毕业论文-超深基坑垂直喷锚支护施工技术研究40216.doc
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1、信阳师范学院华锐学院信阳师范学院华锐学院 本科毕业论文本科毕业论文 专 业 土木工程 年 级 2008 级土木工程 1 班 姓 名 刘同江 论文题目 超深基坑垂直喷锚支护施工技术研究 指导教师 职称 2012 年 5 月 10 日 学号: 20087091031 目目 录录 摘摘 要要.1 关键词关键词.1 AbstractAbstract.1 KeyKey WordsWords1 引言引言1 1.1.基坑支护基坑支护.2 1.1 基坑支护结构的分类 .2 1.2 基坑支护的种类 .2 2.2.锚杆的构造及分类锚杆的构造及分类.4 2.1 锚杆的构造 .4 2.2 锚杆的分类 .4 3.3.锚
2、杆的设计锚杆的设计4 3.1 锚杆的布置设计 .4 3.2 锚杆的整体稳定性 .5 4.4.喷锚支护喷锚支护.5 4.1 喷锚支护的含义 .5 4.2 喷锚支护的发展历程 .5 4.3 喷锚支护的特点和适用范围 .6 4.4 喷锚支护的施工工艺 .7 4.5 喷锚支护施工方法 .7 5.5.垂直喷锚支护施工案例垂直喷锚支护施工案例.8 5.1 工程概况及工程地质条件.8 5.2 支护方案的选择 .9 5.3 施工要点 11 5.4 支护工程造价比较12 6.6.喷锚支护监理控制概要喷锚支护监理控制概要12 6.1 监理依据 .12 6.2 监理控制要点12 6.3 确保基坑支护的施工质量 13
3、 6.4 注意地下水或水患的影响 14 6.5 推行信息化施工 14 6.6 加强对基坑的管理 15 参考文献参考文献16 1 超深基坑垂直喷锚支护施工技术研究超深基坑垂直喷锚支护施工技术研究 学生姓名:刘同江 学号:20087091031 土木工程系 土木工程专业 指导老师: 职称: 摘 要:伴随着我国国民经济日益蓬勃发展,建筑向着大型化、高层化快速发 展,大量大型建筑、高层建筑拔地而起,日益增多。众所周知,任何建筑都必须 有一个好的基础,对大型高层、超高层建筑来讲,这点尤为重要。于是深基坑的 施工安全技术的重要性日益凸显。本文主要阐述基坑支护、锚杆、喷锚支护的情 况。最后结合在施工场地狭窄
4、、周围紧邻已有建筑物的深基坑,论述采用垂直喷 锚支护技术的施工方法、施工要点以及这种施工方法的可行性和经济性。同时讲 述在基坑喷锚支护时的监理情况而更好地保证工程质量。 关键词:基坑支护;锚杆;喷锚支护;高层建筑 ;场地狭窄 Abstract:With the national economy vigorous developing in China,Building rapidly developing toward large-scale and top.Not only large construction but also high-rise buildings are increas
5、ing.As is known to all,any building must have a good base especially for large high-rise and tall building.So construction safe of the deep foundation pit technology growing highlights importance .This article mainly elaborates the foundation pit supporting,anchor rod,hotcrete and rock bolt support.
