复合支护体系论文

复合支护体系论文（精选10篇）

复合支护体系论文 第1篇

1 工程概况

湖南益阳某建筑项目总建筑面积约3万m2, 设二层地下室, 地下室建筑面积约为6000m2。基坑东南两面邻近市区主交通道路, 地下管线密布, 其埋深约在2.0m以上。其余两侧紧邻废弃厂房, 且尚未拆除, 施工期间拟作为临时办公、生活用房使用, 在西北角有一锅炉房还在正常使用。地下室底板标高为-5.45m、-8.45m、-9.95m, 由于电梯井开挖较深, 基坑部分位置实际开挖深度为6.6～10.3m。本基坑的平面位置及监测点布置见图1。

2 工程地质条件

根据《岩土工程勘察报告》, 基坑开挖影响范围内土层分布主要有 (1) -1杂填土、 (1) -2粉质黏表土、 (2) -1粉质粘土、 (2) -2粘质粉土、 (3) 淤泥、 (4) -1粘土、 (4) -2粉质粘土等。地下水为潜水类型, 埋深在地表下0.3～1.3m。

3 基坑支护方案的分析确定

根据地层分布情况分析, 本场地地质条件较好, 物理力学性质较差的 (3) 号淤泥层虽然全场分布, 但厚度较薄, 其它土层物理力学性质均较好。此外, 本工程还具有平面形状不规则, 局部为一层地下室, 坑内土方开挖标高复杂多变的特征, 为基坑围护方案的选型带来一定的困难。

为此, 根据本工程的上述特征, 在安全可靠、技术先进、经济合理、施工方便的原则下, 通过综合分析比较和精心计算, 对二层地下室基坑采用钻孔灌注桩加预应力锚杆围护体系, 其中上层第一道锚杆采用普通土层锚杆。主要做法为地面以下2.5m按l:0.4坡度放坡, 在地面以下1.4m处设l道φ48钢管@1000长度为8m的土钉, 倾角为10°;围护桩采用φ800@1000钻孔灌注桩, 灌注桩嵌固深度为9m, 桩顶设900500的压顶梁。在地面以下3.2m, 采用φ110、20m长的普通土层锚杆;在5.7m、8.2m分别设长度为20m的φ110～130@1000土层锚杆。

4 支护结构特征及设计要点

本钻孔灌注桩 (排桩) 支护结构与土层锚杆相结合的复合支护体系, 受力情况十分复杂, 主动土压力主要依靠土层锚杆提供的力来保持平衡。因此, 为确保土层锚杆的质量及其体系的可靠性, 设计采用预应力锚杆技术, 并根据分区分段的具体情况, 分别对上、中、下三道锚杆的有关设计参数取值 (表1) 。

由于该支护体系成功的关健在于预应力锚杆的可靠性控制。故设计要求土层锚杆采用钻机成孔, 孔径为φ110～φ130。锚杆材料采用高强度φ28HRB400钢筋, 锚头采用M28螺帽锁定。锚杆自由段外套φ20的软塑料管, 两端用细铁丝扎牢, 防止水泥浆渗入。为保证锚固体的质量, 要求采用二次注浆法, 注浆管材料选用PVC塑料管。第一次采用常压注浆, 待第一次注浆后的水泥胶结强度达到5.0MPa时进行二次高压注浆。水泥采用普硅32.5水泥, 水灰比0.4～0.5。锚杆注浆达到Ml5后方可张拉锁定。

5 桩-锚复合支护结构施工

本支护结构施工主要包括以下几个方面:钻孔灌注桩、土钉墙、土层锚杆 (预应力锚杆) 、钢筋混凝土压顶梁及型钢围檩等, 其中钻孔灌注桩、土钉墙及钢筋混凝土压顶梁的施工应属于较常规项目, 在此不再赘述。对土层锚杆 (预应力土层锚杆) 应控制好以下工序的施工质量。

5.1 成孔

土层锚杆及预应力土层锚杆深度大, 孔径大, 孔位误差为50mm, 角度允许偏差3%, 孔深应超过锚杆设计长度0.5～1.0m。采用地质钻机成孔。

5.2 锚杆的制作和安装

⑴根据设计施工图, 基坑预应力锚杆分别由1φ22和1φ28钢筋组成, 制作时按设计长度切断钢筋原材, 沿锚杆长度方向间隔1.5m设置托架, 以保证在锚杆杆体放入孔内时不紧贴孔壁, 保证杆体有足够的浆体保护层。

⑵向孔内放入杆体前必须同时绑紧与杆体等长的注浆管, 注浆管选用PVC塑料管, 土层锚杆用一根注浆管、预应力土层锚杆采用两根注浆管, 另一根为第二次注浆的PVC塑料管, 该管锚固段按50cm间距打眼 (距自由段界点3m开始) , 并用胶带将眼口及底端开口封严, 防止进入泥土而堵塞管腔。杆体自由段采用塑料波纹管或塑料胶带包裹, 以便注浆时与浆液隔离, 这样在锚杆张拉时可将锚固力传至锚固段承受, 而避免自由段土体承受拉力。

⑶安装锚杆杆体时, 应使杆体方向对准孔位延伸方向, 并基本保持相同倾角, 缓慢向孔内送入, 当杆体太重时, 可使用轻型起重设备, 以保证杆体的顺利正常安装, 对于特殊地层中若采用套管护壁成孔时, 在拔出套管前便将锚杆体由套管内装入, 然后再拔出套管。

⑷锚杆头部是构筑物与拉杆的连结部分, 一方面必须保证构件本身材料有足够强度, 另一方面又必须将集中力分散开, 因此, 锚杆头部必须按设计制作。采用锁梁张拉锁定的预应力锚杆, 台座用钢板做成, 中心孔垫板与32槽钢锁梁必须与杆体正交, 承受压板采用20mm厚钢板 (垫板尺寸、规格按设计要求) 。

5.3 注浆工艺

⑴采用水泥净浆作为材料, 水泥浆水灰比第一次注浆不大于0.45, 预应力二次注浆锚杆第二次注浆水灰比不大于0.5。水泥浆应搅和均匀, 随拌随用, 要经过纱网过滤, 严防砂石、杂物混入。

⑵水泥浆的配制:向灰浆搅拌机内加入适量的水, 加入定量的水泥, 搅拌时间不得小于2min。

⑶注浆前采用清水将孔内形成的泥浆冲洗干净, 直到流出清水为止, 然后进行注浆。一次注浆时压力不小于0.1MPa, 一次注浆管仅在底端留有开口, 注浆时浆液冲破封口胶带, 浆液自锚杆底端注入, 将孔内积水及空气向外排出, 当孔口流出与浆液相同浓度的水泥浆时, 停止注浆。

⑷二次注浆的预应力锚杆在第二次注浆时, 管路必须为高压管, 各接头应严密、牢固, 外部管路与杆体注浆须有妥当牢靠的连接, 以保证注浆时的高压条件, 第二次注浆一般在第一次注浆后初凝24h以上进行, 注浆压力达到3.0MPa以上, 局部地层注浆压力达到2MPa左右。

5.4 预应力锚杆张拉锁定

⑴灌浆后的预应力锚杆养护10～12d, 水泥浆的强度达到70%～80%的最终强度, 此时进行锚杆的张拉锁定。

⑵进行张拉前首先安装好槽钢锁梁, 做好支座及千斤顶、油泵固定工作, 张拉开始时, 每级荷载按事先预计的张拉荷载分级加压。

⑶锚杆张拉至1.0～1.1t时, 保持10min (砂土) 至15min (粘性土) , 观察其变化趋于稳定时, 然后张拉至设计锁定拉力值进行锁定。锁定荷载应保证锁定后具有设计规定的预拉力。

