卸煤槽深坑之护.docx

资源描述

卸煤槽深坑之护.docx

《卸煤槽深坑之护.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卸煤槽深坑之护.docx（81页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

卸煤槽深坑之护.docx

卸煤槽深坑之护

深基坑支护技术

张二谦李纪恒史秋梅

摘要：

中原大化集团煤化工项目煤贮运火车卸煤槽，长160.5m，宽20.4m，基槽深度12.0m，与栈桥相连处基槽深度达16m，属深基坑，基坑边坡的稳定是保证卸煤槽安全施工的关键。

需采取安全可靠的支护措施。

关键词：

　　深基坑　　边坡　　土钉墙　　预应力锚杆　　护坡桩

第一章概述

1.0工程概况

河南省中原大化集团有限公司煤化工项目一期工程50万吨/年甲醇项目煤贮运火车卸煤槽,属河南省中原大化集团有限公司煤化工项目一期工程（50万吨/年甲醇项目）中的单位工程,本项目位于濮阳市西环路与石化西路交叉口的西南角,厂区总占地面积494910㎡.煤贮运设施位于厂区内,紧邻铁路运输线,设施周边附近无大型建筑物,施工现场较为开阔,设施呈“凹”字型,其外墙定位轴线尺寸为:

东西1到25轴线长160.5米,南北B到C轴线宽20.4米,基坑开挖尺寸为外墙定位轴线以外2800mm为基坑坡脚线,基坑开挖深度在1到24轴线之间为12米,24到25轴线之间局部16米,深浅基坑之间以斜坡过渡,高差5.7米.在B轴线24到25轴线之间有一条向南方延伸的坡道,坡道最深处为14米,与水平面夹角为15度.。

基坑属深基坑。

1.1场地工程地质条件及水文地质条件

1.1.1场地工程地质条件

1.地形、地貌

拟建场地位于河南省濮阳市西环路与石化西路交叉口的西南角,场地原为耕地,场地地面标高53.0m,拟建工程设计室内地坪标高为53.3m，设计室外地坪标高53.0m.地形基本平坦,地貌单元属于黄河冲积泛滥平原区.

2.地层结构：

场地内土层按其不同的成因,时代及物理力学性质差异划分为10个工程地质单元层,各层特征分述如下:

（1）耕土（Q4ml）:

层底埋深0.3-0.7m,层厚0.3-0.7m.地层呈褐黄色,稍湿,稍密.有砂感.含植物根系.

（2）粉土（Q4al）:

层底埋深1.9-5.3m,层厚1.4-4.9m.地层呈浅黄色-褐黄色,稍湿,稍密～中密.摇振反应中等,无光泽,干强度低,韧性低,含灰色和铁染团块.本层含粉砂.本层在场地西部埋深相对较大.

（3）粉土（Q4al）:

层底埋深2.8-6.8m,层厚0.4-2.9m.地层呈灰-灰褐色,湿～很湿,稍密～中密.稍有粘性.摇振反应中等,干强度中等,韧性中等,见蜗牛壳碎片和小粒径钙质结核,可见褐红色铁染.局部为粉质粘土（淤泥质粉质粘土）,湿,软塑～可塑,稍有光泽,干强度中等,韧性中等.上部局部见浅层滞水.

（4）粉土（Q4al）:

层底埋深8.7-12.6m,层厚2.6-8.0m.地层呈灰黄色、灰色,稍湿,中密.主要成份为石英、长石、云母,偶见螺壳碎片.本层局部为薄层粉土,在该层顶部局部夹（4）-1层粉土,稍湿,中密,砂性较强.

（5）粉砂（Q4al）:

层底埋深14.0-19.0m,层厚3.0-9.7m.地层呈青灰色、灰色,稍湿,中密.主要成份为石英、长石等,局部夹粉质粘土（粉土）薄层（厚度小于50cm）灰-灰褐色,可塑（稍密）.偶见细砂.

（6）粉细砂（Q4al）:

层底埋深21.8-27.5m,层厚3.8-11.7m.地层呈灰色,饱和,密实.自上而下粒径变粗。

上部主要为粉砂,下部以细砂为主,偶见中砂,主要成分为石英、长石、云母等,含小粒径砾石,局部夹透镜状粉质粘土、粉土,厚度一般小于50cm,局部为1.7m.

