钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法

1钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法***十二冶西北分公司1.前言作为一家施工单位，经常会遇到某些高层建筑或者某些大型工业厂房，这些建筑物地下基础往往埋置较深，在施工现场空间比较小或者不适合放坡的情况下，一般先采用边坡支护，再进行土方开挖。采用钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法，能加快施工进度，确保工程质量，提高施工效率。2.特点2.1操作工艺简单，减少了土方开挖量，减少了施工空间。材料为钢筋、钢管、水泥、砂石，便于取材。施工速度快，安全有保障。2.2需要的施工人员少，工人劳动强度低，在人员熟练操作的前提下，能进行高效率的边坡支护作业。3.适用范围广泛适用于高层建筑、大型工业厂房，施工空间小、不方便放坡的土方开挖工程。4.工艺原理土体抗剪强度低，几乎没有抗拉强度，在土体中置入一定长度的钢管锚杆，提前在DN40锚件上打孔，孔径6～8mm，在锚件内灌注水泥浆时，通过水泥浆与杆体和水泥浆与岩土的粘结强度，稳定土体。同时在间距300mm地坡面上绑扎钢筋网片并喷射混凝土，形成一个整体，提高土体的整体刚度，当土体产生微小的位移时，接触界面的摩擦力使锚杆产生拉力，两者共同作用，保证边坡的安全。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程2施工流程为：制作钢管锚杆→开挖基坑→冲击送锚→注浆→修坡编网→喷射混凝土→开挖下层土。为了避免因基坑开挖引起土体应力场和应变场的过大变化，基坑开挖必须分层分段跳挖，边开挖边支护，不得超挖。（制作好的带孔钢管锚杆）6.5@250×250L=300北、南、东侧支护立面图（支护立面图）31:0.3DN40L=8000@1500DN40L=6000@1500网喷砼护面厚806.5@250×250DN40L=5000@1500DN40L=4000@1500（支护剖面图）钢管锚杆钢筋网ф6.5@250×250C20喷砼护面厚80314压网筋L=300114压网筋全长布置水泥浆体（支护端部详图）5.2操作要点5.2.1确保基坑施工稳定性的支护措施为确保基坑边坡安全，在基坑开挖过程中必须严格控制边坡土体的侧向变形。为此，拟采取以下技术措施：1.在施工过程中建立动态设计体系。设5个变形观测点，注意监测每层钢管锚杆支护后的变形量和变形速率，不得超过5mm，以便及时调整下层钢管锚杆的支护参数，保证边4坡的总位移沉降量控制在安全范围之内，即总位移不得超过25mm。2.在土层中设计长钢管锚杆，增加侧向支护抗力，限制地表变形。3.钢管锚杆采用全长注浆，因粉土层孔隙大，可充分发挥密排钢管锚杆改善土体的性能，达到同时提高圆砾层土体强度的目的。4.限制每层开挖长度（不超过25米）和深度（不超过2.0米）以控制施工过程中的边坡变形。5.全部锚头采用单横钢筋通长连接，以提高整体刚度。通过以上措施，为该边坡提供了足够的侧向抗力，而且增强了整体刚度。使钢管锚杆、注浆体、网喷混凝土护面形成了一个整体，从而保证基坑边坡的安全。5.2.2钢管锚杆及注浆施工钢管锚杆采用冲击器打入设计深度后，均采用压力注浆，水灰比为0.5。由于水泥注浆体的强度远大于土体强度，因此，钢管锚杆设计中水泥浆体的强度不是控制参数。钢管锚杆采用DN40锚管加工制作成花管，为了便入送入土体，钢管端部压扁，花管制作孔径6～8mm，间距300mm，端部2米不设置小孔，孔与孔之间成梅花型布置。5.2.3网喷砼护面施工网喷砼护面的作用主要是限制钢管锚杆之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给钢管锚杆，并调整相邻钢管锚杆的受力状态。根据全长注浆钢管锚杆的受力分析，锚头和面层受力较小，因此面层不必太厚。网喷砼护面参数为：支护护面网筋为Φ6.5@250×250，喷射混凝土厚度为8cm，强度为C20。喷射砼配比为：水泥1：砂石4：水0.4。根据地质条件的不同，增加添加剂。同时应注意锚体和网片的连接可靠，因钢管锚杆全长注浆，注浆体主要承担散力作用，锚头的拉力不大，故全部采用φ14单通筋和3φ14钢筋300mm井字型点焊连接压Φ6.5@250×250网片。5.3劳动力组织(见表5.3)表5.3主要劳动力配置一览表序号劳动力配置所需人数备注序号劳动力配置所需人数备注1工程负责人15钻孔班162技术负责人16注浆编网班83安全员17喷浆班44工长18制锚班456.材料与设备本工法无需特别说明的设备，采用的机具设备见表6。