6、Finally the article will discuss the vertical illustr technology used in the construction site existing buildings deep foundation and around the narrow space,From the example not only can we discover convenient and economy of this construction method,but also we can understand the main point of this
7、 construction method.At the same time I will tell supervision of the illustr situation to ensure the quality of the project. Key Words:Foundation pit supporting,Anchor rod,shotcrete and rock bolt support anchor ,High-rise buildings,arrow space 2 引言引言 随着社会的进步,经济的发展,高层建筑日益增多。目前,我国国民经济日 益蓬勃发展,建筑正向着大型化、
8、高层化快速发展,大量大型建筑、高层建筑拔 地而起,日益增多。随着高层建筑的不断建设,高层建筑的基坑的支护施工技术 就越加凸显其重要性。基坑支护施工是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安 全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施的施工。而在狭小场地 已有建筑超深基坑支护中,采用垂直喷锚支护施工技术方便经济值得我们研究。 1.1.基坑支护基坑支护 1.11.1 基坑支护结构的分类基坑支护结构的分类 常见的基坑支护结构主要有放坡开挖及简易支护,悬臂式支护结构,拉锚式 支护结构,内支撑支护结构,重力式支护结构,土钉墙支护结构,锚杆支护结构, 其他形式支护结构。 1.21.2 基坑支护的种类基
9、坑支护的种类 1.2.1 放坡开挖及简易支护 放坡开挖即通过合理选择基坑边坡实现无支护开挖,并保证开挖过程中边坡 稳定性,包括坡面自立性及边坡整体稳定性的一种基坑开挖方法。适用于地基土 质较好,开挖深度不深,以及施工现场周围场地开阔,无重要建筑物,只求稳定, 无严格位移控制要求的工程。放坡开挖过程中,为增加基坑边坡稳定性,减少挖 土方量, 有时亦采用简易支护。 1.2.2 悬臂式支护结构 悬臂式支护结构是指未加任何支撑或锚杆,仅靠嵌入基坑底下一定深度的岩 土体来平衡上部地面超载、主动土压力及水压力的支护结构。其作用机理是利用 基坑面以下的被动土压力来维持支护体系平衡,依靠桩足够的嵌入深度和结构
10、的 抗弯能力来维持整体稳定及结构安全。广义上讲,一切没有支撑和锚固的支护结 构均属于悬臂式支护结构,这里仅指没有内撑和锚固的板桩墙、排桩墙及地下连 续墙支护结构。此类支护结构形式主要用于土质条件较好、基坑深度不大及对基 坑水平位移要求不太严格的基坑,开挖深度一般不宜大于 10 m。 1.2.3 拉锚式支护结构 拉锚式支护结构由支护体系和锚固体系组成,支护体系常采用钢筋混凝土和 3 地下连续墙形式,锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。其作用机理是利用 围护结构的承载力和锚的支承力来保持支护体系的稳定。锚杆式适用于砂土地基 或粘土地基,常用于深度及规模不大的基坑或悬臂支护结构的抢险工程中。地面
11、拉锚式一般用于规模较大的深基坑、邻近有建筑物或重要管线而不允许有较大变 形的基坑,及不允许设内支撑或设内支撑不经济等情况。 1.2.4 内支撑支护结构 内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分构成。支护结构体系常用 钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙形式,内撑体系可用水平支撑与斜撑。该支护结 构适用面广,适用于各种土层和不同的基坑深度。 1.2.5 重力式支护结构 重力式挡土支护结构是由重力式挡土墙延伸和发展而来,主要以自身重力来 维持支护结构在侧压力作用下的稳定工程中常用水泥土重力式支护结构,其作用 机理是把散土通过水泥裹合形成有较好强度的整体“墙” ,限制“墙 ”后主体的 移动。该结构适用于