（7）粉土夹粉质粘土（Q3al）:

层底埋深27.3-29.7m,层厚1.7-7.4m.地层呈灰色（浅部）、褐黄色,湿,密实,摇振反应迅速,干强度低,韧性低.含较多钙质结核,局部富集,可见褐色铁质斑纹.本层夹粉质粘土,可塑,稍有光泽,干强度中等,韧性中等.

（8）粉土夹粉质粘土（Q3al）:

层底埋深32.3-34.8m,层厚3.3-6.1m.地层呈褐红色、褐黄色,湿,密实,摇振反应迅速,干强度低,韧性低.含较多钙质结核,局部富集,粒径0.5-3.0cm,大者粒径5.0-8.0cm,夹粉质粘土,可塑.

（9）粉土夹粉质粘土（Q3al）:

层底埋深37.3-40.0m,层厚3.5-6.6m.地层呈褐红色、褐黄色,湿,密实,摇振反应中等,干强度中等,韧性中等,粘性较强.粉质粘土,呈可塑-硬塑状态,稍有光泽,干强度高,韧性高,与粉土呈过渡相变存在.含小粒径钙质结核,有灰色团块及褐色条纹.

（10）粉土夹粉质粘土（Q3al）:

本层未揭穿.地层呈褐黄色,可塑-硬塑状态,稍有光泽,干强度高,韧性高.夹粉土,湿,密实,摇振反应中等,干强度中等,韧性中等,含钙质结核及灰色团块.

1.1.2地下水条件

地下水埋深17.89-18.25米（标高35.00米左右）,据调查,历史最高地下水位约5.0米,近5年最高地下水位约10.0米.雨季时形成上层滞水,水位埋深1.9-5.3米,其标高随第（3）层粉土（局部为粉质粘土、淤泥粉质粘土）层顶标高起伏而变化.

濮阳地下水分布广泛,属第四系松散岩类空隙潜水,地下水的补给主要为大气降水.近些年,由于大量开采地下水,年开采量大于补给量,导致地下水逐年下降.附近无地表水系.

场地环境类别为Ⅲ类.地下水对混凝土无腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性（干湿交替环境下）.

1.1.3不良地质作用

本场地无不良地质作用及古墓、暗滨等对工程不利的埋藏物.

第二章基坑支护方案设计

2.0设计依据

1.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

2.《理正建筑深基坑支护软件》

3.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

4.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

5.岩土工程勘察报告

2.1要点分析与方案选择

2.1.1要点分析

本工程位于厂区内,紧邻铁路运输线,设施周边附近无大型建筑物,施工现场较为开阔.根据建设单位要求,本工程工期紧迫,方案在保证安全的前提下,以降低造价和缩短工期为主要目的.基坑开挖深度在1到24轴线之间为12米,24到25轴线之间局部16米,深浅基坑之间4米.在B轴线24到25轴线之间有一条向南方延伸的坡道,坡道最深处为14米,与水平夹角为15度.由于坡道角度平缓,坡道长度较大,总长约60米,坡道的支护对工程造价影响较大,应慎重考虑并分段进行设计.基坑周边环境简单,无永久道路和重要底下管网.

第3层粉质粘土层含有浅层地表滞水,其土层地下水渗透系数小,降水困难,应妥当考虑降水方案.

2.1.2基坑侧壁安全等级确定

根据工程周边环境条件及《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中安全等级的划分标准,将本基坑的安全等级定为三级,但由于工期紧迫,支护结构在达不到设计强度湿便投入工作,过快的土方开挖对土压力也会带来不利于基坑安全的影响,且该地区无类似深度的基坑工程实例供类比,因此考虑该不利因素,为慎重起见,基坑安全等级定为二级.

2.1.3支护方案选择

可供本工程选择的深基坑支护方式主要有土钉墙、桩-锚联合、悬臂桩、内支撑等.

根据类似本工程情况的成功工程事例,上部边坡采用土钉墙,下部采用桩锚的土钉墙、桩-锚联合支护采用较多,也较为经济和安全,在16米深的基坑选用.4米以上采用自然放坡素喷混凝土面.

