钢花管注浆喷锚代替土钉墙施工技术的探讨.doc

钢花管注浆喷锚代替土钉墙施工技术的探讨摘要 :本文结合西安地铁一号线河车站施工实例 ,针对人工回填土地层软弱松散易失稳的特点 ,提出钢花管注浆加固回填土层的施工方法 ,并对施工工艺和流程进行了详细阐述该施工方法克服了土钉墙施工时存在的不利因素 ,极大地降低了施工风险 ,使深基坑开挖施工顺利完成关键词 :深基坑 ;开挖 ;支护1 前言随着城市轨道交通的飞速发展 ,越来越多的城市展开了地铁建设在地铁明挖车站施工中 ,车站主体基坑的支护形式直接决定着基坑的施工安全在基坑开挖过程中遇到城市垃圾土回填地层 ,传统的土钉墙支护技术很难进行土钉的成孔或锚入钢花管注浆喷锚技术利用冲击钢花管打入土体后注浆挂网喷射混凝土 ,既克服了在垃圾土回填地层中无法成孔置筋 (土钉 ),也有效地发挥了加筋 (钢花管 )和压力注浆加固土体稳定的作用 ,以达到稳定基坑的目的2 工程概况西安市地铁一号线河车站位于西安市河东岸、长乐东路南侧 ,东三环半坡立交的西南角 该车站为地下三层双柱三跨岛式车站 ,车站长度 134.6m, 标准段宽度约 21m,车站底板埋深约 22.31m, 顶板覆土厚度约 2.9m 车站采用明挖法施工 ,基坑围护采用放坡和地下连续墙结合的支护方案。

基坑上部约6.56m 范围内采用放坡开挖 ,坡度为 1:0.36, 采用土钉墙支护基坑开挖和土钉墙施工自上而下分段分层进行施工 ,边开挖工作面边修整边坡 在喷射第一层混凝土后 ,安设钻机钻孔或采用洛阳铲打孔 ,梅花形布置孔位 ,成孔后安设土钉钢筋 ,然后向孔内压注水泥浆 ,压注结束后绑扎钢筋网并喷射第二层混凝土土钉墙支护支护参数 (见图 1):边坡坡度 :1:0.36成孔直径 :120mm, 成孔角度 18° ;土钉钢筋 :长 6～ 8m、 Φ 14～Φ 22 的螺纹钢 ; 注浆压力 :0.4～ 0.6MPa;网片 :φ 8@150mm;喷射混凝土 :10cm 厚 C20 混凝土 ;3 钢花管注浆喷锚代替土钉墙原因在现场开挖基坑时发现 ,土钉支护范围内土层包括杂填土、粗砂层及卵石土 ,内含大量砖瓦碎块、 灰渣、石块、灰土、粗砂、粘性土等 ,成分复杂 ,结构松散不均按原设计施工时 ,人工洛阳铲打孔时 ,遇杂填土中砖瓦碎块、 灰渣石块时无法打入,遇砂层时坍孔又无法成孔 ;用机械钻孔时 ,遇杂填土中砖瓦碎块、灰渣石块等时极易卡钻 ,导致钻杆无法拔出 ,遇砂层时坍孔无法成孔根据现场条件 ,将边坡支护方案进行了优化 ,采用钢花管注浆替代土钉墙钢筋边坡支护方案解决土钉墙在垃圾回填土地层中不能顺利成孔的施工弊端。

4 钢花管注浆喷锚支护技术原理钢花管注浆喷锚支护作为土钉墙支护结构优化的一种方法 ,它的基本原理与土钉墙稳定土体的原理相似 即借助于钢花管注浆后锚固于土体内 ,挂网喷锚后成为一个整体 ,将滑动区所产生的拉力传到稳定区 ,进而提高土层的抗剪强度 ,且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力 ,产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动 ,达到稳定开挖面的目的 基坑土体开挖时所产生的不平衡主动区土压力通过混凝土面层和钢花管锚固体 ,最终均由钢花管锚杆承担 ,开挖边坡的基坑隆起及整体稳定性也最终通过钢花管对土体的加固来实现5 施工方法及工艺流程基坑开挖前先施做坡顶截水沟 ,在基坑四周地表修筑排水明沟 ,防止地表水渗流进基坑内 ,基坑开挖时 ,按照“分层开挖、分部支护、稳扎稳打、逐步成形”的原则 ,做好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个施工控制要点 ,基坑分 6 层开挖,并严格控制每层开挖高度 ,基坑第一、二层开挖高度为 1米,第三、四、五层开挖高度为 1.4 米每层土方按照“先中间成槽后向两边扩展” 的顺序开挖 (图 2)每层土方开挖完成后,首先采用小型机械或铲锹对坡面进行切削清坡 ,然后喷射20mm 厚第一层混凝土。