⑷锚杆锁定后若发现有明显的预应力损失, 应进行补偿张拉。

6 基坑开挖及变形监测情况

该基坑的土方在2005年3月20日进行开挖, 土方开挖是根据分层分块的原则进行的, 在第一层地下室的土方开挖结束以后, 第二层地下室部位的土方至少分成四块进行分段施工。截止4月1日, 场地东侧靠近南向道路一侧的地下室底板完成浇筑。全部地下室底板在5月底均已浇筑完毕。监测资料反映, 基坑土方在开挖过程中, 最大位移主要集中在地下3m深度位置内, 且绝大部分监测点最大位移值均在设计规定的预警范围之内。在靠近道路的监测孔, 由于汽车动荷载的作用使土体累计水平位移及位移变化幅度波动较大, 在局部区段由于淤泥质土厚度较大或者由于长时间处于临空状态的影响, 导致水平累计位移较大, 如CX7达到46.8mm, CX8达到51.65mm。

7 结束语

钻孔灌注桩+土钉墙+预应力锚杆技术在本基坑工程支护中取得了良好施工效果, 本工程施工实践证明, 该技术具有以下特点:

⑴受力体系合理, 能充分利用土体结构自身的强度;

⑵通过对土层锚杆施加预应力以后予以锁定, 不但对锚杆的受力和强度做到心中有数, 还可以有效地控制围护结构体系变形;

⑶不需要大规模的水平支撑系统, 可以降低工程造价及节约土方开挖工期。

本工程的成功实施, 对今后类似的工程实践具有一定的借鉴及推广价值。但鉴于岩土工程本身具有的复杂性和差异性, 且预应力锚杆体系的失效较之内支撑体系可能具有更大的危害性。因此, 在选择这类支护护结构时, 应持慎重态度。

摘要：本文结合工程实例和工程地质条件, 详细分析了在有淤泥湿软土层的深基坑工程采用灌注桩-锚杆复合支护结构体系的设计与施工技术方案, 并着重对预应力锚杆施工技术和基坑位移监测进行了详细阐述, 供同行参考借鉴。

关键词：桩-锚复合支护,软土基坑,预应力锚杆,位移监测

参考文献

[1]刘建航、侯学渊主编。基坑工程手册。北京:中国建筑工业出版社。1997

[2]《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120-99) [S];北京, 中国建筑工业出版社, 1999

[3]《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) [S];北京, 中国建筑工业出版社, 2002

[4]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB50086-2001) ;北京, 中国建筑工业出版社, 2001。

大断面复合支护岩巷快速施工技术 第2篇

摘要：本文主要总结了大断面复合支护岩巷炮掘快速掘进技术，包括支护技术、施工装备、机具选择，施工方法、工序及生产组织，辅助运输等环节。采用了CMJ17HT全液压掘进钻车打眼，适当加大钻孔深度，加大循环进度（2.0m），提高劳动生产率。同时尽量实现平行作业，抓正规循环，加快施工速度。

关键词：大断面岩巷掘进技术

传统岩巷掘进仍以钻爆法为主，主要采用风钻打眼，耙斗机装岩出碴，机械化水平低，循环进尺上不去，施工速度慢，个别采用机械打眼的，虽然打眼速度快，循环进尺有所提高，但由于配套装备不匹配，配套施工工艺水平低，工时利用不充分、单进水平低施工速度慢。因此，需高度重视岩巷快速掘进技术及配套施工工艺的研究，实现快速掘进。

1工程概况

三水平戊一下延采区是二水平戊二采区的接替采区，采区走向长度3500m，倾斜长度1000m，储量1568万吨，预计2014年10月投产，采区接替紧张。为此需要提高单进水平，加快采取开发进度，缓解采区接替紧张局面。

三水平戊一下延轨道下山全长1130m，坡度13-18.5度，布置在戊8煤层顶板15m左右的岩石中，围岩多为砂质泥岩，掘进断面达22.6m2，净断面达18.7m2，采用锚网索喷、U36拱形棚等复合支护，工艺复杂。

该巷位于戊8煤层顶板中，为全岩掘进。按高瓦斯区域管理，预计工作面绝对瓦斯涌出量0.7m3/min。煤尘爆炸指数为36.06～44.14%，煤层为自燃煤层。

本区内煤层比较稳定，走向大致为北西西向，倾向为北北东向，形成单斜构造；煤层倾角5°～15°，上部及西部较缓，深部较陡。戊8煤层单独分层，平均厚1.63m，均达到可采厚度。该采区主要充水因素为：顶板中砂岩水及老空区水。

2巷道支护形式

根据地应力现场测试与分析结果（一矿是以构造应力场为主导的地应力场，最大主应力与上覆岩层自重应力比值为1.37～2.03。最大主应力为近水平方向，地应力已属于高地应力水平），设计上合理确定巷道层位，保证围岩稳定，并由此进行巷道支护设计，提高巷道服务年限。

临时支护：锚网支护时采用戴帽玻璃钢单体液压支柱或直径Φ140～160mm、长度2400～2600mm的圆木不少于两根，架棚支护时采用两根长度3.6m的工字钢前探梁作临时支护。

永久支护：轨道下山采用锚网喷+套棚（U36型钢）+锚索+喷浆联合支护（套棚支护滞后掌子头不得超过20m）；躲避硐室采用锚网支护，并喷浆封闭围岩。锚杆采用KMG600型、直径20mm、长度2400mm，间排距700mm，锚索直径22mm、长度7500mm、间排距1400×2100mm，架棚棚距600mm。

3施工方法

采用CHJ17HT液压钻车或凿岩机打眼，工作面分次装药、分次起爆爆破施工，P-60B耙斗机出碴，斜巷提升出碴。采用“两掘一喷”施工组织方式，先进行锚网喷，然后套U36棚，再打锚索后，最后喷浆成巷。

3.1施工方案

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入3吨矿车内，采用90kW绞车提升，每次提一个3吨矿车，以满足工作面生产的需要。

工作面采用YT-28型凿岩机或CHJ17HT液压钻车打眼，煤矿许用毫秒延期电雷管起爆，选用煤矿许用乳化/水胶炸药，工作面爆破采用分次装药，分次起爆的爆破方法爆破施工，放炮器采用矿用隔爆型放炮器起爆。

根据巷道的地质条件及支护形式，锚网喷加锚索段采用“两掘一喷”的支护方案施工；先进行锚网喷，然后再进行U36金支喷，再打锚索后，最后喷浆成巷。

若巷道压力比较大，为了能让巷道有一个卸压的过程，掘进后先进行锚网支护，然后初喷，往前掘进后，再进行套棚，打锚索，最后喷浆封闭，耙斗机后套棚必须采取安全措施并严格执行。锚杆施工要做到随掘随锚，施工过程中要严格控制最大控顶距，最大控顶距≯0.7m，喷浆控顶距不大于4.9m，即700mm加两炮循环进尺。根据地质条件及支护形式，采用“两掘一喷”的支护方案。

3.2通风

采用两台2×30KW对旋风机做压入式通风，其中一台主风机，一台副风机。

3.3排水

工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内，再由22kW单级泵把水箱内水经Φ108mm排水管排到轨道下延车场内的排水沟内，流到-517m石门水沟。当再变坡往下施工时，要在巷道的西帮做临时泵窝，先把工作面积水经工作面风泵排到耙斗机后的水箱内，然后由再由22kW单级泵把水箱内水排到临时泵窝内，再由D80-30x5或D80-30x9等多段泵把临时泵窝内水排到设备通道内的排水沟内，流到-517m石门水沟。要根据泵的实际情况，及时做泵窝，避免水排不上来。