坡道部分11米深度以上区段,上部边坡采用土钉墙,下部采用排桩和内支撑联合支护,4米以上采用自然放坡素喷混凝土面.

深度在12米以下的基坑,为降低工程造价,选用土钉墙支护,为消除第三层土中局部存在的软塑状粉质粘土的影响,在基坑边坡的上部第三层土的存在范围内,采用较大的坡度系数进行放坡,并设置较大的坡度平台,同时设置水泥土搅拌桩对第三层土进行截水和强化,同时在施工中将对此处边坡进行认真监测.

考虑工期因素,为缩短锚索锁定周期,设计时采用低预应力值并采用较高强度等级的普硅水泥.

2.2设计参数选择与结构计算

2.2.1参数选择

土层力学参数指标

参

序数

号

土层

层厚

（m）

（KN/m3）

（KPa）

（度）

杂填土

0.50

18.0

10.0

15.0

粉土

3.15

17.0

24.0

粉土

1.65

18.7

7.2

14.0

粉砂

5.3

17.3

6.8

26.5

粉砂

5.45

6.8

26.5

粉砂

7.75

6.8

26.5

粉土

4.45

20.3

2.2.2结构计算

（1）支护结构模型与计算方式（详细计算见计算书）

桩-锚:

采用条分法计算桩的嵌固深度、锚杆长度、整体稳定性验算依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

∑cikli+∑（q0bi+ωi）cosθitgφik－γk∑（q0bi+ωi）sinθi0（A.0.1）

式中

cik、φik——最危险滑动面上的第i土条滑动面上土的固结不排水剪粘聚

力、内摩擦角标准值;

li——第i土条的弧长;

bi——第i土条的宽度;

ωi——作用于滑裂面上第i土条的重量;

θi——第i土条的弧线中点切线与水平线夹角.

土钉墙稳定验算

采用条分法计算土钉的长度、整体稳定性安全系数,依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

（2）支护结构安全系数报表

根据计算成果报表,将边坡变形情况、抗倾覆验算、整体稳定验算、抗渗验算等安全系数归列如下:

基坑

挖深

桩身变形

抗倾覆验算

安全系数

整体稳定验算

安全系数

抗隆起验算

安全系数

16m

－13.39mm

1.260

1.369

1.406

14m

－15.81mm

1.219

1.308

1.840

2.3方案设计

2.3.1

1－1剖面（－12.30m以上坑壁）

1.基坑－4.30m深处留一平台,平台宽3m;

2.－4.30m以上按1:

1比例放天然坡开挖;

3.—4.30m到—8.8m设土钉墙,坡度系数0.3,设3排土钉;

4.－8.8m深处留一平台,平台宽1米;

5.－8.8以下设土钉墙,坡度系数0.3,设2排土钉.

土钉参数见下表及附图

孔号

说明

孔口标高

-4.9

-6.5

-8.1

-9.7

-11.3

1、自然地表标高为-0.30m.

2、土钉钢筋为三级钢.

土钉长度

8.8m

5.8m

土钉规格

E22

E20

水平间距

Sx=1.4m

俯角

12°

孔径

Φ110mm

钢筋网

Φ6.5@200×200mm

加强筋

Φ10

注浆

水泥浆,水灰比0.5

喷砼

C30,厚100mm

注:

土钉墙中设计的土钉钢筋为三级钢.

2.3.2

16.0米深边坡（2－2剖面）

1.基坑－4.3m深处留一平台,平台宽2.5m;

2.－4.3m以上按1:

1比例放天然坡开挖;

3.－4.3m到－11.3m设土钉墙,坡度系数0.3;

4.－11.3m深处留一平台,平台宽0.3米;

5.－11.3m以下垂直开挖,采用桩锚支护.

护坡桩设计

钻孔灌注桩,桩径800mm,桩长14.5m,入土深度18m,见下表及附图.

