宾馆小管棚 锚索护坡桩 锚杆加固方案报告.docx
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宾馆小管棚锚索护坡桩锚杆加固方案报告
新建铁路兰州至中川机场线
机场隧道宾馆
锚索护坡桩加固方案
(里程:
DK62+000-DK62+120)
中铁二十一局集团中川铁路工程项目经理部
二〇一四年七月二十九日
一、编制目的
本方案根据现场调查和施工的总体要求,按照设计文件、技术规范、标准及专家方案评审意见编制而成,确保宾馆房屋结构安全及施工顺利的实施。
二、编制依据
1.中铁第一勘察设计院机场隧道施工图;
2.2014年7月24日宾馆加固方案专家评审意见;
3.《铁路隧道设计规范》TB10003-2005J449-2005;
4.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002;
5.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011;
6.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012;
7.《建筑结构荷载规范》GB50009-2012;
8.《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010;
9.《地下工程防水技术规范》GB50108-2008;
10.《铁路隧道监控量测技术规范》TB10121-2007;
三、设计背景
机场隧道DK62+000-DK62+120段线路左侧宾馆占地面积10.88亩,主体为二层砖混加一层彩钢房,基础为条形独立基础。
宾馆靠东侧部分位于铁路征地线内,宾馆栅栏侵入隧道主体结构0.54-0.68m,隧道埋深1.8-2.4m。
因拆迁费用问题地方政府多次组织同产权单位商谈未果,经地方政府和中川铁路公司协商,建议在宾馆不拆除的情况下,采取加固措施进行机场隧道施工。
具体位置见下图:
四、现场概况
(一)工程概况
机场隧道地处黄土高原的陇中地区,工程位于甘肃省兰州市永登县中川镇境内。
该隧道地处倾斜冲洪积平原区,地面高程一般为1927~1951m。
洞身地形平坦开阔,表层植被较发育。
隧道起止里程DK60+700~DK63+089.1(全长2389.1m)。
隧道全部采用明挖法施工,结合战线布设,分单箱、双箱、三箱、四箱等矩形断面。
洞身纵坡依次为-18%、9%、1%。
隧道位于兰州市中川机场附近,交通方便。
(二)工程地质、水文特征
该隧道地处倾斜冲洪积平原区,地面高程为1927~1951m。
洞身地形平坦开阔,表层植被较发育。
隧道洞身通过区的地层主要为第四系全新统杂填土,冲积砂质黄土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土。
隧道在构造上位于祁连褶皱系的中祁连隆起带,但隧道通过区岩性较单一,地质构造相对简单。
地下水位埋深15.6米,属第四系松散层孔隙潜水,主要赋存于砂类土中,含水层厚度大于4米。
主要靠大气降水、灌溉等方式补给。
地下水对混凝土具硫酸盐和氯盐侵蚀性,侵蚀等级为H1、L1。
(三)原设计施工方案
机场隧道设计起止里程为DK60+700~DK63+089.1,全长2389.1m,采用明挖法施工。
宾馆段里程为DK62+000~DK62+120,共计120m,隧道主体设计为全明洞结构,隧道两侧均为边坡防护放坡开挖,开挖深度11.8米。
其中,左侧采用喷锚防护,坡率为1:
0.75;喷C20混凝土厚10cm,内设Φ8钢筋网,网格尺寸为150×150mm,Φ22砂浆锚杆长3m,间距1.5×1.5m,梅花形布置;右侧采用土钉墙防护,边坡坡率为1:
0.5,土钉钻孔直径为100mm,采用Φ25的土钉,长11.5m,注浆材料采用水泥浆,其强度等级为M10。
