钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法.doc

钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法
钢管锚杆喷射混凝土边坡支护施工工法
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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.施工工艺流程与操作要点
5.1 工艺流程
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）

（支护立面图）

（支护剖面图）

（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，以便与时调整下层钢管锚杆的支护参数，保证边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钢管锚杆与注浆施工
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
1

5
钻孔班
16

2
技术负责人
1

6
注浆编网班
8

3
安全员
1

7
喷浆班
4

4
工长
1

8
制锚班
4

6.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
10m

按现场实际情况进行配置
2
注浆机
BW－150

3
喷射机
PZ-5B

4
搅拌机
JDY-350A

5
空气冲击钻

6
电焊机
13X1－500

7
切割机
GJ5Y-32

8
调直机
TQ4-14

7 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》（JGJ 120-2012）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
16.0
16.0
23
2.0
圆 砾
20.0
3.0
40
3.0
砂 岩
20.0
28.0
30
2.5
圆 砾
20.0
3.0
40
2.0
泥 岩
19.0
12.0
24
-
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
根据上述计算模型与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1.92>1.30， 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
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
8.0
1
8.0
1.6
1.5
DN40
10
网筋Φ6.5
@250×250，喷射混凝土厚度为8cm，强度为C20
2
6.0
1.6
1.5
DN40
3
5.0
1.6
1.5
DN40
4
4.0
1.6
1.5
DN40

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。
7.2.4喷射混凝终凝后，应喷水养护。
8.安全措施
8.1建立安全保证体系与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，要与时修理或更换处理。
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，保持施工现场卫生与时清理，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

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