桩径

（mm）

桩长

（m）

主筋

加强筋

箍筋

标高

（m）

间距

（m）

长度

规格

根数

规格

间距

规格

间距

Φ800

14.5m

14.6m

Φ16

2.0m

Φ10

150

－11.3

1.6

施工

要求

主筋预留900mm伸入冠梁,浇注砼标号C30,见附图,自然地面标高为－0.30m

土钉墙设计

土钉墙按0.3坡度系数放坡开挖,设计4排土钉,参数见下表及附图.

孔号

说明

孔口标高

-5.1

-6.7

-8.3

-9.9

1、土钉呈梅花型布置.

2、俯角壳根据实际情况进行调整.

3、自然地表标高为－0.30m.

土钉长度

10m

8.7m

土钉规格

E22

水平间距

Sx=1.4m

俯角

12°

孔径

Φ110mm

钢筋网

Φ6.5@200×200mm

加强筋

Φ10,X型焊牢

注浆

0.45－0.5水泥浆

喷砼

C30,厚100mm

注:

土钉墙中设计的土钉钢筋为三级钢.

桩顶冠梁设计

桩顶冠梁:

截面积900×500,浇注砼C30,配筋16Φ16,箍筋、加强筋规格见附图.

预应力锚索

设计一排预应力锚索,锚索的主要参数见下表

锚索钻孔

锚索长度

钢筋

标高（m）

间距（m）

排数

孔深（m）

孔径（mm）

自由段

锚固段

规格

长度（m）

根数

第1排

150

E25

25.5

－11.6

1.6

锚索其他设计要求:

锚索施加预应力:

锚索类型

施加预应力（KN）

第一排

100KN

锚索注浆:

高压注浆置换,以确保水泥浆能完全将泥浆置换出来.

2.3.3

3－3剖面（－12.0m与－16m高差坑壁）

按0.2坡度系数放坡,设3排土钉,参数如下:

孔号

说明

孔口标高

-12.8

-14.1

-15.4

1、自然地表标高为－0.30m.

2、土钉钢筋为三级钢.

土钉长度

4.3m

2.8m

土钉规格

E16

E14

水平间距

Sx=1.4m

俯角

12°

孔径

Φ110mm

钢筋网

Φ6.5@200×200mm

加强筋

Φ10

注浆

水泥浆,水灰比0.5

喷砼

C30,厚100mm

注:

土钉墙中设计的土钉钢筋为三级钢.

2.3.4

14米深边坡（4－4剖面）

1.基坑－3.8m深处留一平台,平台宽2m;

2.－3.8m以上按1:

1比例放天然坡开挖;

3.－3.8m到－9.3m设土钉墙,坡度系数0.3;

4.－9.3m深处留一平台,平台宽3米;

5.－9.3m以下垂直开挖,采用桩－内支撑支护.

护坡桩设计

钻孔灌注桩,桩径800mm,桩长13.6m,入土深度22.6m,见下表及附图.

桩径

（mm）

桩长

（m）

主筋

加强筋

箍筋

标高

（m）

间距

（m）

长度

规格

根数

规格

间距

规格

间距

Φ800

13.6m

14.3m

Φ16

2.0m

Φ10

150

－9.3

1.6

施工

要求

主筋预留720mm伸入冠梁,浇注砼标号C30,见附图,自然地面标高为－0.30m

土钉墙设计

土钉墙按0.3坡度系数放坡开挖,设计3排土钉,参数见下表及附图.

孔号

说明

孔口标高

-4.4

-6.2

-8.0

1、土钉呈梅花型布置.

2、俯角壳根据实际情况进行调整.

3、自然地表标高为－0.30m.

土钉长度

8.5m

土钉规格

E22

水平间距

Sx=1.4m

俯角

12°

孔径

Φ110mm

钢筋网

Φ6.5@200×200mm

加强筋

Φ10,X型焊牢

注浆

0.45－0.5水灰比

喷砼

C30,厚100mm

注:

土钉墙中设计的土钉钢筋为三级钢.

桩顶冠梁设计:

桩顶冠梁:

截面积900×500,浇注砼C30,配筋12Φ22,箍筋、加强筋规格见附图.

预应力锚索

设计一排内支撑,采用H型钢,间距3.2米,支撑轴力535.52Kn

2.3.5

5－5剖面（坡道－11.3m以上坑壁）土钉参数见下表及附图

1.基坑－3.8m深处留一平台,平台宽2m;

2.－3.8m以上按1:

1比例放天然坡开挖;

3.－3.8m以下设土钉墙,坡度系数0.3.