该段基坑开挖高度大于10m,边坡中间8m处分一台阶,台阶宽1.5m。
原设计开挖支护断面图
(四)现场概貌
见下照片。
五、变更设计方案
DK62+100-DK62+120段线路右侧边坡防护维持原设计土钉墙+挂网+喷锚方案不变,土钉钻孔直径为100mm,注浆材料采用水泥浆,其强度等级为M10土钉防护边坡坡率为1:
0.5,基坑高度小于10m时,采用Φ25的土钉,长8m;基坑高度大于10m时边坡中间分一台阶,台阶宽1.5m,采用Φ25的土钉,长11.5m。
该段线路左侧边坡因宾馆房屋制约,放坡必须拆除既有宾馆,历经数次谈判无果而终。
鉴于此,原设计放坡开挖方案无法实施,不得不采用垂直开挖方式,既便如此,隧道仍有54-68cm侵入宾馆基础。
为保证宾馆正常营业,以及确保宾馆房屋不产生裂缝和变形破坏,必须采用超强的基坑支护措施。
考虑到采用大管棚+灌浆加固及水平旋喷桩加固两个方案对宾馆地基有较大的挠动,且很难确保房屋不开裂变形。
决定采用小管棚+锚索护坡桩+锚杆为主的支护方案。
详见附件:
深基坑加固工程立面图及断面图。
(一)小管棚
在房屋基础下面一定距离设置一道管棚,长9m,间距0.3m,倾角5°。
钻孔直径130mm,内置φ108mm无缝钢管,钢管内置Φ32钢筋,以增加管棚刚度,孔内灌注M30水泥砂浆,在端头用Φ32钢筋纵向与内置钢筋相焊接,对栅栏外暴露的土体边坡采用挂网喷射混凝土封闭。
该措施增强基础的整体性,并撑托栅栏等一部分悬空土体。
(二)冠梁(或者托梁)
冠梁基坑开挖后,在开挖面范围喷射C20混凝土封闭,然后在管棚下面及桩顶位置处浇筑一道C25钢筋混凝土梁,高60cm,宽100cm,长度约120m。
一是增加管棚刚度及整体性,形成了准筏形基础;二是可起到桩顶冠梁的作用,将桩连成整体。
冠梁施工完成待混凝土达到一定强度后,对冠梁与小管棚之间的缝隙采用分段注浆的方法处理。
详见附件:
冠梁结构图。
(三)预应力锚索护坡桩
在托梁下面即隧道边墙外侧,设置一道钢筋混凝土护坡桩,桩径0.8m(加上护壁为1.0m),上端与冠梁相连,下端嵌入隧道底面以下稳定地层6.0m,桩中设置两道型钢腰梁,腰梁与桩节点处设置两排预应力锚索,上下排锚索长度分别为20m和18m,锚固段为10m,嵌入稳定岩体内,锚索由5Φs15.24钢绞线组成,设计荷载500kN,锁定荷载400kN。
护坡桩本身就可以约束土体横向变形,加之锚索可预先对桩施加一个向坡内的主动力,阻止桩体或土体向外变位。
这样双重作用,可严格控制地基土体向外位移,只要土体不向外侧变形,房屋基础就不会产生下沉。
详见附件:
深基坑加固立面图及预应力锚索结构图。
(四)桩间锚杆及挂网
为控制桩间土体的变形,在桩间自上而下设置多道玻璃纤维锚杆,长11.5m,纵横间距1m。
外面挂钢筋网并喷射混凝土封闭,以阻止桩间土体侧向变形。
纤维锚杆施工方法及工艺流程如下:
工艺流程
具体施工工艺为:
1.放线定位
按设计要求放线定孔位,误差不大于2cm,并准确测量孔外插角。
2.钻孔
采用多功能地质钻机钻到设计深度。
在钻孔过程中,做好详细的钻孔记录,对钻孔进行地质描述,经过同原设计地质图相比较,进行变更和指导下一步的注浆作业施工。
3.钻孔至设计深度后,将玻纤锚杆下入孔内至设计深度,然后封孔一次性注浆。
4.浆液配制
首先在搅拌机中加入水,启动搅拌机,根据设计浆液配合比,加入水泥,强力搅拌,混合均匀,待用。
5.注浆顺序原则上采取由外到内、自上而下约束——发散性方式,从而有效控制浆液扩散区域,确保注浆后形成完整的注浆加固体。
注浆方式采取前进式一次性注浆工艺,即在孔口进行注浆,直至完成所有注浆段。
注浆过程中应做好详细的注浆记录,并对浆液进行凝胶时间的测定,确保注浆施工效果和玻纤锚杆锚固质量。
(五)防水及衬砌施工
