加筋锚杆支护方案.docx

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加筋锚杆支护方案

加筋水泥土锚桩支护在工程中的应用

摘要：

通过介绍加筋水泥锚桩支护的应用研究与实际应用经验，探讨和创新设计理念，以期达到安全经济的目的。

通过工程实例，结合工程周边环境、地质水文情况，对加筋水泥锚桩支护的结构形式和施工工艺进行深入的阐述，并与工法桩进行对比分析。

并对基坑进行监控量测，基坑位移及地面沉降等各项数据都在控制值范围之内，从而验证了基坑的安全性。

关键词：

加筋水泥土锚桩施工工艺监控

一、支护新技术介绍

加筋水泥土桩锚支护是一种有效的土体支护与加固新技术，其特点是钻孔、旋喷、搅拌和加筋一次完成，适用于砂土、粘土、粉土、杂填土、黄土、饱和土、淤泥质等土层的支护与加固。

和常规的桩锚支护结构不同，大直径加筋水泥土斜向锚桩与竖直锚桩或常规桩墙组合构成的加固与支护结构是主动支护体系，他们能有效地增强地基本身的稳定性和承载力，大大约束地基及边坡的变形。

由于加筋水泥土桩锚形成的“人字形”、“门字形”、“彡字形”或拱形挡土结构，对土体的强化与加固作用机理，使结构体内的土体被抱箍，与加固的桩锚体形成一个整体结构，共同抵抗水土压力作用。