3.4装运

工作面采用P-60B、斗容0.6m3耙斗机将矸石装入一个3吨矿车内，经90kW绞车提升到轨道下延车场内，然后采用12吨电机车拉到-517井底车场。巷道内距离上车场600m处设中部接力车场，实现接力提升运输方式，该方式缩短将近一半提升时间，解决了运输距离过长的出碴问题。为了减少职工体力消耗，在轨道下山巷道西帮安设了斜巷助行器，减少了辅助工作时间，提高了效率。

4施工方法

采用YT-28型凿岩机打眼掘进或CHJ17HT液压钻车打眼掘进。该钻车主要优点：①利用双臂凿岩，凿岩速度加快，工作效率较高，凿岩施工速度可达0.8～2.0m/min，人员投入少，降低了人工劳动强度；②有先进的液压系统，设有凿岩机自动返回及防卡钎装置，操作简单方便，安全可靠；③机身体积小、结构紧凑、灵活机动、重心低，采用可靠的履带行走方式，工作稳定，爬坡能力强，可满足对工作面、顶板、侧帮及底板的全断面凿岩施工作业；④采用模块式结构，拆装维修方便，动力单一化，耗能低，低噪音，工作环境较好，能有效提高施工质量和施工效率。

根据所选择的施工方案采取三八制的作业方式。二个锚网掘进班，一个锚网喷浆班，另有一个套棚喷浆班平行作业。保证正规循环，加强工时利用，保证安全的前提下尽量安排平行作业。掘进工艺：打眼→装药连线→爆破通风→找净帮顶活岩危矸→工作面临时支护（打带帽顶柱或架棚前，正确使用前探梁）→打锚杆眼注锚杆（或上梁刹顶）→刷帮挂网打锚杆（或挖柱窝、栽腿子、调背板、刹帮）。

爆破采用中深孔爆破，炮眼深度设计2.2-2.4m，循环进度控制在2.1m，炮眼利用率不低于90%，提高进尺效率。

5机电运输系统及管理

机械设备的事故率对岩巷单进影响较大，员工的技术素质、操作能力、维护保养能力对设备的开机率及正常运转有密切关系，因此需要做好设备维护保养，降低故障率，充分发挥各种设备的机械效能，实现正规循环。

所有的机电设备每天必须指派专人检查完好情况，机械设备必须按规定进行检修注油。专职防爆员每天必须对井下所有的电器设备进行全面检查，杜绝发生失爆现象。绞车安装必须经验收，安装合格方可使用，不合格严禁使用。绞车司机持证上岗，操作前应检查绞车各部位的完好情况，发现问题及时处理。每天派专人检查绞车及钢丝绳，发现隐患及时处理，当钢丝绳断丝或者磨损达到规程规定值时，应及时更换钢丝绳。

6结论

通过采用液压钻车、深孔爆破、合理劳动组织、提高正规循环率，能够实现岩巷大断面的安全快速掘进，实际施工中，月进尺达到了86m，同时解决了岩巷下山施工中的积水、通风、供电等问题。观测数据显示，巷道围岩变形量得到了有效控制，仅局部巷道有轻微底鼓现象，取得了较好的效果。为岩巷单进总结了可供借鉴的经验。

参考文献：

[1]刘军章.三软煤层煤巷大断面交岔点复合支护技术[J].中州煤炭，2014（04）.

[2]黄晋兵.全锚支护技术在大断面切眼中的应用[J].煤炭工程，2008（10）.

[3]贺天才.切眼大断面锚杆支护技术的应用[J].山西煤炭，2002（04）.

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复合支护体系论文 第3篇

关键词：建筑工程,深基坑,施工技术,方案

目前城市的土地非常昂贵, 开发商为了达到更高的经济效益, 就利用深基坑施工技术来拓展地下面积, 这样便可以获取更大的经济收入, 而且有效扩大了城市实用面积。深基坑施工为人们带来经济收益的同时也会对工程的安全造成不小的隐患。深基坑工程支护体系的设计、施工, 不仅要保证整个体系在深基坑开挖过程中、基础施工过程中等的安全, 还要控制结构及其周围土体不能因为深基坑地施工产生变形, 保证周围环境的安全。在安全前提下, 深基坑工程设计既要合理经济, 又要方便施工、缩短工期。因此, 深基坑工程的支护结构从单一化向多元化支护结构相结合的体系发展, 简称为复合支护体系。复合支护体系让各种支护结构的优点得以充分发挥, 使整个深基坑支护体系更安全经济、更节能环保。

本文结合龙海市某高层地下室深基坑工程实例, 简述复合支护体系在深基坑工程中的应用优势。

1 工程概况

某高层位于龙海市紫葳路, 建筑物由一幢25层高层经济大楼及一层大地下室组成 (见图1) , 基础采用旋挖混凝土灌注桩及预应力高强砼管桩 (PHC) 基础。基坑开挖深度为4.57~4.84m, 电梯井区挖深为6.8~7.1 m, 基坑周长约为321m。

图1基坑平面布置图

2 周边环境

拟建场地北侧为河道;南侧现为紫葳路 (已建) , 路宽约36m;东侧为农业银行 (已建) ;西侧为平宁路 (路宽约25m, 已建) 。根据勘察资料及现场调查, 场地内西南侧地下埋设有燃气管道、通信光缆、高压地下电缆、给、排水及雨、污水管线等, 其埋深一般在地下2.0m之内。

3 地质与水文条件

3.1 地貌

拟建场地原始地貌为冲洪积及海相沉积地貌单元, 区域地质环境属于龙海平原, 最大高差约0.27m。地势总体上较为平坦、开阔。北面为一条护城河, 南面为紫葳路, 西面为平宁南路, 东面为已建农业银行用地。

3.2 土层

在基坑开挖影响范围内, 自上而下岩土层分布如下:

(1) 素填土 (Q4ml) :灰色, 表层以根植土为主, 下层以粘性土为主, 局部含有少量碎砾石, 堆填时间10年以上。场区全场分布, 层厚1.00~2.60m, 平均层厚2.19m。

(2) 淤泥 (Q4m) :海相沉积成因, 饱和, 流塑状态。分布于整个场地, 层厚5.90~12.20m, 平均层厚8.81m。

(3) 细砂 (Q4 al+pl) :冲洪积成因, 青灰色, 呈稍密状态。分布于整个场地, 层厚10.80~19.50m, 平均层厚14.58m。

(4) 圆砾 (Q4 al+pl) :冲洪积成因, 灰白色, 呈稍密~中密状态。分布于整个场地, 该层局部旋挖未揭露及揭穿, 揭露层厚5.30~22.80m, 平均层厚13.56m。

(5) 全风化花岗岩 (γ5) :灰白色, 风化完全, 原岩结构已基本破坏, 主要由石英、长石及云母等矿物组成, 散体状结构, 岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层少数旋挖有揭露, 揭露厚度6.60~13.30m, 平均层厚10.50m。

(6) 散体状强风化花岗岩 (γ5) :褐黄色, 风化强烈, 节理、裂隙发育, 局部为铁锰质浸染呈褐黑色。岩石主要由火山碎屑物及熔岩胶结物组成, 原岩结构已大部分破坏, 芯呈散体状, 岩体基本质量等级为Ⅴ类, 无存在软弱夹层、破碎带、洞穴等。该层少数旋挖有揭露, 揭露厚度12.00~23.90m, 平均层厚18.60m。

