基坑支護(hù)工程是隨著我國(guó)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較新類型的巖土工程,發(fā)展至今,量多面廣的基坑工程已經(jīng)成為城市巖土工程的主要內(nèi)容之一。典型基坑工程可以是由地面向下開挖的一個(gè)地下空間,基坑周圍一般為垂直的擋土結(jié)構(gòu);娱_挖是基礎(chǔ)和地下工程施工中一個(gè)古老的傳統(tǒng)課題,同時(shí)又是一個(gè)綜合性的巖土工程難題,既涉及土力學(xué)中典型強(qiáng)度與穩(wěn)定問題,又包含了變形問題,同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用。對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策的研究,進(jìn)入九十年代后已逐步完善,廣州、深圳、上海、武漢等地開始著手編制深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的有關(guān)法規(guī)。
基坑工程一般位于城市中,地質(zhì)條件和周邊環(huán)境條件復(fù)雜,有各種建筑物、構(gòu)筑物、管線等,一旦失事就會(huì)造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此,在基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)和施工過程中,一定要做到以下幾點(diǎn):
對(duì)地質(zhì)條件和周邊環(huán)境進(jìn)行充分考察,根據(jù)周邊環(huán)境的要求制定出經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案,并據(jù)此提出支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和鄰近地層的垂直沉降標(biāo)準(zhǔn);
基坑設(shè)計(jì)階段,要根據(jù)基坑所在場(chǎng)地的工程地質(zhì)報(bào)告、土工試驗(yàn)結(jié)果、原位標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果、土層含水量、區(qū)域地層參數(shù)的取值經(jīng)驗(yàn)等綜合選;
在分析支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形時(shí),應(yīng)充分考慮施工的每一階段支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和外面荷載的變化,同時(shí)要考慮施工工藝的變化,挖土次序和位置的變化,支撐和留土?xí)r間的變化等;
基坑設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到在基坑施工過程中還會(huì)遇到很多設(shè)計(jì)階段難以預(yù)測(cè)到的問題,因此,設(shè)計(jì)人員應(yīng)密切和施工人員聯(lián)系,全面把握施工進(jìn)展?fàn)顩r,及時(shí)處理施工中遇到的意外情況;
基坑施工過程中應(yīng)該制定完備的監(jiān)測(cè)方案,監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)及時(shí)總結(jié),一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)施工等方面及時(shí)反映,以便分析異常原因,及時(shí)提出解決方法;
基坑工程的施工必須完全按照設(shè)計(jì)文件的要求去做,需要變更施工工藝和施工順序應(yīng)提前向設(shè)計(jì)人員提出,設(shè)計(jì)人員重新計(jì)算分析許可后方可進(jìn)行變更。
由于各工程場(chǎng)地的地質(zhì)、環(huán)境條件千差萬別,在每個(gè)深基坑工程設(shè)計(jì)施工的具體技術(shù)方案的制定中,必須因地制宜,切不可生搬硬套。
土層錨桿施工工藝
(一)施工準(zhǔn)備
1.材料
(1) 預(yù)應(yīng)力桿體材料宜選用鋼絞線、高強(qiáng)度鋼絲或高強(qiáng)螺紋鋼筋。當(dāng)預(yù)應(yīng)力值較小或錨桿長(zhǎng)度小于20m時(shí),預(yù)應(yīng)力筋也可采用 II 級(jí)或 III 級(jí)鋼筋。
(2) 水泥漿體材料:水泥應(yīng) 普通硅酸鹽水泥,必要時(shí)可采用抗硫酸鹽水泥,不得使用高鋁水泥。細(xì)骨料應(yīng)選用粒徑小于2mm的中細(xì)砂。采用符合要求的水質(zhì),不得使用污水,不得使用PH值小于4的酸性水。
