(qiáng)劑，水灰比0.5，壓力0.4~0.6MPa。⑦鋼筋網(wǎng)布設(shè)。鋪設(shè)準(zhǔn)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)連接采用點(diǎn)焊方式，采用準(zhǔn)16鋼筋作為骨架加強(qiáng)筋，間距與錨管間距、錨管管頭及骨架鋼筋之間連接中L型鋼筋焊接。⑧復(fù)噴與養(yǎng)護(hù)。與初噴混凝土相同，厚度70mm，保證整體厚度大于100mm，復(fù)噴完成后2h澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于3d。⑨抗拔試驗(yàn)。對支護(hù)進(jìn)行驗(yàn)收之前，要在施工現(xiàn)場進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)，選擇具有代表性的土層。試驗(yàn)結(jié)果只要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則可經(jīng)過多方確認(rèn)后簽字，同意驗(yàn)收。⑩經(jīng)過基坑監(jiān)測，結(jié)果顯示基坑沉降量、坡頂位移量及支護(hù)結(jié)構(gòu)位移量均符合設(shè)計(jì)要求，表明錨噴支護(hù)施工技術(shù)在該工程中的應(yīng)用效果非常理想。
7結(jié)束語
在對基坑支護(hù)類型進(jìn)行選擇的時(shí)候，需要考慮的因素比較多，主要包含施工成本、施工進(jìn)度、安全因素等，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場大小、位置、地質(zhì)條件等因素，綜合進(jìn)行考慮。采用錨噴支護(hù)施工方法，成本較低，且開挖方便，施工簡單，可有效縮短施工工期，確保了施工按時(shí)保質(zhì)完成。
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