表6主要施工机具一览表序号机械设备名称规格型号额定功率（kw）或容量（m3）或吨位（t）数量1空压机10m3按现场实际情况进行配置2注浆机BW－1503喷射机PZ-5B4搅拌机JDY-350A5空气冲击钻6电焊机13X1－5007切割机GJ5Y-328调直机TQ4-147质量控制7.1质量控制标准7.1.1严格按照《建筑基坑工程技术规范》（DB62/25-3001-2000）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的有关规定施工。7.1.2质量允许偏差见表1.参数设计1)基坑边坡安全等级整体按二级考虑，工程重要性系数1.0。2)基坑稳定安全系数1.30，抗滑安全系数1.30，抗拉拔安全系数1.60。3)基坑周边无重要建筑物，按均布荷载20KN/m2考虑。4)根据该场地《岩土工程勘察报告》，并结合周边实际情况，具体参数确定如下：土力学参数表参数地层γ（KN/m3）C(KPa)Φ(°)H(m)粉土16.016.0232.06圆砾20.03.0403.0砂岩20.028.0302.5圆砾20.03.0402.0泥岩19.012.024-2.计算模型1)基坑边坡潜在滑移面按坡脚圆弧进行分析；2)考虑土体为变形体，钢管锚杆同时受拉力和剪力作用；3)计算极限平衡条件下所需总锚固力和总不平衡力矩。3.计算结果根据上述计算模型及土力学参数表中的土力学参数，对基坑边坡进行了稳定性计算。计算结果表明：基坑内部稳定安全系数1.921.30，可见，边坡整体稳定。支护坡度1:1.4，共设计4排钢管锚杆，自上而下长度分别为8m、6m、5m、4m、钢管钢管锚杆DN40，垂直间距1.6m，水平间距1.5m，呈梅花型布置。表7.1.2钢管钢管锚杆支护施工参数表7.2质量保证措施7.2.1水泥混凝土各种原材料必须符合设计要求，并经检验合格。砂石含泥量不得超过1%，水泥要在有效使用期内。7.2.2严格按配合比计量并拌制砂浆，保证砂浆拌合时间、均匀程度，以使砂浆强度不低于M20，同时加强过程监控，做好试件取样。7.2.3边坡喷射混凝土厚度要符合设计要求。项目坑深（m）锚排号锚长(m)钢管锚杆排距(m)水平间距(m)钢管锚体(mm)钢管锚杆打设角(°)喷锚混凝土护面参数基坑支护8.018.01.61.5DN4010网筋Φ6.5@250×250，喷射混凝土厚度为8cm，强度为C2026.01.61.5DN4035.01.61.5DN4044.01.61.5DN4077.2.4喷射混凝终凝后，应喷水养护。8.安全措施8.1建立安全保证体系及项目安全生产责任制，把安全责任落实到人，并设专职安全员。8.2现场施工用电严格按照施工方案执行。8.3特殊工种必须经过专业培训并且合格，并持有专业主管部门签发的合格证方能上岗，严禁无证人员操作。8.4作业平台或可移动架子应搭设牢固，设置栏杆、安全网等防护装置。移动简易台架时，严禁有人在上面作业。8.5施工期间要有专职电工值班，不允许操作工人擅自接电。8.6电焊机、注浆机、喷射机等机械设备在施工前要检查试运行，若有问题，要及时修理或更换处理。8.7操作工人要按要求佩戴安全帽，机械操作人员要穿雨靴，戴绝缘橡胶手套，防止漏电伤人。9.环保措施9.1对施工作业班组进行环境保护、污染防护意识教育，动员全体施工人员自觉维护环境卫生，做好污染防护工作。9.2制定相关卫生管理制度，保持施工现场卫生及时清理，确保卫生干净整洁。9.3尽量减少施工机械噪声危害。对于来自施工机械和运输车辆的施工噪音，为保护施工人员的健康，合理安排工作人员轮流操作机械。对施工时间加以严格控制，保护施工现场附近居民夜间休息。9.4水泥选用散装水泥，避免袋装水泥在施工过程中产生大量粉尘；9.5拌和设备应有较好的密封，或有防尘设备；9.6施工通道、拌和场等场所应经常洒水处理，保持水分，以免扬尘。10.效益分析10.1本工法质量控制易行，成孔质量更容易保证，不会产生塌孔，继续保持了传统锚8杆的优点。10.2本工法节省了不少的施工费用，经济效益显著。以十二冶西北分公司天水秦州热源厂项目部施工的支护工程为例，相比加工钢筋锚杆节省人工100个工日×150元/工日=15000元；钢管相比钢筋节约材料0.669kg/m×5.75×520×3000元/吨=6000元,累计节约费用约2.1万元。10.3本工法节能环保，没有污染，对周围生态化环境的影响降到最低，符合高效低耗、节能环保的要求，施工现场干净整洁。11.应用实例本工法成功地应用于天水市秦州热源厂项目工程。天水市秦州区热源厂工程位于天水市秦州区太京镇，南临天定高速。项目主要有锅炉房和煤库两个子项，煤库为连续两跨现浇混凝土排架单层工业厂房，平面尺寸：66×90.6m，高度22.15m，基础采用有限筏板基础，输煤廊部分基底标高-9.20m，考虑地表比±0.00低1m多，实际开挖支护深度约8m，属深基坑开挖。采用钢管锚杆喷射混凝土边坡支护，施工工期缩短，质量得到很好的控制，保证了安全和施工进度，取得了比较好的社会效益和经济效益。（图1：安装完钢管锚杆）（图2：喷浆机）编写单位：中色十二冶西北分公司