3.3 场地水文地质条件

(1) 地表水:地表水主要分布于场地西侧的现有河道内, 另外场地内现有水稻田、菜地低洼处亦有少量分布。地表水主要来源于大气降水及场区外地表迳流补给, 水深0.3~2.0m, 水位和水量受季节和人工影响, 变化较大。

(2) 地下水:场区地下水类型主要为上层滞水、孔隙承压水及基岩裂隙水。上层滞水主要是赋存于场地内 (1) 素填土中, 主要受大气降水及人工灌溉的补给, 水位变化受季节性气候影响明显, 大部分上层滞水被蒸发掉, 小部分沿水力坡降渗流, 下渗补给下部水系;孔隙承压水主要是赋存于场地内 (3) 细砂层及 (4) 圆砾层中, 水位变化受季节性气候影响不明显, 水位升降取决于水压传递;基岩裂隙水主要赋存于场地内 (5) 、 (6) 层基岩风化带中, 以风化裂隙为主, 接受松散岩类孔隙水补给。

场地各孔地下水混合稳定水位埋深1.60~2.15m, 标高1.37~2.08m。由区域水文地质资料可知:场地地下水水位年变化幅度约1.0m, 年最高水位标高约为2.50m。

4 基坑支护体系方案选择

4.1 基坑支护特点

根据岩土工程勘察报告及其它有关资料, 本基坑支护具有如下特点:

(1) 基坑开挖面积较大, 约6645m2。

(2) 基坑开挖深度及影响范围内土质主要为流塑状的淤泥, 土质较差, 深基坑坑底隆起问题应引起足够重视。

(3) 基坑西侧和西北侧距小区道路较近, 且用地红线外有11层高的居民楼一幢, 西南侧地下埋设有燃气管道、通信光缆、高压地下电缆、给、排水及雨、污水管线等, 环境较为不利。南侧现为紫葳路 (已建) , 路宽约36m, 东侧为农业银行 (已建) , 但离基坑有足够的安全距离, 环境条件较为有利。

根据《建筑基坑工程技术标准》 (DB33/T1008-2000) 中的有关规定和周围环境的特点, 基坑工程安全等级为二级, 对应于基坑工程安全等级的重要性系数为1.0。

4.2 支护体系方案选择

支护体系可以考虑采用以下几种方案:放坡+插筋挂网喷面+水泥搅拌桩联合支护、钻孔灌注桩加内支撑支护、水泥搅拌桩重力式挡墙支护、单排钻孔灌注桩拉锚式支护、大放坡开挖、水泥搅拌桩土钉墙 (喷锚网) 复合支护等。综合考虑本工程深基坑支护开挖深度、周围环境、工程地质条件、投资和工期等因素, 结合当地工程经验, 决定采用如下复合支护体系 (见图2) 。

(1) 1—1剖面:分布于基坑东北两侧, 坡顶采用1∶0.75放坡+插筋挂网喷面+5排φ600@450×450水泥搅拌桩 (位于坑壁侧主动区, 桩长9.5m) , +6排φ600@500×500水泥搅拌桩 (位于坑壁内侧被动区, 桩长5.0m) 联合支护。

(2) 2—2剖面:分布于基坑北侧西段, 坡顶不放坡采用1排旋挖支护桩 (旋挖砼灌注桩φ1000@1200, 桩长17.0m) 、+1排φ600@1200单管高压旋喷桩 (位于支护桩中间主动区, 桩长10.0m) 、+5排φ600@500×500水泥搅拌桩 (位于支护桩内侧被动区, 桩长5.0m) 联合支护。

(3) 3-3、4-4、5—5剖面:分布于基坑南侧, 侧壁上部采用1∶0.5放坡、+插筋挂网喷面、+1排φ600@450水泥搅拌桩 (位于坡底侧壁主动区, 桩长7.0m) 、+5排φ600@500×500水泥搅拌桩 (位于基坑内侧被动区, 桩长5.0m) 联合支护。

(4) 6-6剖面:分布于基坑东侧南端, 侧壁采用1排旋挖灌注支护桩 (支护桩位于基坑外侧主动区, 上部悬臂, 桩径φ800@1500, 桩长13.5m) 、+1排φ600@450水泥搅拌桩 (位于支护桩外侧主动区, 桩长7.0m) 、+5排φ600@500×500水泥搅拌桩 (位于支护桩内侧被动区, 桩长5.0m) 联合支护。

(5) 电梯基坑、集水坑采用3排φ600@1200单管高压旋喷桩 (桩长10.0m) , 其余深基坑内部深浅交界处采用大放坡开挖。

(6) 深基坑内、外均采用明沟集水坑降排水方案。

5 应用探讨

本文结合高层住宅楼地下室深基坑工程中复合支护体系应用实例, 从深基坑的横向空间和纵向空间进行分析与探讨:

(1) 从深基坑的横向空间分析, 深基坑周边的工况不是单一的, 往往较为复杂多元化。如在深基坑周边工况不一的情况下仍采用统一的支护结构, 就会缺乏针对性, 造成不必要的浪费。在当前的深基坑支护设计中, 根据不同工况设计不同的支护结构的工程案例很多。如本工程实例中1-1~6-6剖面均为复合支护体系。

(2) 从深基坑的纵向空间分析, 深基坑的土层分布具有不均匀性及设计深度不一致的情况。

深基坑支护结构虽是建筑工程中的临时性结构, 但其设计仍必须以岩土的特性为依据, 在当前的深基坑支护设计中, 根据深基坑土层的变化, 沿深基坑纵向设计不同的支护结构的工程案例也很多。如本工程案例的1-1、3-3、5-5剖面, 上部采用1∶0.5放坡+插筋挂网喷面, 下部采用1排φ600@450水泥搅拌桩 (位于坡底侧壁主动区, 桩长7.0m) , +5排φ600@500×500水泥搅拌桩 (位于基坑内侧被动区, 桩长5.0m) 联合支护。同时根据设计功能分区的不同, 深基坑的挖深情况也是不同的, 因挖深的不同, 支护结构的设计当然也不相同了。如高层建筑中主楼部位就比裙楼、纯地下室部位深基坑深, 主楼部位深基坑支护的设计就相对复杂了。

(3) 深基坑支护设计时, 设计人员应从深基坑的横、纵两个空间的特点出发, 灵活多变不仅使支护体系满足力学性能, 还需考虑设计的产品经济实用性。如本案例中不同空间上使用了不同的支护体系的复合, 即满足了基坑支护的安全等性能, 又大大降低了深基坑支护的造价。

6 结束语

基坑工程是高层建筑基础工程的重要组成部分, 为保证基坑工程的安全, 必须具备严谨的科学态度, 既要重视工程实践经验, 又要注意理论指导, 以便防患于未然。同时要不断提高基坑工程的设计、施工水平, 充分重视基坑周边环境, 建立初始状态资料库, 施工过程中动态观测, 出现不良趋势应及时调整。根据工程自身要求和相应条件综合考虑, 做出安全可靠、经济方便的整体方案;重视基坑支护方案专家论证, 是保证工程安全、降低工程造价最确实可行有效的方法之一。

参考文献

[1]张宜祥.建筑工程深基坑施工中存在的问题及对策[J].中华民居 (下旬刊) ;2013-04-25

[2]吴山峰.沈忠晓.建筑工程深基坑施工需要注意的几个问题[J].中华民居 (下旬刊) , 2013-07-25

[3]郭波.建筑工程深基坑施工需要注意的几个问题[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2012-09-05