孔号

说明

孔口标高

-4.4

-6.2

-8.0

-9.4

-10.8

1、自然地表标高为-0.30m.

2、土钉钢筋为三级钢.

土钉长度

11m

10m

8.8m

土钉规格

E22

E20

水平间距

Sx=1.4m

俯角

12°

孔径

Φ110mm

钢筋网

Φ6.5@200×200mm

加强筋

Φ10

注浆

水泥浆,水灰比0.5

喷砼

C30,厚100mm

注:

土钉墙中设计的土钉钢筋为三级钢.

2.3.6

另外:

基坑坑壁上部采用自然放坡的坡面,素喷C30混凝土,厚度100mm.。

第三章降水工程

本工程的地下水位埋深在基坑坑底以下,可部考虑地下水的降水问题,但是第3层粉质粘土层含有浅层地表滞水,其土层地下水渗透系数小,水量较大,降水困难,应妥当考虑降水方案。

3层土以下是透水性较好的粉砂和粉细砂,该砂层离地下水埋置高度较远,浅层地表滞水被被第3层粉质粘十层隔在上面，砂层不含地下水，浅层地表滞水在3层土中渗透系数小，降水井影响范围小，管井降水起不到作用，

应采用水挑土搅拌桩咬合成止水帷幕，沿基坑外围封闭式布置，截断地表潜水向基坑内渗流。

止水帷幕采用单排桩径为500的水泥土深层搅拌桩，桩长5米，桩顶标高为-2.3米,桩底标高为-7.3米，桩与桩之间咬合250mm。

第四章各分项工程施工方法及技术质量要求

4.l灌注桩（及冠梁）施工方法及技术质量要求

4.1.1施工工艺流程

施工工艺流程图

4.1.2施工方法

l.桩位确定

依据设计图纸桩位,利用AGA－14A型光电测距仪威特T2型经纬仪和S3型水准仪,确定纵横基准线及坐标高程。

然后标定实地桩位及桩位高程。

2.钻孔

a.按照复检合格后的桩位．进行钻机就位和对中。

就位时，钻机必须平整、稳定，确保钻进过程中的钻杆垂直度<1％。

b.根据地质条件和成孔质量要求，决定采用正循环成孔，根据实际需要采用原土造浆（必要时采用加膨润上）保证孔壁稳定。

质检人员必须不定时地检查各钻机的钻进过程中的有关技术参数（比重1.1—1.2）并依据不同的地层土质，控制进尺速度和更换钻头型号，以确保成孔质量。

3.钢筋笼制作

严格按照图纸设计要求，使用复验合格的钢筋制作，对钢筋笼要求如下:

a.结合实际孔深及设计图纸制作钢筋笼。

b.每根主筋必须采用搭接焊连接时，每个断面的接头数量不得超过主筋的50%，且两接头断面间距不小于1米。

c.两段相接时，主筋采用单面搭接，其搭接焊缝长度不小于10d。

同时保证两个接头断面不小于l米，同一断面上接头数量不超过全筋总量的50％。

d.制作时采用半圆支承架成型法，全焊式加工。

保证笼的圆度，允许偏差不超过规定范围。

主筋的砼保护层应符合国标要求。

4.钢筋笼吊放

a.将检验合格的成型钢筋笼运至孔口附近，要求在运输过程中不得变形，否则，更换新笼。

b.钢筋笼起吊后，应保持其平衡。

首先对准孔口，徐徐放入，入孔时保持轻、慢、稳，不得左右旋转，若遇到障碍应停止下放，待查明原因后，方可进行。

严禁高起猛落，强行下放等违章操作。

c.在钢筋笼安放时，必须保证整个钢筋笼质量和保护层厚度。

d.当整笼上端第一个内环箍接近孔口时，应及时系上吊笼标杆，并使其在砼灌注过程中起到能观察钢筋笼的下沉和上浮情况，从而达到设计要求。

5.安放导管

根据桩径的大小，确定使用20Omm的承插式导管。

6.灌注砼

a.砼拌制时严格按确定的配合比执行。

准确计量且搅拌时间不少于90秒。

b.灌注前，检查砼的坍落度和留取试块，测量孔深且与成孔时的深度进行分析比较，保证孔底沉渣不大于l00mm,否则应进行二次清孔，清孔结束后，应立即灌注砼，间隔时间不得大于30分钟，同时如实填写记录。

