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