[4]张文峰.建筑工程深基坑施工中存在的问题及解决措施[J].黑龙江科技信息, 2012-07-05

复合支护体系论文 第4篇

【关键词】预测;管缝锚杆;棚间距;循环进尺;逐棚喷浆

1、概况

1.1工程概况

花秋二矿+550m水平皮带机道，设计是从+550m水平轨道运输大巷K3灰岩穿层上山施工，期间将揭露9煤并穿过9煤，而9煤为强突松软煤层，正向倾角12°，+16°上山顶板揭煤，巷道与煤层夹角为28°。为了防止揭煤期间出现冒顶而诱发煤与瓦斯突出事故的发生，我们采用了管缝锚杆超前临时支护的技术，得到了较为理想的预期效果。

1.2区域防突措施效果

根据接续进度，提前半年在主斜井下段使用ZDY-750防突钻机施工钻孔（孔径89mm）预抽揭煤区域瓦斯，钻孔控制巷道轮廓线外15m，巷道走向长度57m区域煤层。钻孔落孔间距为4.3m×4.3m网格状布置，随打即抽，共设计153个钻孔。

工程开工前，在回风斜井下部施工区域措施效果检验钻孔，取样测定残余瓦斯含量，测得残余瓦斯含量均＜8m3/t，确定该区域为无突出危险性区域，具备揭煤条件。

2、揭煤程序

2.1停头揭煤通知

当揭法距为10m时下发揭煤通知单，按“四位一体”揭煤安全技术措施进行施工。

2.2局部“四位一体”安全技术措施

2.2.1措施顺序

5m岩柱突出危险性预测→3m岩柱突出危险性预测→1.5m岩柱突出危险性预测→过煤门突出危险性预测。

2.2.2措施效果

1、使用ZDY-750型防突钻机施工局部穿层预测钻孔5个，钻孔孔径为φ75mm，钻孔控制巷道轮廓线外3～5m，巷道前方12m水平投影距离，提取煤样测定k1值及△h2值，并观察是否有喷孔、夹钻等动力现象，当测定的预测指标△h2＜200Pa、K1＜0.5(ml/g.min1/2)时，确定为无突出危险性工作面，可进入下一个程序施工，否则，采取局部释放孔释放瓦斯的临时措施，重复上述校检工作直至预测指标满足揭煤要求。

2、揭法距≤7m时，采取“先探后掘”措施，探孔保证3m超前距，重点控制顶部岩柱。

2.3安全防护措施

1、建立独立可靠的通风系统

2、远距离爆破：确保在爆破时，一旦发生突出事故，瓦斯流逆转也不会波及爆破地点，以保证人员的安全。

3、反向风门：防止突出的瓦斯逆流进入进风巷道而设置的安全设施。

4、压风自救：一旦发生突出，人员可就近使用压风自救装置，防止人员因瓦斯中毒窒息。

5、井下避难所：一旦发生突出，人员无法撤退时，可进入避难所待救。

3、揭煤期间支护措施

3.1支护设计

3.1.1永久支护

采用11#矿用工字钢半圆拱形支架支护，规格：净宽3900mm，净高3550mm，钢支架分为三段，用8根螺栓连接，棚间距为800mm，两棚间用3根φ16螺纹钢拉杆连接；网使用φ6.5mm×1850×1050mm平焊金属网，网格为100×100mm。网压茬100mm，采用14#铁丝绑扎，间距200mm；顶帮用背板背实，背板规格：φ150×800mm、φ150×1000mm。

3.1.2超前支护

采用φ32×2000mm管缝锚杆，仰角+20°～+30°施工，间距200mm，前后排错开排列。

3.1.3临时支护

在迎头的三架棚上，使用18kg/m的轨道三根（每根长度不低于3.6m）作前探梁进行临时支护，每根轨道用3条七环链固定在棚梁上，前探梁与顶板之间用背板接实背严。

3.2施工方法

1、与9煤揭法距≤2.5m时，巷道支护由锚网喷变更为架棚支护，棚间距为500mm，循环进尺≯800mm，实行“炮前先探后掘”的原则，防止误揭煤层。

2、与9煤揭法距≤1m时，增加超前支护措施，超前支护采用φ32×2000mm管缝锚杆，间距200mm。每次施工炮眼前，先施工超前管缝锚杆，将其打入迎头上方顶板煤（岩）层内，末端与迎头拱形钢梁一齐，然后用10#铁丝把管缝锚杆两两相连，并与正迎头拱形钢梁绑扎结实，整体稳固，使其起到约束掘进进尺范围内拱顶部上方的煤岩，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌。

3、采取“边探边掘、浅掘浅进”的方法施工至揭法距为0.5m处停头，准备爆破一次性揭开煤层。此次揭煤爆破装药量不能超过正常浅掘浅进装药量的两倍，揭开面积要求达到1.0～2.0m2，只要便于施工过煤门预测钻孔即可。

4、过煤施工期间，采取多打眼、少装药、放小炮的施工方法，炮眼深度以1m为宜，循环进尺800mmm，周边眼距300mm，采取隔眼装药，顶部周边眼不装药的措施，炮后用手镐找成形，尽量减小爆破对周边煤层的破坏。每架一棚即喷浆封闭，以缩短围岩暴露时间，防止围岩（煤层）脱落。

3.3技术要求

3.3.1超前支护

1、超前管缝锚杆与巷道顶板夹角为+20°～+30°，顶板稳定不稳定取小值，稳定取大值。

2、超前管缝锚杆横向布置宽度为巷道宽度的1/2～2/3左右，根据顶板完整程度适当增减其布置范围，最外侧超前管缝锚杆向外偏角15°。

3、横向间距为200mm，前后排错开排列，排距根据超前支护锚杆的长度、循环进尺、顶板的稳定性等因素综合考虑确定。

3.3.2 11#矿用工字钢钢支架支护

1、迎山角为3～5°，严禁棚子退山，其误差≯1°。

2、架棚架设垂直于巷道中线，其吊斜误差≯80mm。

3、巷道基础深度与设计值偏差≤10%。

4、架棚间距符合设计要求（揭法距2.5m～0期间棚距为500mm，过煤期间棚距为800mm），其误差≯50mm。

4、结束语

通过区域消突措施钻孔预抽，煤尘的瓦斯含量及瓦斯压力降低，煤层的坚固性系数增加，块状率有效变大，突出危险性明显降低，给管缝锚杆超前护顶提供了围岩稳固性增强的作用。另外，棚间距的变换、边探边掘小炮推进和逐棚喷浆等措施有效的防止了大夹角揭煤的冒顶、煤与瓦斯突出和瓦斯超限等事故的发生。

复合支护体系论文 第5篇

关键词：微型桩,复合土钉墙,作用机理,工程实例

0前言

目前, 基坑支护的分类方法较多, 按照受力特点可分为三类[1]:被动受力支护结构、主动受力支护结构和两者相互结合的支护结构形式。其中的主动受力支护结构在当前国内外应用比较广泛, 且在基坑支护中占有主要的地位, 其具有安全度高、施工简单、工期短、造价低、噪声污染小等优点[2]。微型桩复合土钉墙支护便是主动受力支护结构之一, 被广泛应用于基坑工程实践中。

1 微型桩复合土钉墙支护的作用机理

1.1 微型桩的作用机理

微型桩在联合支护体系中, 是主要的受力构件之一, 主要承受来自土的压力。微型桩的作用机理主要有[2,3,4]。

1) 超前支护, 增强土体自稳能力。在开挖基坑之前, 预先打入微型桩, 致使桩身周围的土地挤密, 限制了土体的变形, 提高了微型桩周围土体的强度。

2) 约束基坑边坡的变形。微型桩在实际的工程现场一般间距都比较小, 形成一个致密的微型桩群。由于微型桩群之间的相互作用, 约束了微型桩群之间的土体在基坑开挖过程中边坡的变形。