c.为了保证砼的质量，砼首批灌注量必须满足导管底端能够埋入砼面以下0．8-l．2m。

d.随着水下砼的上升，根据测绳读数和导管长度，要适当提长和拆卸导管，确保导管底端埋入砼面的深度为2—3m左右，严禁把导管提出水下砼面。

e.提升导管时，要避免碰动钢筋笼,并应采取有效措施，防止钢筋笼的上浮或下沉。

f.水下砼的灌注应连续进行，不得中断，如发生堵管，导管进水等事故，应及时采取有效措施。

g.灌注过程中，应分段控制砼的灌入量，其充盈系数应控制在l.l-1.2之间,不得大于1.2。

h.为确保设计桩顶标高处砼强度达到设计值，必须控制最后一次砼的灌注（超灌高度不小于1.2m）以使其浮浆被凿除后，桩顶砼强度达到设计值。

i.如实填写施工记录。

7.泥浆外运

泥浆外运采取直接外运，因此在每次钻进过程中或成桩后及时外运泥浆，保证泥浆参数达到技术标准（不能因车辆运行问题而影响成孔、成桩质量），泥浆应文明排在环保部门认可的地点，并及时回填空桩，同填时注意保持现场整洁。

4.l.3技术要点（难点）

护坡桩作用机理是主要依靠桩身强度来抵抗侧向土压力，所以、保证护坡桩成桩质量、桩身强度是桩施工的主要控制项目。

影响成桩质量和桩身强度的因素有以下几点，现将其影响因素及预防措施阐述如下：

（1）断桩是灌注桩施工中严重的质量事故，其原因是灌注过程中不符台要求而造成。

必须预防发生。

预防措施：

①严格遵守灌沣责任制，灌注前认真检查清孔效果，灌注中谨慎操作。

②量准导管长度，计算好导管下端与孔底距离，计算好第二次埋深符合规范要求。

保证混凝土的均匀性和连续性。

③一旦灌注中途发生卡管、导管漏水、泥砂流入管内等事故，则重新灌注。

（2）浮笼预防

在灌注混凝土或提升导管中，钢筋笼被混凝土拱起或导管法兰盘带起，造成浮笼（或拱筋）。

为防止出现此事故：

①钢筋笼制作符合图纸设计加工；

②混凝土按施工配合比制作；

③运送、下入笼时防止变形；

④提升导管时注意法兰盘不可挂住钢筋笼；

⑤控制混凝土的灌注速度；

⑥钢筋笼焊接：

主筋和主筋对准焊好、焊牢。

（3）塌孔预防：

由于地层散软，全孔均为粉质粘土夹中细砂等，容易坍塌，在施工中做好泥浆护壁措施，泥浆比重遁中，粘土一定采用含水铝硅盐矿物组成的含杂质少的红色粘土。

（4）预防卡管、埋钻

在钻孔成孔过程中若泥浆过稀，或过稠易造成孔壁坍塌埋钻，必须预防。

在施工中常检查泥浆稠度、泵量，若因停电、机具提出孔外，内外保证浆液适中，确保压力适中，确保压力平衡。

卡管是在灌注过程中，混凝土堵塞导管而造成。

预防措施：

①保证导管质量；

②混凝土水灰比符合要求；

③灌注时注意混凝土流动状态。

4.l.4质量检验标准（质量控制）

混凝土灌注桩的质量检验标准应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002中5.6.4的有关规定，对桩的质量控制检验标准见“表4混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准”和“表5混凝土灌注桩质量检验标准”。

混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准

项

序

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

主控项目

主筋间距

±10mm

用钢尺量

长度

±100mm

用钢尺量

一般项目

钢筋材质检验

设计要求

抽样送检

箍筋间距

±20mm

用钢尺量

直径

±10mm

用钢尺量

展开阅读全文