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钢花管支护在中细砂层中的应用

2017-11-21黄晓杰

绿色环保建材 2017年5期
关键词:钢花细砂压浆

黄晓杰

中铁十四局集团建筑工程有限公司

钢花管支护在中细砂层中的应用

黄晓杰

中铁十四局集团建筑工程有限公司

在中细砂层中采用钢花管支护,通过不良地质的改良加强了深基坑支护的安全性。

边坡支护;中细砂层;不易成孔;钢花管

1 工程概况

沣镐七里镇安置项目DK1位于陕西省西咸新区沣东新城,南起昆明二路,北至昆明一路,东至复兴大道,西至沣东四路。

地貌单元属沣河右岸I级阶地。基坑采用放坡开挖,坡度为1:0.5,开挖深度分别为5.4m、5.7m、6.3m、7.0m(由自然地坪至开挖底标高),属深基坑范畴,本基坑侧壁安全等级为二级,结构使用期限为12个月。

本项目土方开挖到23-34/BL段时,地质情况较差,砂层厚(相对标高-4.4米至-6.5米处),厚度为2.1米。边坡不易成型,(详见右图)。根据《沣镐七里镇安置项目DK1岩土工程勘察报告》显示此层为中细砂层,天然重度γ=20.0KN/m3,粘聚力C=0KPa,内摩擦角φ=26°。

采用普通土钉支护已不能满足现场施工要求。为保证基坑边坡的稳定、安全选用了钢花管锚固支护。

2 钢花管锚固支护的特点和组成

2.1 钢花管锚固支护的特点

钢花管锚固支护的主要特点就是能够对护坡的不稳定层(中细砂层)起到对土质的改良与对边坡的加固作用。它是通过高压注浆将水泥泥浆渗透到边坡的不稳定层里面的,采用这种方法能够改善土体的物理力学性能指标的,能提高边坡的自身的抗滑能力的;钢管与喷射钢筋混凝土面层连接成整体后,这样就能跟边坡提供一定的阻滑和锚固的功效的。这两种作用结合起来能很好的提高了边坡的安全稳定系数的。

2.2 钢花管支护的组成体系

钢花管锚固支护结构由两部分组成,即钢花管锚固和喷射钢筋混凝土面层。

钢花管采用“Φ48×3.25mm钢花管”,长度3米,不开孔段长1米,入土端加工成锥形体长度10cm,方便打入;开孔段孔眼对向设置,孔径8mm;孔眼竖向间距50cm,共设置4道,每个孔眼前端焊接角钢,构成孔前倒刺及保护块,起到加强锚固与保护滤水孔堵塞作用;然后采用打管机将钢花管定位钢筋的位置按照与水平夹角15°击入土中再进行高压注浆。

注浆完成后采用挂钢筋网喷射混凝土,同时设置加强筋并与锚头焊接,然后喷射第二层混凝土。土方开挖过程中,根据土方开挖进度,随时插入钢花管及挂网喷混凝土的施工。钢花管间距1500mm,梅花形布置;面层挂钢筋网,喷100mm厚C20细石混凝土。土方开挖配合钢花管施工时,每步均开挖至相应的钢花管下0.5m位置,打入钢花管的施工,然后挂钢筋网喷混凝土面层;下部土方开挖一定要等到上部支护结构达到设计强度80%后再进行。

钢花管大样如图所示:

钢花管倒刺采用长40mm,宽25mm,厚3mm的角钢制成,焊牢在钢管上。

挂钢筋网喷混凝土面层结构如图所示:

3 施工工艺

3.1 施工流程

开挖――修坡――定孔位――打管机夯击钢花管至设计深度――堵孔注浆――补浆――绑扎、固定钢筋网――压筋――端头焊接――喷射混凝土面层――混凝土面层养护――循环下一层钢花管施工

3.2 成孔及挂网喷锚施工

1)定位放线

按设计图纸由测量人员准确放出每一根钢花管的位置,使用Φ6.5长30cm钢筋插入孔位定位,并作出标记和编号,防止偏位和漏设。

2)钢花管制作及打设

钢花管制作:钢花管入土端加工成桩尖状;钢花管全长范围内设注浆孔,孔径8mm,对向布置,间距500mm;钢花管倒刺采用长40mm,宽25mm,厚3mm的角钢制成,焊牢在钢管上。