3) 土体开挖过程中, 承担土压力, 起到挡土的作用。微型桩群与它们之间的土体形成一个强粘聚力整体, 在基坑开挖的过程中, 共同来抵抗基坑以外土体向基坑内滑坡。

1.2 土钉的作用机理

土钉在联合支护体系中, 也是主要的受力构件之一。土钉的主要作用是通过土钉与土体之间的摩擦力, 将作用于微型桩上的土压力传递到稳定地层中。

1) 土钉对土体的补强作用。土钉必须具有足够的长度, 保证能够深入到微型桩以外的稳定土体内。土钉的受力主要是土钉与土体之间的摩阻力, 当土体发生相对的滑动时, 土钉与土体之间的摩擦力会发挥作用, 此时土钉就会对周围土体产生约束作用, 该约束作用就是土钉对土体的补强作用。补强作用与土的性质, 土钉的强度、刚度、深入土体的长度以及在土体内的分布有关。

2) 浆液对土体的固结作用。浆液的注入, 填充了土体之间的孔隙, 使土体挤密;同时, 由水泥浆中水泥水化学反应形成的Ca2+离子与黏土颗粒表面的Na+离子发生离子交换作用, 形成以土钉及渗出浆体为骨架的复合结构, 从而提高土体的强度[4]。

1.3 面层的作用机理

在联合支护结构中, 面层也是必不可少的一部分。其主要作用是承受水土压力、土钉端部拉力以及限制土体坍塌等, 因此, 面层的受力分析及设计也是非常重要的[5]。目前, 国内外对面层受力机理的研究都不多, 面层的设计和施工通常采用经验方法。

2 工程概况及地质条件

2.1 工程概况

本工程位于河南省新郑市具茨山路与辛千路交叉口东南角, 该项目为省搬迁项目, 建筑为18层, 基础埋深7.1~7.8 m, 基坑的开挖深度为3~9.5 m。

2.2 场地工程地质与水文条件

2.2.1 场地工程地质

本工程场地地貌单元为丘陵岗地, 根据勘察报告, 将地层划分为以下四个岩土工程地质单元, 基坑开挖范围内自上而下的顺序描述如下:第 (1) 层杂填土灰褐色, 稍湿, 松散, 建筑垃圾为主, 局部为粉末回填局部缺失。第 (2) 层粉土单元黄褐色, 粉土, 稍湿, 稍密~中密, 摇振反中等, 无光泽反应, 干强度和韧性低, 砂质含量高。第 (3) 层黏土单元黄褐色, 粉土, 稍湿, 稍密, 摇振中等, 干强度低, 粘粒含量高, 局部夹粉质黏土, 该层局部存在。第 (4) 层粉土单元黄褐色, 粉土, 稍湿, 稍密~中密, 摇振反中等, 无光泽反应, 干强度和韧性低, 粘粒含量高, 局部夹粉质黏土, 该层局部存在。

各岩土层分布情况及其物理力学性质详见表1。

2.2.2 水文地质条件

在本次勘察深度范围内, 测得地下水位为9.1~21.1m, 属于浅水, 主要来自降水和地表水的供给, 地下水位变化幅度1.5 m。近5年最高历史水位绝对高程150.0 m, 根据基础设计埋深, 不需要进行降水设计。

3 微型桩复合土钉墙支护的设计

3.1 基坑支护设计方案

依据场地周围环境、勘察结果和施工等因素, 拟采用微型桩+复合土钉墙+成品网喷射混凝土支护结构类型。

3.2 微型桩复合土钉墙支护的构造

微型桩复合土钉墙支护主要由微型桩、土钉、面层和原位土体四个部分组成[6,7]。微型桩的植入, 能够很好地解决开挖面上土体自立性差的问题以及土体与面层的粘结问题。土钉通过与锚杆、面层等结合, 来进一步增强土体自身的强度和稳定性, 从而形成一种主动支护结构体系[3]。

微型桩复合土钉墙支护结构如图1所示。

4 微型桩复合土钉墙支护的施工

微型桩复合土钉墙支护的主要施工流程如图2所示[4]:

4.1 微型桩施工

微型桩 (micropile) 是由意大利的Lizzi在20世纪50年代提来出的[8]。微型桩的桩径控制在100~300 mm, 属于小口径桩, 桩身通常由加筋材料与混凝土或水泥砂浆共同构成, 一般工程中多采用钢管或者钢筋笼作为加筋材料。

该工程微型桩采用D150 mm的桩径, 内置1根89钢管。微型桩施工采用一次注浆, 注浆管外常压注浆技术, 水泥采用P.O42.5级, 水灰比0.5~0.8。

微型桩成桩的工艺流程[9]:放桩位线→钻机就位→成孔→成孔检查验收合格→安放ф89 mm钢管→机械反振冲击取出ф130 mm护壁钢管→压力灌浆→补浆→填写施工记录。

4.2 土方开挖

1) 土方开挖时应分层、分段、对称开挖, 每次开挖深度控制在2 m范围内, 砂层中开挖深度每层不超过1.8 m, 每段开挖长度不大于30 m;随挖随支护尽量减少边坡土方裸露的时间, 在上一层未支护的情况下严禁开挖下层土方, 必要时采取预支护的措施。

2) 在开挖过程中, 严禁挖掘机碰撞或损坏已施工面层。

3) 开挖过程中发现基坑位移超过报警值等异常情况, 应立即停止开挖, 待处理后再进行开挖。

4.3 土钉施工

在微型桩复合土钉墙支护体系中, 土钉是主要的受力构件, 它能很好地弥补土体抗拉、抗剪弱的缺点。此外, 由于浆体注入后在土钉周围扩散、渗透, 与土钉形成骨架复合结构, 可以抑制周围土体的变形, 同时挤密周围的土体[10]。本工程孔径为100 mm, 倾角10°。土钉之间搭接采用双面焊;注浆选用P.O42.5的水泥砂浆, 水灰比0.45~0.55, 注浆压力为0.4~1 MPa, 孔内水泥浆填充密实。

土钉墙施工工艺流程:开挖工作面→每步开挖深度不大于2 m→坡面预留200 mm为人工修整边坡→土钉成孔→安放土钉→土钉注浆。

4.4 混凝土面层施工

为防止开挖面土体的松动, 开挖土体后应及时进行喷射混凝土面层施工。在开挖面上挂钢筋网时, 宜采用点焊来连接钢筋网的节点, 混凝土的喷射采用干法混凝土喷射。

1) 面层采用ф6.5钢筋, 面层分布钢筋搭接长度不小于300 mm;成品钢板网采用5 cm×10 cm, 成品钢板网搭接长度不小于300 mm;混凝土等级选用C20。

2) 喷射混凝土材料的选择为:32.5的水泥, 中砂, 石子粒径≤10 cm, 且水泥、砂、石的质量比为1∶2∶2。

3) 喷射作业应分段进行, 同一段内喷射顺序自上而下, 钢筋的混凝土保护层厚度≥30 mm。

4) 喷射混凝土面层完成2 h后, 进行洒水养护。

5 施工质量控制要点

5.1 微型桩、土钉位置的选择

当前, 城市道路、建筑物以及地下管线的位置错综复杂。施工过程中微型桩、土钉位置的选择必须避开周边道路的路基、建筑的基础以及城市地下管网。因此, 本工程在微型桩复合土钉墙技术进行支护之前, 除对已有勘察文件深入交底外, 还应对周边道路、建筑以及城市地下管网的位置状况做充分的勘察, 并且在施工之前编制专项的施工方案, 同时在施工组织设计文件中明确规定了必要的时候组织专家进行论证, 以保证本工程在正常施工时不对周边已有的建筑物和构筑物构成危害。