(3) 塑料套管材料:應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞,具有抗水性和化學(xué)穩(wěn)定性,與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應(yīng)。
(4) 隔離架應(yīng)由鋼、塑料或其它桿體無害的材料制作,不得使用木質(zhì)隔離架。
(5) 防腐材料:在錨桿服務(wù)年限內(nèi),應(yīng)保持其耐久性,在規(guī)定的工作溫度內(nèi)或張拉過程中不開裂、變脆或成為流體,不得于相鄰材料發(fā)生不良反應(yīng),應(yīng)保持其化學(xué)穩(wěn)定性和防水性,不得對(duì)錨桿自由段的變形產(chǎn)生任何限制。
2.作業(yè)條件
(1) 在錨桿施工前,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、土層條件和環(huán)境條件,合理選擇施工設(shè)備、器具和工藝方法。
(2) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和機(jī)器設(shè)備的規(guī)格、型號(hào),平整出保證安全和足夠施工的場(chǎng)地。
(3) 施工前,要認(rèn)真檢查原材料型號(hào)、品種、規(guī)格及錨桿各部件的質(zhì)量,并檢查原材料和主要技術(shù)性能是否符合設(shè)計(jì)要求。
(4) 工程錨桿施工前,宜取兩根錨桿進(jìn)行鉆孔、注漿、張拉與鎖定的試驗(yàn)性作業(yè),考核施工工藝和施工設(shè)備的適應(yīng)性。
(二)操作工藝
1.鉆孔
(1) 鉆孔前,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土層條件,定出孔位,做出標(biāo)記。
(2) 作業(yè)面場(chǎng)地要平坦、堅(jiān)實(shí)、有排水溝,場(chǎng)地寬度大于4m。
(3) 鉆機(jī)就位后,應(yīng)保持平穩(wěn),導(dǎo)桿或立軸與鉆桿傾角一致,并在同一軸線上。
(4) 鉆進(jìn)用的鉆具,可采用地質(zhì)部門使用的普通巖芯鉆探的鉆頭和管材系列。鉆孔設(shè)備可根據(jù)土層條件選擇專門錨桿鉆機(jī)或地質(zhì)鉆機(jī)。
(5) 根據(jù)土層條件可選擇巖芯鉆進(jìn),也可選擇無巖芯鉆進(jìn);為了配合跟管鉆進(jìn),應(yīng)配備足夠數(shù)量的長(zhǎng)度為0.5-1.0m的短套管。
(6) 在鉆進(jìn)過程中,應(yīng)精心操作,精神集中,合理掌握鉆進(jìn)參數(shù),合理掌握鉆進(jìn)速度,防止埋鉆、卡鉆等各種孔內(nèi)事故。一旦發(fā)生孔內(nèi)事故,應(yīng)爭(zhēng)取一切時(shí)間盡快處理,并備齊必要的事故打撈工具。
(7) 鉆孔完畢后,用清水把孔底沉渣沖洗干凈,直至孔口清水返出。
2.錨桿桿體的組裝與安放
(1) 按設(shè)計(jì)要求制作錨桿,為使錨桿處于鉆孔中心,應(yīng)在錨桿桿件上安設(shè)定中架或隔離架(粗鋼筋桿體沿軸線方向每隔1.0-2.0m設(shè)置一個(gè)定中架,鋼絞線或鋼絲束每隔1.0-1.5m設(shè)置一個(gè)隔離架)。
(2) 錨桿鋼筋或鋼絲平直、順直、除油除繡。桿體自由段應(yīng)用塑料布或塑料管包扎,與錨固體連接處用鉛絲綁扎。
(3) 安放錨桿桿體時(shí),應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎,注漿管宜隨錨桿一同放入孔內(nèi),管端距孔底為50-100mm,桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致,安好后使桿體始終處于鉆孔中心。
(4) 若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌,應(yīng)重新透孔、清孔,直至能順利送入錨桿為止。
3.注漿
(1) 注漿材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定,一般宜選用水泥:砂=1:1-1:2,水灰比0.38-0.45的水泥砂漿或水灰比0.40-0.45的純水泥漿,必要時(shí)可加入一定量的外加劑或摻合料。
(2) 漿液應(yīng)攪拌均勻,過篩,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完,注漿管路應(yīng)經(jīng)常保持暢通。
(3) 常壓注漿采用砂漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底,再由孔底返出孔口,待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí),可停止注漿。