钢花管打设:采用打管机将钢花管按设计角度(与水平面夹角15°)及位置对正,将钢花管击打入土至设计长度。

3)注浆

注浆材料选用水灰比为0.5~0.6的纯水泥浆,采用JW型制浆机制浆,浆液应搅拌均匀,随搅随用,要在初凝前用完。

压浆采用UB3型压浆泵进行压浆,压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管,压浆管的抗压强度不小于3MPa,压浆接头应保持密闭,不漏浆、泄浆,绑设牢固,不脱落。

压浆开始时用稀浆走孔,注浆压力为0.4MPa~0.5MPa之间,且每米花管注浆水泥用量不小于8Kg,压浆终止标准每延米水泥用量达到设计值得1.5倍即12Kg/m,或压力达到0.5MPa且持续增高,走将困难。压浆结束时用浓浆封管。

4)挂网

挂设Φ6@200×200单层钢筋网,在钢花管外露端部与钢筋网接触位置增加2根Φ14通长加强筋筋与钢花管焊接连接,钢花管与通长加强筋顶部两侧沿钢花管方向另设两根锁定筋,锁定筋使用2根长度12cmΦ18钢筋,双面满焊。

5)喷射混凝土

喷射混凝土强度为C20,设计厚度100mm;要求土方分层分段开挖,喷锚段分层高度不大于1.5m,分段长度不大于20m;喷锚强度达到设计强度的80%后方可进行下一层开挖喷锚作业。

4 钢花管锚固支护的施工要点

4.1 钢花管打入时要对准点位,将管体调整好角度顺管轴向一次性连续打入,减少对中细砂层的扰动和管位偏差。

4.2 注浆时,压力不能过低,为了水泥浆能够充分侵入土体中,根据图纸要求可控制在0.4MPa~0.5MPa;注浆的时间要控制好,每条管注浆时间为10分钟左右,不能过快;水泥浆的注入量最小用量不宜少于8Kg水泥/米钢花管(图纸要求),注入过程现场技术人员仔细观察边坡土体变化,观察到土壁产生可见的变形要停止注浆。

4.3 压浆时出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆,并迅速打开回浆阀门,避免漏浆、爆管。

4.4 停止注浆前要做好封闭管口的准备工作,压浆结束时用浓浆封管,用以防止水泥浆流出。注浆完成3日内要检查灌注水泥浆的饱满度,如不饱满有空隙要进行二次注浆。

5 钢花管支护的使用优点

通过现场施工总结出钢花管支护具有以下5个优点:

5.1 基坑安全方面:钢花管支护通过压力灌浆加固,即是在软弱层部位埋设高压灌注水泥浆,对软弱层进行渗透、挤密和最终的胶结作用,形成胶状水泥固结体,达到加固的作用,

5.2 质量控制方面:钢花管支护要求将水泥浆通过注浆泵高压注入土体中,水泥浆的注入量越多,对边坡的加固越稳定,通过严格控制水泥用量即可达到对质量的控制;

5.3 文明施工方面:钢花管支护使用打管机打入钢花管一次完成,不需清孔,产生垃圾少,对环境的影响小施工环境较优。不用像土钉施工成孔后要有清孔工序,需使用水辅佐施工,产生大量的泥浆,致使施工环境泥泞不堪,不易清理;

5.4 施工速度方面:普通土钉在不良地质情况下,钻孔时不易成孔,遇到砂层时还会有塌孔现象,还需另设套管才能施工,成孔速度慢,钢花管支护只需使用打管机打入一次完成,施工进度快;

5.5 节约用地方面:使用钢花管的基坑边坡由于土质得到改良,基坑开挖放坡可以达到1:0.5甚至更小,有效的减少了施工占用面积和土方开挖量,并降低了综合成本。

6 结语

采用此方案施工安全的、有效的、快速的解决了在中细砂层中的支护问题(见右图)。深基坑支护虽属临时工程,但影响范围很广,如不慎重考虑,不仅基坑本身安全得不到保障,而且会波及到临近的构造物,它涉及到围护工程、土方开挖与支撑工程、降水工程、结构工程等。钢花管锚固支护施工方法采用了对土体加压注浆的办法,从改良土体性质着手,从根本上降低土体主动压力。它的施工工艺、设备简单,施工时速度快,施工场地影响范围小,特别是适用不易成孔地质的施工的场地,造价低,对软弱土层有较好的加固效果,是一种值得广泛推广的基坑支护施工方法。

[1] CECS 96:97.基坑土钉支护技术规范[S].

[2] JGJ 120—2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[3] JGJ 167—2009.湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程[S].

[4] 《沣镐七里镇安置项目DK1基坑支护图纸》

[5] 《沣镐七里镇安置项目DK1岩土工程勘察报告》

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