5.2 排水系统

本工程在微型桩复合土钉墙技术进行支护施工时, 刚好处于雨季, 所以充分考虑了地表水和地下水的影响。

本工程设置的排水系统包括:地表排水系统、集水井排水系统、坡前引水系统。地表排水系统主要是沿基坑周边设置坡顶挡水墙和截水沟, 避免雨水流入基坑;集水井排水系统主要在基坑内开挖集水井, 收集坑内水, 并通过水泵及时排除到坑外;坡前引水系统主要是在喷射混凝土层中架设导水管, 将部分地下水引入坑内集水井, 并通过集水井及时排除坑外。对于该排水系统本工程编制了专项的施工方案, 并且设置了专门的岗位, 由专人管理、检查和值守, 保证施工过程中基坑的安全、稳定。

5.3 基坑的检测

1) 基坑的监测采用仪器检测与巡视检查相结合的方法, 检测范围为基坑外边线以外1~3倍基坑开挖深度, 必要时还需扩大基坑监测范围。

2) 监测的内容重点包括:坡顶的 (水平、竖直) 变形以及周边建筑物、管线、道路的沉降变形。

3) 检测点布置及检测量必须严格遵守GB50497-2009《建筑基坑工程检测技术规范》。

6 结束语

1) 目前, 微型桩复合土钉墙支护的理论研究远不及工程实践的发展。微型桩、土钉以及两者与土体之间的相互作用机理不够清晰。另外, 微型桩复合土钉墙支护结构的破坏形式和破坏判据也没有明确的判别依据。这些理论方面的研究, 仍然需要广大科研工作者继续努力。

2) 该工程采用微型桩复合土钉墙的支护方法, 已经解决了基坑工程支护的实际困难, 达到了预期加固支护的目的, 从工程使用的角度上看是安全的、可靠的、合理的。

3) 对于微型桩复合土钉墙支护的设计以及施工经验的积累仍需加强, 为其在今后的工程应用提供更安全、可靠、合理的施工依据。[ID:003587]

参考文献

[1]秦四清, 王建党.土钉支护机理与优化设计[M].北京:地质出版社, 1999.

[2]汪召.土钉墙与微型桩联合支护作用机理的研究与分析[D].北京:中国地质大学, 2005.

[3]刘东升.微型桩复合土钉墙支护体系应用研究[D].郑州:河南工业大学, 2010.

[4]赵勇.微型桩复合土钉墙的面层受力分析与作用机理研究[D].北京:中国地质大学, 2008.

[5]闫丽.复合土钉墙数值分析与承载机理的研究[D].西安:西安煤炭科学院, 2002.

[6]李海深.复合型土钉支护工作性能的研究[D].长沙:湖南大学, 2004.

[7]Micropile Design And Construction Guidelines[M].2000, FHWA, USA.

[8]Kevin J.Mcmanus, Guillaume Charton, and John P.Turner.Effect of Micropiles on Seismic Shear Strain.ASCE Geo-Support, 2004 (3) :1-12.

[9]杨建明, 徐小烈, 谢晓琴.微型桩复合土钉墙支护施工技术[J].地基基础, 2013, 36 (2) :117-118.

复合支护体系论文 第6篇

1 工程概况

该工程建筑场地位于锦州石化公司厂内西侧, 场地因山体走势总体呈现东侧高, 西侧低, 高程介于29.53 m~46.24 m, 高差约为16.71 m。地貌单元为丘陵地貌, 成因以残坡积为主。锦州市位于中纬度地带, 属于温带季风型气候, 常年温差较大, 全年平均气温8℃~9℃, 年降水量平均为540 mm~640 mm, 无霜期达180 d。地下水主要赋存于回填层中, 地下水按埋藏条件属上层滞水, 隔水底板为粉质粘土;下部中砂亦含少量地下水, 地下水主要受大气降水补给。气候主要特征是:四季分明, 各有特色, 季风气候显著, 大陆性较强。通过野外钻探揭露, 地层主要由填土、粉土、粉质粘土, 中砂、砾岩等组成。 (1) 素填土:主要分布在山坡消防路和旧罐区部位, 表面为混凝土路面, 下部由砂土、粘性土、碎石等组成, 层底标高26.55 m~44.42 m。 (2) 粉质粘土 (Q4el+dl) :受油浸呈灰褐色, 软塑状态, 局部可塑状态, 无摇震反应, 韧性中、干强度中, 层底标高22.93 m~29.36 m, 层底埋深5.00 m~6.60 m, 主要分布在场地的中部及西部挡土墙位置, 只有8个钻孔揭露该层。 (2) 1粉土 (Q4el+dl) :棕褐色, 稍密状态, 韧性低, 干强度低, 摇震反应迅速, 无光泽, 含少量砾石, 稍湿。层底标高29.08 m~42.63 m, 层底埋深0.40 m~2.20 m, 主要分布在场地中部。 (3) 粉质粘土 (Q4el+dl) :褐色, 软塑状态, 无摇震反应, 韧性中、干强度中, 层底标高20.13 m~27.86 m, 层底埋深6.50 m~9.40 m, 主要分布在场地的中部及西部挡土墙位置, 只有8个钻孔揭露该层。 (3) 1中砂 (Q4el+dl) :黄褐色, 长石、石英质颗粒组成, 粒径均匀, 稍密, 湿, 层底标高19.94 m~21.04 m, 层底埋深8.90 m~10.00 m, 只在挡土墙部位揭露两个钻孔。 (4) 强风化砾岩:灰褐色, 矿物成分为碎屑物等, 砾状结构, 层状构造。层底标高19.53 m~42.81 m, 层底埋深1.20 m~10.00 m, 节理裂隙发育, 岩芯呈碎块状, 该层厚度变化较大。 (5) 中风化砾岩:灰褐色, 矿物成分为碎屑物等, 砾状结构, 层状构造。控制层底标高17.06 m~38.91 m, 控制层底埋深5.00 m~12.50 m, 节理裂隙较发育, 岩芯呈块状及柱状。

2 数值试验分析

基于FLAC3D平台建立计算模型及模型参数如下:此次数值计算模型考虑到基坑近似于对称结构, 计算范围取为整体工程1/4模型, 模型为均匀土体, 不考虑地下水及止水帷幕对基坑支护结构的影响。按照类似基坑计算得知, 基坑开挖的影响范围一般为开挖深度的2倍~3倍, 则深度方向考虑50 m, 故三维模型尺寸大小为200 m×200 m×50 m (长×宽×高) 。仿真材料本构关系取为弹塑性模型, 采用Mohr-Coulomb屈服破坏准则。三维模型四周取对称约束, 即分别限制模型6个边界面中的5个固定面, 即位移为零, 顶部设置为自由面。土体外部不施加任何力, 依靠土体自身重力, 不考虑地下水的影响。根据地质勘察报告, 土体物理力学参数如表1所示。基坑开挖按照三个步骤进行, 用Null结构单元来模拟。同时进行基坑支护, 用Pile结构单元来模拟桩, 用Cable结构单元来模拟锚杆和锚索。三维计算模型如图1~图6所示。