二、新技术在隧道开挖支护中的应用

（一）、文陵路隧道工程概况

1、地形地貌

苏州文陵路隧道位于太湖冲积平原区，地势平坦，地表水系发育，第四系覆盖层厚度较大，各土层水平向分布较稳定。

2、地基土层情况

该施工段位于文陵路隧道k0+350~k0+390段，基坑挖深约为5.5m~7.1m左右。

该段埋深40m以上各层土的固结快剪指标C、φ值（峰值）和其力学指标标准值见表1。

三轴与固结快剪指标统计表表1

力学分层号

岩性

三轴（UU）

固结快剪（峰值）

C（KPa）

φ（度）

C（KPa）

φ（度）

素填土

30.33

8.73

2-a

粘土

45

0.3

44.70

10.03

2-b

粉质粘土

37

0.5

31.89

13.29

2

粘土

54

0.5

59.50

12.88

3-1

粉质粘土

41

0.4

40.33

14.18

3-2

粉质粘土

33

0.6

30.00

14.66

4-1

粉质粘土

37

0.8

24.53

12.47

4-2

粉质夹粉质粘土

42

1.0

13.38

24.93

5

粉质粘土

29

0.6

25.07

10.94

6

粘土

82

0.5

67.00

14.14

3、水文地质情况

该段表层地下水属于孔隙潜水类型，以大气降水补给，蒸发形式排泄为主，水位随季节略有变化。

地下水位年变化幅度一般在0.5~1.0m左右。

实测水位如下：

初见水位标高1.32~1.42m，稳定水位埋深一般为标高1.48~1.62m。

基本与河水位一致。

根据勘察原状土样室内渗透试验结果，隧道所在位置浅部各层土（综合统计）的渗透系数如表2

浅层地基土渗透性表表2

力学分层号

岩性

垂直渗透系数

水平渗透系数

2-a

粘土

5.1E-7

1.1E-6

2-b

粉质粘土

2.2E-6

3.4E-5

2

粘土

2.3E-7

7.2E-7

3-1

粉质粘土

5.9E-7

3.3E-6

3-2

粉质粘土

6.3E-6

4.4E-5

4-1

粉质粘土

1.3E-6

1.5E-5

4-2

粉质夹粉质粘土

1.5E-4

4.3E-4

5

粉质粘土

1.3E-6

6.4E-6

6

粘土

2.8E-7

6.6E-7

（二）、支护结构形式与施工技术

1、施工参数

钻杆的钻进速度（0.3~0.5m/min），退出速度（0.5~0.6m/min）；

钻杆（轴）的回转速度（20~50r/min）；

施工桩径（500mm）、水平间距（1500mm）；

锚长（0.7m）；

水泥浆液配合比：

水泥：

水=1：

0.55~1：

1；

灰浆搅拌机内每次投入量：

水泥量+水量=0.25t+0.1375或0.25t；

每根锚桩水泥浆液用量（每米水泥用量是50~75kg）；

锚桩允许偏差项目表表3

项目

允许偏差

孔深

±100mm

长度

±100mm

钻孔偏斜率

1%

水平间距

50mm

垂直间距

50mm

2、加筋水泥土锚桩施工工艺

加筋水泥土锚桩采用旋喷桩，注浆材料采用Pc32.5级复合硅酸盐水泥净浆，水灰比为0.7，旋喷搅拌的压力在10~18MPa。

旋喷桩施工完后立即插入2根φ15.2钢绞线（施工图见附图）。

其工艺流程：

定位→浆液配制→送浆→钻进喷浆搅拌→提升搅拌喷浆→重复钻进喷浆搅拌→重复提升搅拌喷浆至深度→插入加筋材料→移位→进入下一流程

3、加筋水泥土锚桩的具体施工过程

加筋水泥土锚桩成孔采用GXY-IB型旋喷钻机，成孔直径为φ500，锚筋施工应与土方开挖紧密配合，先在基坑周围挖出锚筋施工工作面，约4m宽以上的边槽。

锚筋采用1×7φ5预应力钢绞线制作，其强度为1860级。

施工图见附图，具体施工工艺如下：

（1）定位

加筋水泥土锚桩施工须按照分段分层开挖，分段长度不宜大于35m，在上层养护48小时后才可施工下层锚桩。

土方开挖边槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。

钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于3°，高差不超过5cm。

成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。

（2）成孔旋喷

水泥土锚桩采用GXY-IB型旋喷钻机成孔。

施工中若遇坚硬土层则采用冲击成孔（空压机带动），其余土层采用湿式成孔。

成孔至设计深度后，进行旋喷压浆，压力为10~18MPa，旋喷成孔后立即安装钢绞线于旋喷桩中轴线上。

（3）顶梁和腰梁制作

顶梁尺寸为800×400mm，混凝土强度等级为C25；钢筋保护层厚度（上、左、右）为30mm，下面层为50mm。

腰梁安装前，在安装位置的水泥搅拌桩上开一个宽200mm，深150mm的槽，是腰梁安装后不突出于竖向水泥土搅拌桩的外轮廓线。

腰梁采用2根10号工字钢与若干扁铁焊接而成。

腰梁对焊时，两根工字钢之间的连接焊缝间距不应小于2m。

施工图如下：

图一加筋水泥土桩锚施工图

（4）锚筋制作及张拉锁定

锚筋体采用φ15.2钢绞线，强度标准值为1860MPa，每根钢绞线由7根钢丝铰合而成，桩外留0.7m以便张拉。

锚筋张拉锁定在锚筋施工结束72小时后进行，锚具为OM锚具，采用YC-100高压油泵和60吨穿芯式千斤顶进行张拉锁定。

正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉两次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后张拉至105%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测猫头无位移现象后再按锁定荷载锁定。

锁定值为80KN。

（三）施工中的质量控制

1、钻进速度严格应在0.3~0.5m/min，回转速度20~50r/min，防止速度过快引起旋喷搅拌不均匀，浆液过少。

2、注浆用水、水泥及其添加剂注意氯化物与硫酸盐的含量，以防对钢绞线的腐蚀。

3、钢绞线应除油污、除锈并严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm。

钢绞线应该按一定规律平直排列。

4、张拉前，应对张拉设备进行标定。

锚固体养护时间应不小于72h，才可以进行张拉。

张拉应按一定程序进行，锚桩张拉顺序，应考虑邻近锚桩的相互影响。

（四）基坑安全监测

基坑监测由业主单独招标，监测单位为南京东大岩土工程有限公司。

在该施工段沉降最大累计偏差为0.7mm，位移最大累计偏差为4mm，均符合基坑开挖安全的要求。

具体沉降、位移偏差和报告数值见附表。

（五）、工法桩开挖的比较

1、工程支护结构的安全性比较

加筋水泥土桩锚支护是一种主动的土体支护与加固技术，通过在被加固的土体中，经高压旋喷、搅拌、加筋形成斜向大直径水泥土锚桩，当该锚桩在被加固的土体中按梅花状，成排成列地布置时，便形成了一个厚度达整个斜锚桩水平向长度的重力式挡土结构。

与工法段的钢支撑相比（工法段施工图见附图）：

图二第一道钢支撑施工图

·

图三第二道钢支撑施工图

图四拆撑施工图

加筋水泥土桩锚具有下列特点：

（1）每一根都施加预应力的锚筋能将斜锚桩沿长度范围内的水泥土性能给予的改善，增强了他的抗弯与抗剪性能。

对每一根斜锚桩都施加预应力（80KN），可有效地检验锚桩的施工质量和锚固效果，从而确保了支护结构的安全；

（2）大直径的水泥土桩，加入带有锚锭板的锚筋体形锚桩，使锚筋在被加固的软土层中都能较快产生相当大的锚固力，这是的一般的锚杆、锚索或土钉无法得到的效果；

（3）通过压顶梁、水平腰梁，将斜锚桩与竖向围护桩墙锁定在一起，形成了一个整体结构，彻底改善了竖向桩墙的受力模式，即竖向桩墙不再承受弯矩的作用。

（4）通过对竖向搅拌桩墙施加预应力，可提高水泥土的抗弯与抗剪性能，改变其失效模式；

（5）水平成排、竖向成列布置的大直径斜锚桩，对被加固土体的性能有很大的改良，提高了该土体的强度和稳定性，并能在二根斜锚桩之间形成承载土拱，分担水土压力，从而使面墙不受力。

2、支护结构的经济性比较

针对本工程，其经济比较，主要是以原设计的SMW工法+钢管内支撑结构为对象，比较结果如表4所示：

基坑围护结构施工预算单位：

元/延米表4

方案名称

开挖深度5.3

开挖深度5.3

开挖深度5.3

开挖深度5.3

开挖深度5.3

SMW工法+钢管内支撑支护结构（方案一）

4771

4849

8772

13701

14338

加筋水泥土锚桩支护结构（方案二）

3958

4292

7999

11961

12949

两方案的差价

813

557

773

1740

1389

节省百分比

17

11.5

8.81

12.7

9.67

通过比较我们可以得出：

采用这种支护结构对地基底层进行加固和支护，可大大提高基坑壁和边坡的稳定性，取消基坑的内支撑，降低了施工围护结构的工作量，并使施工空间开阔，从而大大缩短了施工工期和节约成本。

三、结束语

在地质及周边环境允许的情况下，基坑围护采用加筋水泥土的方案，有利于土方挖运，提高了机械利用率，施工进度快，且节约了成本；设计时应根据地质勘察报告，分析场地土的性质，根据理论分析、类似工程的经验和监控量测结果，及时修正设计参数。

附施工照片

GXY-IB型高压旋喷桩机压浆施工

斜锚桩顶梁施工放线

斜锚桩顶梁拆模完后准备预加应力

挖土机在钢支撑下艰难的取土

挖机和吊车在钢支撑下艰难的施工