12、开挖深度较浅的工程,若作为软土的支护结构,深度一般不 宜大于 6m,若用于非软土基坑的支护,则深度可达 10m。 1.2.6 土钉墙支护结构 土钉墙支护结构是由密集的土钉群、被加固的土体及喷射混凝土面层形成支 护体系。其作用机理可理解为在基坑边坡中设置土钉,形成加筋土重力式挡墙, 从而起到挡土作用。适用于基坑坑壁安全等级宜为二级、三级的非软土场地,地 下水位以上或经人工降水后的人工填土、黏性土和弱胶结砂土的基坑支护或边坡 加固;土钉墙宜用于深度不大于 12m 的基坑支护或边坡加固。 1.2.7 锚杆支护结构 锚杆支护是一种岩土主动加固的稳定技术,其作用机理是将锚杆一端锚入稳 定的岩土体中,另一
13、端与各种形式的支护结构连接,将支护结构和其他结构所承 受的荷载通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上,再由锚固体将传来的荷载 分散到周围稳定的土层中去。适用于黏性土、粉土及沙土层中等。 1.2.8 其他形式支护结构 其他形式支护结构主要有门架式支护结构、拱式组合型支护结构、沉井支护 结构、加筋水泥土墙支护结构、冻结法支护结构、(半)逆作法拱墙支护结构等。 支护形式多种多样,支护方法亦数不胜数,常见的支护方法主要有: 放坡开挖、 4 钢板桩、钢筋混凝土板桩、排桩支护、地下连续墙、锚杆或喷锚支护、土钉墙支 护、SMW 工法、桩锚联合支护、拱圈支护、逆作法支护、高压旋喷桩、内撑式支 护、水泥土深层搅
14、拌桩支护、冻结法支护、加筋水泥土墙等。 2.2.锚杆的构造及分类锚杆的构造及分类 2.12.1 锚杆的构造锚杆的构造 锚杆由锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉杆、锚固体、锚底 板座等组成。 锚杆根据主滑动面,分为自由段和锚固段。自由段的作用是将锚头所承受的 荷载传递到锚固段去;锚固段处于稳定土层中,通过与土层的紧密接触将锚杆所 承受的荷载分布到周围土层中。锚固段是承载力的主要来源,锚头的位移主要取 决于自由段。 2.22.2 锚杆的分类锚杆的分类 锚杆按锚固体形态可分为圆柱型锚杆、端部扩大头型锚杆和连续球体型锚杆。 圆柱型锚杆是国内外早期开发的一种锚杆形式。圆柱锚杆工艺简单,依靠锚
15、固体与周围土层的摩阻力来传递荷载,适用于较密实的砂土、粉土和坚硬的黏性 土体,而对于软弱黏土,往往难于满足设计拉力值的要求。 端部扩大型锚杆施工时,可用爆炸或叶片切削两种方法进行扩孔,灌满浆后, 便在端部形成扩大体。锚杆依靠锚固体与土体间的摩阻力及扩大头处土体承压面 的端承力来传递荷载。故在相同锚固长度的条件下,端部扩大头型锚杆的承载力 远比圆柱型锚杆大。它适用于软弱黏土层和一般圆柱型锚杆受毗邻地界限制锚固 长度不足的情况。 连续球体型锚杆利用设于非锚固段与锚固段交界处的密封装置和带许多环圈 的套管,可对锚固段进行高压灌浆处理。它适用于淤泥、淤泥质黏土地层或要求 较高的锚固力的情况。 3.3.
16、锚杆的设计锚杆的设计 3.13.1 锚杆的布置设计锚杆的布置设计 3.1.1 锚杆的层数 锚杆层数取决于支护结构的截面和所承受的荷载,要考虑挖土后未做锚杆时 5 支护结构所能承受的最大弯矩。锚杆层数越多则工期越长,必须与支护结构综合 考虑确定。 为了不致引起地面隆起,最上面锚杆的上面要有足够的覆土厚度。该覆土厚 度通过计算确定,覆土厚度不应小于 4m。 3.1.2 锚杆的水平间距 锚杆的水平间距取决于支护结构所承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。 在支护结构荷载一定的情况下,锚杆水平间距越大,每根锚杆承受的拉力也越大, 因此需要计算确定。另外,锚杆的水平间距越小,锚杆有可能会互相影响,使单
17、根锚杆的承载力降低。锚杆一般间距不小于 1.5m,也不大于 4m。 3.1.3 锚杆的倾角 锚杆倾角的大小影响锚杆水平分力与垂直力的比例,也影响着锚杆锚固段与 非锚固段的划分,还对锚杆的整体稳定性和施工是否方便产生影响。根据工程经 验,锚杆的倾角一般不宜小于 13,不大于 45,通常 15到 35。 3.23.2 锚杆的整体稳定性锚杆的整体稳定性 进行锚杆设计时,不仅要研究土层锚杆的承载力,而且要研究支护结构与土 层锚杆所支护土体的稳定性,以保证在使用期间土体不产生滑动失稳。 锚杆的稳定性,分为整体稳定性和深部破裂面稳定性两种。整体失稳时,土 层滑动面在支护结构的下面,由于土层的滑动,使支护结
18、构和土层锚杆失效而整 体失稳。 4.4.喷锚支护喷锚支护 4.14.1 喷锚支护的含义喷锚支护的含义 喷锚支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式。它是喷射混凝 土、锚杆、钢筋网联合支护的简称,作为一种先进的支护加固技术,在岩土质高 边坡和大跨度地下工程,特别是在不良地质条件下,国内外已进行了广泛而成功 的应用。喷锚网支护,是通过在岩土体内施工一定长度和分布的锚杆,与岩土体 共同作用形成复合体,弥补岩土体强度不足并发挥锚拉作用,使岩土体自身结构 强度潜力得到充分发挥,保证边坡的稳定。坡面设置钢筋网喷射混凝土,起到约 束坡面变形的作用,使整个坡面形成一个整体。 4.24.2 喷锚支护的发