在上层钢花管锚固注浆完成 ,喷射砼强度达到设计强度的 70%以后 ,再进行下一层土方开挖 ,同时在基坑开挖防护过程中 ,充分考虑地下水对基坑稳定的影响因素 ,在基坑四角及中部每隔 20～ 30m 设置集水井 ,将在基坑内地下水流汇集于积水坑内 ,并及时采用抽水泵排出基坑外5.1 注浆钢花管施工工艺5.1.1 钢花管注浆喷锚施工流程如图 35.1.2 管材加工 :采用 φ 42 壁厚 3.5mm 钢管 ,管身布置梅花形注浆孔 ,入土端加工成桩尖状 ,注浆孔轴向间距 400mm,径向旋转 45 ?钻孔 ,孔径大小 6～ 8mm, 在钢花管尾部焊接钢筋加强箍 ,入土端加工成桩尖状 (如图 4 所示 )5.1.3 钢花管安装 :由于基坑内土层内为人工回填土 ,主要为砖瓦碎块、 灰渣、石块、灰土、黏性土等组成 ,成分复杂 ,结构松散 ,直接采用冲击锤顶入钢花管施工难度较大 ,钢花管入土长度、 角度、间距也无法满足设计要求和允许偏差 ,施工时按照钢花管设计角度及布置间距 ,采用潜孔钻机成孔 ,然后采用冲击气锤将钢花管冲击顶进到孔内5.1.4 注浆 :采用低压慢灌工艺纯压式灌浆 ,注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净。

注浆材料采用水泥净浆 ,水泥为 P.O42.5 硅酸盐水泥 ,水灰比为 0.5:1(重量比 ),浆体中掺入早强剂 ,制浆搅拌机采用 JJS-2×200L 立式搅拌机 ,浆液密度测定采用 NJ-1 型泥浆比重计 ,注浆采用 BW-200 注浆泵 ,灌浆压力达到 0.4MPa~0.6MPa 压力 ,并稳压 3min~5min 时间 ,即可停止注浆5.2 喷锚支护施工工艺5.2.1 铺设 φ8 钢筋网 ,采用焊接搭接 ,焊接长度不小于钢筋直径的 10 倍 ,钢筋网格误差不得大于± 10mm, 并且与加强钢筋和钢花管尾部焊接牢固 ,钢筋网与钢花管通过井字加强钢筋采用焊接连接5.2.2 喷射细石 C20 混凝土至设计厚度 ,厚度控制可用锚杆头或插入标桩进行 ,喷射混凝土必须加入速凝剂 ,提高喷砼早期强度和减少回弹量5.2.3 上层喷锚完成 3d 后 ,可进行下一层开挖喷锚作业 ,按此循环 ,直到坑底标高5.2.4 喷锚完成后 7d 内应对喷锚面混凝土进行养护5.3 施工质量控制5.3.1 施工前制定详细的施工方案和应急预案 ,规避施工中出现涌水、边坡失稳等风险 ,同时做好地表的截排水措施 ,防止地表水渗入基坑 ,做好基坑防雨水措施和基坑内排水工作。

5.3.2 基坑开挖避免出现超挖大刷 ,开挖接近边坡位置0.5 米范围时 ,采用人工进行坡面修整 ,并采用喷射砼及时对坡面进行封闭5.3.3 钢花管入土长度、打入土角度和布置间距严格按照施工蓝图操作 ,施工过程中如碰到回填土层强度不一 ,冲气锤无法打入钢花管时 ,需调整管距重新打入钢花管 ,并采取补强措施5.3.4 管内压浆是整个施工工艺的关键控制工序 ,压浆效果直接影响到边坡的稳定注浆水泥选用正规厂家生产合格的 P.O42.5R 普通硅酸盐水泥 ,水泥浆液配制采用过秤计量 ,计量误差控制在 5%范围内 ,拌制好的水泥浆倒入浆池时 ,采用过滤网过滤 ,避免粗粒凝团进入注浆管 ,造成注浆管堵塞 ,注浆过程中对注浆量和注浆压力进行双控 ,考虑到垃圾回填土未经压实 ,结构松散 ,注浆压力控制在 0.4MPa~0.6MPa,注浆量按照11.3-30.7L/m 进行控制 ,实际操作中 ,如出现冒浆、 跑浆等异常现象 ,立即停止压浆 ,查明原因后 ,采用减少注浆压力、改换浓浆或间歇式注浆等办法处理5.3.5 钢花管采用抗拉试验检测承载力 ,同一条件下 ,试验数量不宜少于钢花管总数的 1%,且不应少于 3 根。

5.3.6 墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测 ,钻孔数宜每100 平方米墙面积一组 ,每组不应少于 3 点5.3.7 做好基坑围护结构的监控量测工作 ,量测结果及时整理、分析6 钢花管注浆喷锚支护加固效果分析河车站基坑采用钢花管喷锚注浆对边坡进行加固防护 ,一方面增加了边坡自身防护能力 ,钢花管替代钢筋土钉 ,其抗拉强度大大增强 ,这是不言而喻的 ;另一方面注浆钢花管在松散回填土体中起到加筋和固结作用 ,改善了边坡的受力状态 ,大大提高了深基坑边坡的稳定性 ,在整个施工过程中 ,边坡一直处于稳定状态 ,从未出现边坡侧移、开裂现象7 结语人工回填土未经压实 ,结构松散不均 ,成分复杂力学性能差,遇水极易失稳 ,通过西安地铁一号线河车站工程实践证明 ,在回填土层进行深基坑开挖时 ,采用钢花管注浆喷锚支护不仅解决了土钉墙在人工回填土层中不能顺利成孔的难题 ,而且充分发挥了钢花管注浆在加固土体方面的优点 ,达到稳定基坑的目的 ,大大降低了施工风险参考文献[1]GB50157-2003, 地铁设计规范 [S].[2]TB10204-2002, 铁路隧道施工规范 [S].[3] 王梦恕 .地下工程技术通论 [M]. 合肥 :安徽教育出版社,2004.[4] 关宝树 .隧道工程设计要点集 [M]. 北京 :人民交通出版社,2003.[5]JGJ120-99,建筑基坑支护技术规程 .。