支护完成后,进行隧道主体施工,左侧衬砌边墙施工时,不支外模板,先将防水卷材密贴铺设在支护面上,然后绑扎钢筋、支内模板,进行砼浇筑施工。
防水板搭接如下图。
六、各工序主要施工流程及施工注意事项
基坑整体施工流程:
管棚施工→坡面修整挂网喷砼→冠梁施工→护坡桩施工→开挖第一层→坡面挂网喷砼→上排锚索施工→桩间锚杆施工→开挖第二层→坡面挂网喷砼→桩间锚杆→开挖第三层→坡面挂网喷砼→锚索施工→开挖第四层→坡面挂网喷砼→检查标高及结构尺寸→基坑施工结束。
详见下图所示。
基坑整体施工工艺流程
1.管棚施工流程:
测放孔位→钻孔→钢管制安→内置钢筋→孔内注浆→及时补浆→外接钢筋焊接→修整坡面→挂网喷射砼。
管棚施工时,钻孔前应校对好孔位、孔向及倾角,确保无误后再开钻;钻孔中,钻机手要做好施钻记录,记录进尺快慢、渣土颜色、干湿情况、露风卡钻情况,发现异常及时汇报;钻孔跳点距离不小于3m;控制浆液浓度及注浆饱满度,发现缩孔时,及时补浆。
2.护坡桩施工流程:
测放桩位→跳两桩开挖坑槽→清理并稳固坑槽附近坡面→施工护坡桩锁口→开挖一节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇注护壁砼→开挖下一节桩孔→重复上面三道工序直到设计标高→封底砼→绑扎桩身钢筋→安设锚索孔位预埋管→浇灌桩身砼→养护。
护坡桩工程施工时,护坡桩要按桩排方向及桩中心坐标准确放线定位;护坡桩施工前应先将桩位附近边坡或表层易滑塌部分予以清除,并做好桩位附近地表水的拦截工作;护坡桩应跳桩分节开挖,按设计做好锁口盘和每节护壁。
每节开挖深度1.0m,开挖一节,做好该节护壁,当护壁砼具有一定强度后方可开挖下一节,护壁各节纵向钢筋必须焊接,禁止简单绑扎;浇筑护壁砼时,必须保证护壁不侵入桩截面净空以内。
桩坑开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸;
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在开挖桩孔过程中,地质人员要下坑进行地质编录,核对地层岩性及滑面位置,如发现与设计情况不符时,应及时与监理及设计人员联系,以便及时作出设计变更;坑挖到设计标高后进行验槽、保证封底砼厚度;下半桩身砼应边灌注、边振捣,不间断一气呵成;上半桩身砼应进行支模,并与冠梁连接处进行植筋。
3.锚索施工流程:
锚索孔定位→锚索钻孔→锚索制安→锚索注浆→锚索张拉锁定。
预应力锚索施工时,护坡桩锚索设计荷载500KN,锁定荷载400KN;锚索张拉分五级进行,分别为设计荷载的0.25、0.5、0.75、1.0、1.2倍;锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线,直径φ=15.24mm,强度1860MPa。
要求顺直、无损伤、无死弯;锚固段必须除锈、除油圬,按设计要求绑扎分线环;自由段除锈后,涂抹黄油并立即外套波纹管,两头用铁丝扎紧,并用电工胶布缠封;锚索下料采用砂轮切割机切割,避免电焊切割。
考虑到锚索张拉工艺要求,实际锚索长度要比设计长度多留2.0m,即锚索长度L锚=L锚固段+L自由段+2.0m(张拉段);锚索孔位测放力求准确,偏差不得超过±1cm,钻孔倾角允许误差±2°;考虑沉碴的影响,为确保锚索深度,实际钻孔深度要大于设计深度1.0m;锚索造孔禁止开水钻进,以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体工程地质条件;钻进过程中应对每孔地层变化(岩粉情况)、进尺速度(钻速、钻压等)、地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。
若遇坍孔,应立即停钻,进行固壁灌浆处理,注浆36小时后重新钻进;护坡桩锚索及框架锚索终孔孔径均为130mm,成孔后的孔径不得小于该值。