19、展历程喷锚支护的发展历程 6 翻开锚固工程技术的发展史我们可以看到,在与岩土有关的工程中,它的应 用可以追溯到 20 世纪初。据文件记载,19101911 年期间,美国已首先在煤矿 巷道和其他岩石矿山中应用锚杆支护顶板。此后,作为有一定代表性的工程应用, 1918 年在西利西安矿山开采中应用了锚索支护,1934 年在阿尔及利亚的舍尔法 大坝的边坡加固工程中应用了预应力锚杆,1957 年前联邦德国鲍尔公司在深基坑 中应用了土层锚杆。我国锚杆的工程应用开始于 20 世纪 50 年代后期,并随着地 下工程中锚杆技术的逐步应用,与喷射混凝土,其后又与其他的岩土加固技术 (如注浆、桩墙等)相结合,形成了
20、一整套使用广泛的岩土锚固工程技术。由于 岩土锚固工程技术的新发展,近年来用此技术在大量边坡加固和整治工程中,在 很大程度上取代了传统的浆砌片石式挡墙或重力挡墙结构;在相当数量的深基坑 工程中取代了水平横撑式支挡结构;在几乎所有采用矿山法施工的地下工程中取 代了分步开挖木支撑式临时支护结构。在其他方面,如深基础工程、抗浮结构工 程、大坝加固工程、抗震工程、公路拓宽工程以及悬索桥的锚固等工程中,锚杆 锚固工程技术的优势也都得到了充分发挥。 4.34.3 喷锚支护的特点喷锚支护的特点和适用范围和适用范围 4.3.1 喷锚支护的特点 深基坑喷锚支护与排桩挡墙等被动受力的支护体系相比,具有造价较低、工
21、程较占地较少、支护及时、施工迅猛、安全可靠、稳定性好等优点,其综合经济 技术效果显著。 喷锚支护施工所用的机械设备简单、用材相对较少,因此造价较低,工程实 践证明,采用喷锚支护比采用排桩挡墙支护,可节约投资 30%左右;喷锚支护是 随挖随支,基坑土方开挖完毕,边壁也紧接着支护完毕,施工作业快,同样工程 可比排桩挡墙缩短工期 13 个月;喷锚支护施工时占用空间很小,甚至沿建筑 红线也可垂直开挖;喷锚支护是一种主动制约机制的支挡体系,它尽可能保持、 提高和最大限度利用土体固有的力学强度,变土体荷载为支护体系的一部分,充 分发挥了锚杆、喷射混凝土和钢筋网的作用,因而稳定性好、安全可靠。 4.3.2
22、喷锚支护适用范围 喷锚支护的适应性较广,它不仅能有效地用于一般岩土深基坑工程支护,而 且能有效地用于支护流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等不良地质条件下的深基 坑。这种支护的最大深度,在一般土层中可达 18m 以上,在淤泥土层中可达到 7 10m。此外,喷锚支护还常用来对采用其他支护方法的基坑工程在将要或已经失 稳时的抢险加固或滑塌处理。喷锚支护要求地下水低于基坑底部 1m 左右,因此, 对地下水位较高的地层,首先应降低地下水位,然后再进行土方开挖。 4.44.4 喷锚支护的施工工艺喷锚支护的施工工艺 喷锚支护的施工工艺流程图如下: 4.54.5 喷锚支护施工方法喷锚支护施工方法 4.5.1 喷
23、锚支护施工方法中喷射砼的作业要求 喷射混凝土的配合比应根据设计要求确定,一般可采用水泥:砂子:石子: (质量比)=1:(22.5):(22.5) ,水灰比可采用 0.450.50,石子的最 大粒径一般不应大于 12mm。混凝土的初凝时间和终凝土宜分别控制在 5min 和 10min 左右。 喷射混凝土是借助压缩空气,将混和好的混合料送往输送管端喷头处与水混 合, 喷射到工作面上。我国生产混凝土喷射机,主要有双罐式、转子式和螺旋 式三种,生产能力为 510m/h,湿喷的输送距离一般在 50m 左右。 喷射作业应分段进行,同一分段内喷射顺序应自下而上,一次喷射厚度不宜 小于 40mm;在喷射时,喷
24、头处的工作风压以稳定在 0.100.12mpa 为宜,喷头与 8 受喷面应保持垂直,距离宜为 0.61.0m;喷射混凝土上、下层及相邻段的接槎, 应采用斜坡式搭接,搭接长度一般为喷射厚度的 2 倍以上;喷射时散落的回弹物 应及时回收利用,但不宜作为喷射料再重新喷射;喷射混凝土终凝 2h 后,应喷 水进行养护时间宜根据施工气温而确定,一般宜为 37d。初喷混凝土应在边坡 修整后尽快进行,以稳定开挖后基坑的壁面,防止土层出现松弛或剥落;钢筋网 铺设完毕后,还要进行复喷,复喷的一次喷射厚度宜为 5070mm。 4.5.2 面层钢筋网的铺设顺序 钢筋网应在喷射一层混凝土后进行铺设,钢筋网与第一层混凝土
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