(4) 漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿,注漿量不得小于計(jì)算量,其充盈系數(shù)為1.1-1.3。
(5) 注漿時(shí),宜邊灌注邊拔出注漿管。但應(yīng)注意管口應(yīng)始終處于漿面以下,注漿時(shí) 應(yīng)隨時(shí)活動(dòng)注漿管,待漿液溢出孔口時(shí)全部拔出,
(6) 拔出套管,拔管時(shí)應(yīng)注意鋼筋有無被帶出的情況,否則應(yīng)再壓進(jìn)去直至不帶出為止,再繼續(xù)拔管。
(7) 注漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈,并保護(hù)好。
4.張拉與鎖定
(1) 按設(shè)計(jì)和工藝要求安裝好腰梁,并保證各段平直,腰梁與擋墻之間的空隙要緊貼密實(shí),并安裝好支承平臺(tái)。
(2) 錨桿張拉前至少先施加一級(jí)荷載(即1/10的錨拉力),使各部緊固伏貼和桿體完全平直,保證張拉數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
(3) 錨固體與臺(tái)座砼強(qiáng)度均大于15MPa時(shí)(或注漿后至少有7天的養(yǎng)護(hù)時(shí)間),方可進(jìn)行張拉。
(4) 錨桿張拉至1.1-1.2設(shè)計(jì)軸向拉力值時(shí)Nt,土質(zhì)為砂土?xí)r保持10min,為黏性土?xí)r保持15min,然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定作業(yè)。錨桿張拉荷載分級(jí)觀測(cè)時(shí)間遵守下表的規(guī)定。
(5) 錨桿鎖定工作,應(yīng)采用符合技術(shù)要求的錨具(略)。
張拉荷載分級(jí)
觀測(cè)時(shí)間(min)
砂質(zhì)土
黏性土
0.1Nt
5
5
0.25Nt
5
5
0.50Nt
5
5
0.75Nt
5
5
1.0Nt
5
10
1.1-1.2Nt
10
15
鎖定荷載
10
10
(6) 錨桿鎖定后,若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時(shí),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
4.土層錨桿防腐
(1) 錨桿錨固段的防腐處理
1) 一般腐蝕環(huán)境中的永久錨桿,其錨固段內(nèi)桿體可采用水泥漿或砂漿封閉防腐,但桿體周圍必須有2.0CM厚的保護(hù)層。
2) 嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中的永久錨桿,其錨固段內(nèi)桿體宜用紋管外套,管內(nèi)孔隙用環(huán)氧樹脂水泥漿或水泥砂漿充填,套管周圍保護(hù)層厚度不得小于1.0CM。
3) 臨時(shí)性錨桿錨固段桿體應(yīng)采用水泥漿封閉防腐,桿體周圍保護(hù)層厚度不得小于1.0CM。
(2) 錨桿自由段的防腐處理
1) 永久性錨桿自由段內(nèi)桿體表面宜涂潤(rùn)滑油或防腐漆,然后包裹塑料布,在塑料布面再涂潤(rùn)滑油或防腐漆,最后裝入塑料套管中,形成雙層防腐。
2) 臨時(shí)性錨桿的自由段桿體可采用涂潤(rùn)滑油或防腐漆,再包裹塑料布等簡(jiǎn)易防腐措施。
(3) 外露錨桿部分的防腐處理
1) 永久性錨桿采用外露頭時(shí),必須涂以瀝青等防腐材料,再采用混凝土密封,外露鋼板和錨具的保護(hù)層厚度不得小于2.5CM。
2) 永久性錨桿采用盒具密封時(shí),必須用潤(rùn)滑油填充盒具的空隙。
3) 臨時(shí)性錨桿的錨頭宜采用瀝青防腐。
(三)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
1.保證項(xiàng)目
(1) 錨桿工程所用原材料、鋼材、水泥漿、水泥砂漿標(biāo)號(hào)必須符合設(shè)計(jì)要求。
(2) 錨固體的直徑、標(biāo)高、深度和傾角必須符合設(shè)計(jì)要求。
(3) 錨桿的組裝和安放必須符合《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(CECS22:90)的要求。
(4) 錨桿的張拉、鎖定和防銹處理必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的要求。
(5) 土層錨桿的試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的規(guī)定。
2.基本項(xiàng)目