钻孔完成之后必须使用高压空气(风压0.2~0.4Mpa)将孔中岩粉或地下水全部清除孔外,以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度;
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锚索孔内灌注水泥砂浆,水灰比0.4~0.45,灰砂比1:
1,砂浆体强度不低于30Mpa。
采用从孔底到孔口返浆式注浆,注浆压力不低于0.25Mpa。
4.挂网喷锚施工流程:
刷坡→初喷5cm→打设锚杆→挂设网片→喷浆。
喷射砼前先将工作面上的杂草、小树、松土、浮石等清理干净。
选用ф8钢筋,校直后按200mm×200mm尺寸编成正方形网络,网距离岩面保持7.5cm间距,交结点用22号铁丝绑扎,网子翻上坡顶平台0.5m后固定。
锚杆外露端头与挂接钢筋及钢筋网焊接牢固。
喷浆料
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集料配比按灰:
砂:
石=1:
2:
2,选用新鲜425#普通硅酸盐水泥、干净的中~细砂和强度较高的卵(碎)石,最大骨料直径不超过10mm,采用人工拌合3~4次,确认均匀后方可上机喷射。
挂网喷锚坡面上下左右间隔3米设一泄水孔,内插φ50mm塑料管,且将塑料管按4%的坡度绑扎在网子上。
七、施工监测
为了保证在施工过程中隧道结构的安全,施工期间需对房屋地表、基础竖向位移、开挖面水平位移及变形进行施工监测。
监测项目:
拱顶沉降、边墙收敛、止浆墙位移。
监测频率:
1次/d;
测点埋设:
5m布置一个断面,每断面布置测点4个。
监测仪器:
DSZ-2+FS1自动调平水准仪、JS-3型坑道收敛计
控制标准:
收敛速度v<1mm/d时正常施工;v=1~5mm/d应加强观测,适当采取措施;v=5~10mm/d时,应调整施工方案,加强支护,v>10mm/d时,基础处于急剧变化状态,暂时停止施工、采取特殊措施进行处理。
八、安全质量保证措施
1.施工之前,施工单位会同宾馆业主、监理对建筑物散水、外围水沟、地下管沟、管线沟、外墙及室内厕所等进行检查并拍照,留下影像资料。
2.在施工期间,加强地表、建筑物、坡面及结构物位移监测,并将信息反馈给设计人员,以便及时掌握基坑动态,确保安全。
3.因预应力锚索技术是治理该滑坡的主体工程,按规范要求,在施工之前必须在现场做锚索拉拔试验,根据试验结果调整锚索设计参数。
4.由于该房屋地基土为二级自重湿陷性黄土,对水具有极强的敏感性,为防止浸水湿陷引起地基不均匀下沉,故无论是管棚注浆或是锚杆、锚索注浆,必须按照设计要求采用水泥砂浆,严格控制配合比及掺水量,添加适量减水剂增加流动性。
5.管棚、桩井开挖及锚杆、锚索施工,最好是能跳点、跳槽进行,禁止在一个地方持续施工,引起地基不均匀下沉。
6.在整个基坑施工过程中,至始至终都要设专人进行全方位监测,监测范围包括地表、房屋内外墙、结构物等。
及时整理监测资料,实时反馈监测信息,以此指导施工。
7.冠梁施工时,跳槽开挖,开挖最好用人工,避免机械振动;每段开挖长度不宜超2.8米;管棚间的土只要密实,不用清除;开挖浇注时间间隔越短越好,不可开挖后长时间搁置不浇。
九、附件
目录
一、编制目的1
二、编制依据1
三、设计背景1
四、现场概况2
(一)工程概况2
(二)工程地质、水文特征3
(三)原设计施工方案3
(四)现场概貌4
五、变更设计方案5
(一)小管棚6
(二)冠梁(或者托梁)6
(三)预应力锚索护坡桩6
(四)桩间锚杆及挂网7
(五)防水及衬砌施工9
六、各工序主要施工流程及施工注意事项9
七、施工监测13
八、安全质量保证措施14
九、附件16~22
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