(1)水泥、砂漿及接駁器必須經(jīng)過試驗(yàn),并符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的要求,有合格的試驗(yàn)資料。
(2)在進(jìn)行張拉和鎖定時(shí),臺(tái)座的承壓面應(yīng)平整,并與錨桿的軸線方向垂直。
(3)進(jìn)行基本試驗(yàn)時(shí),所施加最大試驗(yàn)荷載(QMAX)不應(yīng)超過鋼絲、鋼絞線、鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8倍。
(4)基本試驗(yàn)所得的總彈性位移應(yīng)超過自由段理論彈性伸長(zhǎng)的80%,且小于自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)。
3.允許偏差
(1)錨桿水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50MM,垂直方向孔距誤差不應(yīng)大于100MM。
(2)鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于錨桿長(zhǎng)度的3%。
(3)錨桿孔深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,也不宜大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的1%。
(4)錨桿錨頭部分的防腐處理應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
(四)施工注意事項(xiàng)
1. 避免工程質(zhì)量通病
(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土層條件,認(rèn)真編制施工組織設(shè)計(jì),選擇合理的鉆進(jìn)方法,認(rèn)真操作,防止發(fā)生鉆孔坍塌、掉塊、涌砂和縮徑,保證錨桿順利安插和順利灌注。
(2) 按設(shè)計(jì)要求正確組裝錨桿,正確綁扎,認(rèn)真安插,確保錨桿安裝質(zhì)
(3) 按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制水泥漿水泥砂漿配合比,掌握攪拌質(zhì)量,并使注漿設(shè)備和管路處于良好工作狀態(tài)。
(4) 根據(jù)所用錨桿類型正確選用錨具,并正確安裝臺(tái)座和張拉設(shè)備,保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
2. 主要安全技術(shù)措施
(1) 施工前應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)交底,施工中應(yīng)明確分工,統(tǒng)一指揮。
(2) 各種設(shè)備應(yīng)處于完好狀態(tài)。
(3) 張拉設(shè)備應(yīng)牢靠,試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采取防范措施,防止夾具飛出傷人。
(4) 注漿管路應(yīng)暢通,防止塞泵、塞管。
(5) 機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部位應(yīng)有安全防護(hù)裝置。
(6) 電器設(shè)備應(yīng)設(shè)接地、接零,并由持證人員安裝操作,電纜、電線必須架空。
(7) 施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)戴安全帽,操作人員應(yīng)精神集中,遵守有關(guān)安全規(guī)程。
(8) 錨桿鉆機(jī)應(yīng)安設(shè)安全可靠的反力裝置。
(9) 在有地下承壓水地層鉆進(jìn),孔口必須設(shè)置可靠的防噴裝置,一旦發(fā)生漏水涌砂時(shí)能及時(shí)封住孔口。
(10)錨桿各條鋼筋的連接要牢靠,嚴(yán)防在張拉時(shí)發(fā)生脫扣現(xiàn)象。
3. 產(chǎn)品保護(hù)
(1) 施工時(shí),應(yīng)注意保護(hù)定位標(biāo)準(zhǔn)樁,軸線引樁,水準(zhǔn)樁,防止碰撞位移。
(2) 夜間施工時(shí),應(yīng)合理安排施工順序,有足夠的照明設(shè)施,防止配合比不準(zhǔn)確。
(3) 錨桿的非錨固段及錨頭部分要及時(shí)作防腐處理,永久性錨桿必須進(jìn)行雙層防腐,臨時(shí)性錨桿可采用簡(jiǎn)單防腐。
土層錨桿工程
《人防工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBJ134—90)
第一節(jié) 一般規(guī)定
1. 當(dāng)基坑開挖不能放坡時(shí),可采用土層錨桿支護(hù)。
2. 土層錨桿施工前,應(yīng)確定基坑支護(hù)所承受的荷載、錨桿的布置、錨桿承載能力、錨桿穩(wěn)定性、錨固段長(zhǎng)度、直徑和落桿直徑等。
第二節(jié) 鉆孔
1. 鉆孔方法和機(jī)具的選擇,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)場(chǎng)情況等因素確定。宜采用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。當(dāng)在孔隙率大、含水量低的土層中鉆孔時(shí),可采用沖擊式鉆機(jī)時(shí)。當(dāng)在呈非浸水狀態(tài)的黏土、粉質(zhì)黏土、砂土等土層中鉆孔時(shí),可采用旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆孔機(jī)。
2. 鉆孔應(yīng)符合下列條件:
A. 在注漿完成前,鉆孔不得坍塌;
B. 鉆孔時(shí)不應(yīng)采用膨潤(rùn)土循環(huán)泥漿護(hù)壁;
C. 錨固段應(yīng)進(jìn)行局部擴(kuò)孔,并應(yīng)深至土體主動(dòng)滑動(dòng)面5米以外;
D.鉆孔的垂直允許偏差不宜超過孔深的20%;
第三節(jié) 錨桿
1. 鋼筋錨桿應(yīng)除銹,并應(yīng)作防腐處理。鋼絞線錨桿錨固段的油脂應(yīng)清除。
2. 錨桿布置應(yīng)符合下列要求:
A. 最上層錨桿的錨固段的上覆土層厚度不應(yīng)少于3米;
B. 錨桿上下層的間距宜為1.5~3.0米,同層錨桿的間距宜為1.0~2.5米;
C. 斜錨桿的傾角宜為15°~45°。
3. 錨桿安裝應(yīng)符合下列要求:
A. 錨桿應(yīng)安置于鉆孔中心;
B. 在錨桿表面上應(yīng)設(shè)置定位器。定位器的間距,在錨固段宜為2米,在自由段宜為2.5~3.0米。
4. 根據(jù)基坑土的性質(zhì)、開挖深度等,可對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力,其數(shù)值宜為設(shè)計(jì)荷載的70%~80% 。
第四節(jié) 注漿
1. 土層錨桿注漿可采用水泥漿或水泥砂漿。水泥宜采用普通硅酸鹽水泥。當(dāng)?shù)叵滤懈g性時(shí),應(yīng)在水質(zhì)化驗(yàn)后,確定注漿材料。
2. 水泥漿的水灰比宜為0.45~0.5;水泥砂漿的灰砂比宜為1:0.5~1:1;水泥漿宜摻加0.3%的木質(zhì)素磺酸鈣外加劑。
3. 錨固段注漿必須飽滿密實(shí)。宜采用二次注漿,注漿壓力宜大于2MPA。
4. 注漿管制作應(yīng)符合下列要求:
A. 當(dāng)采用一次注漿時(shí),注漿管長(zhǎng)度應(yīng)比錨桿長(zhǎng)度長(zhǎng)500毫米;當(dāng)采用二次注漿時(shí),二次注漿管長(zhǎng)度應(yīng)比一次注漿管長(zhǎng)度短500毫米;
B. 注漿管接頭宜采用外縮節(jié),注漿管與錨桿應(yīng)固定;
C. 注漿管管口1.0~1.5米長(zhǎng)度內(nèi)宜作成梅花管,其孔眼間距宜為100~120毫米。
第五節(jié) 張拉錨固
1. 當(dāng)土層內(nèi)錨固段的漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,土層錨桿方可張拉固定。
2. 錨桿應(yīng)進(jìn)行抗拉性能試驗(yàn),其數(shù)量宜為總數(shù)的2%,且不應(yīng)少于2根。
3. 錨桿進(jìn)行抗拉性能抽檢時(shí),加載宜按設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%、120%依次進(jìn)行,直至達(dá)到極限荷載。
第六節(jié) 工程驗(yàn)收
1. 土層錨桿施工后,應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn),驗(yàn)收試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不應(yīng)少于錨桿總數(shù)的5%,且不應(yīng)少于3根。
2. 土層錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)設(shè)備,宜采用傳心式千斤頂。
3. 進(jìn)行土層錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí),加載宜按設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%、120%依次進(jìn)行。