3 数值模拟结果与分析

3.1 整体水平变形分析

利用数值仿真软件FLAC3D对三步骤开挖的基坑整体水平方向变形进行分析, 支护桩的最大水平位移发生在基坑坑壁的中下部, 基坑内部土体的水平变形量值沿远离基坑支护结构的方向逐渐减小。基坑在水平方向发生的整体侧移是向坑内的位移, 整体水平侧移运动趋势呈圆弧滑动, 这主要与软土基坑土体性质有关, 并符合软土地区基坑开挖工程中基坑变形规律。双排桩—锚复合支护结构体系基坑水平方向的侧移和支护结构的刚度、土体的性质、地下水位、开挖工程等环境条件有着密切的联系。在基坑开挖之前, 土体保持原有的平衡状态, 随着基坑土体的开挖, 支护结构的施工, 土体原有的应力平衡状态遭到了破坏, 基坑开挖的施工工程实际上就是坑内土介质不断被挖除, 坑内土体原有荷载不断卸载过程。在荷载卸载过程中, 双排桩、锚索及土介质不断发生相互作用, 整个过程是一个动态平衡的过程。

3.2 支护结构水平位移分析

由图7和图8对比分析可知:随着施工过程的进行, 基坑深度的不断增大, 前、后排桩均呈现出向基坑内产生较大水平位移的趋势。土方开挖到基坑底部时, 由于锚索提供了很大的抗拔力, 前排桩呈现典型的“中间大, 两头小”的复合锚索柔性支护结构的变形曲线, 最大位移值出现在基坑底部开挖面附近的位置。后排桩是顶部水平位移最大, 随着桩长的增加, 水平位移变形越来越小。

3.3 前后排桩水平位移对比分析

由于采用的是双排桩—锚复合支护结构体系, 双排桩桩顶用拉梁以及冠梁相连接, 并有一定的侧移刚度, 前排桩多增加一道锚索提供足够大的抗拔力, 为研究整个支护体系各单元结构间变形协调, 通过提取前后排桩的具体侧移值进行进一步分析在开挖工程中前后排桩桩身的变形, 不同开挖过程前后排桩桩身位移变形对比情况如图9~图11所示。

由分析结果可知, 各开挖工程完成后, 前后排桩桩顶的位移值是相同的, 这说明前后排桩之间的拉梁发挥了良好的刚性连接, 提供很大的侧移刚度, 使前后排桩的桩顶连成一个整体, 前排桩位移时带动后排桩发生共同变形。前排桩产生的最大侧移值并不是发生在支护结构的最顶部, 而是随着开挖深度的不断增大, 最大位移位置逐渐向下移动, 最大侧移值大约位于开挖面附近。后排桩顶产生最大侧移值, 随着开挖深度的不断增大而逐渐增大, 直到最后趋于稳定。其变化规律和单纯的双排桩和单纯的单排桩支护结构体系的侧移变形规律相同, 这说明锚索单元只作用于前排桩, 对后排桩基本上没有任何影响。前排桩的侧移变化曲线比较快速, 并且超前于后排桩, 说明前排桩优于后排桩发挥支护作用。在基坑开挖到底时前后排桩桩底附近都发生了一定的水平位移量, 变化量并不是很大, 并趋于稳定。双排桩—锚索复合支护结构体系在基坑开挖完成后, 支护结构的最大侧移值有100 mm, 相对于其他地区土质较好的基坑来对比, 侧移值有些大, 但对于复合地基深基坑变形量的对比属于正常范围内, 和单纯只有双排桩的支护结构或者单排桩—锚索支护结构相比, 复合支护结构在控制基坑变形方面效果更加显著。

4 结语

本文基于大型有限差分软件FLAC3D对双排桩—锚复合支护结构支护效果三维仿真研究, 得到整体水平方向的变形情况和复合桩锚支护结构水平方向的变形发展趋势, 得到主要结论:1) 各开挖工程完成后, 前后排桩桩顶的位移值是相同的, 这说明前后排桩之间的拉梁发挥了良好的刚性连接, 提供很大的侧移刚度, 使前后排桩的桩顶连成一个整体, 前排桩位移时带动后排桩共同变形。2) 后排桩的桩顶发生最大侧移值, 随着开挖深度的不断增大而逐渐增大, 直到最后趋于稳定。其变化规律和单纯的双排桩和单纯的单排桩支护结构体系的侧移变形规律相同, 这说明锚索单元只作用于前排桩, 对后排桩基本上没有任何影响。3) 前排桩的侧移变化曲线比较快速, 并且超前后排桩, 说明前排桩比后排桩先发挥支护作用。4) 双排桩—锚索复合支护结构体系在基坑开挖完成后, 支护结构的最大侧移值有100 mm, 相对于其他地区土质较好的基坑来对比, 侧移值有些大, 但对于复合地基深基坑变形量的对比属于正常范围内, 和单纯只有双排桩的支护结构或者单排桩—锚索支护结构相比, 复合支护结构在控制基坑变形方面效果更加显著。

摘要：以锦州石化公司新建柴油罐挡土墙为研究对象, 利用大型有限差分软件FLAC3D对双排桩—锚复合支护结构支护效果进行了仿真分析, 获得了复合桩锚支护结构变形发展规律, 结果表明, 双排桩—锚复合支护结构在基坑开挖过程中支护效果显著, 为其他类似工程提供了参考。

关键词：双排桩锚支护,复合结构,数值计算,支护效果

参考文献

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[3]陈育民, 徐鼎平.FLAC/FLAC3D基础与工程实例[M].北京:中国水利水电出版社, 2008.

[4]侯惠锦, 梁振玺, 王宝石, 等.桩—锚与土钉墙组合支护FLAC3D数值模拟分析[J].土工基础, 2012, 26 (6) :70-72.

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[6]徐凯, 李俊才, 张志铖, 等.双排桩支护结构在基坑支护中的应用研究[J].建筑科学, 2013, 29 (1) :80-84, 40.

复合顶板支护技术浅析 第7篇

1.1 自然状况

五采2#煤层为五采区下分层组主力煤层, 其总储量为648.2万吨, 工业储量为603.0万吨, 可采储量为438.2万吨。2#煤层垂深430m, 厚度为2.1~2.3m, 平均2.2 m, 煤层倾角5°~15°, 煤层硬度系数为1.5, 节理、层理较发育。直接顶厚度2.6 m, 由下向上分别为泥岩、凝灰页岩、页岩夹煤线、煤页岩等, 直接顶节理、层理较发育, 不完整、易冒落, 是典型的复合顶板。老顶为6.68 m厚度细砂岩, 直接底板为1.3 m缟状细砂岩。

1.2 工程概况

东部采区2#煤层自揭露后共回采了右二、左二、右四三个工作面。沿煤施工中发现有淋水, 顶板破碎, 顶帮压力显现明显, 顶板下沉量大, 底板起鼓, 片帮严重。揭露初期施工时, 顶板采用Φ16mm1.6m的圆钢树脂锚杆 (端头锚固) 支护方式, 锚固力4吨, 配Φ16mm圆钢焊接长2.4米的钢筋梁支护, 锚、排距为1.01.0m, 巷帮采用单排Φ16mm1.6m的圆钢树脂锚杆, 配1600200100mm木板梁护帮, 间距1.5m。施工中发现顶板下沉量较大, 底鼓、片帮严重, 造成巷道维护量较大, 回采困难。

2 复合顶板围岩分析

巷道围岩性质、围岩压力、围岩控制是影响围岩稳定性三大因素, 而提高围岩强度和合理支护是保证设计采区正常开采的重要因素。围岩性质是影响围岩稳定性的最基本因素。不同岩石的物理力学性质差别很大。开采时围岩破碎、松软, 岩石力学强度低, 崩解等性质对巷道围岩稳定性最为不利, 这也是2#开采支护的主要困难问题之一。通过对已往施工的2#巷道顶板、两帮的观测, 发现在施工初期巷道的顶底板、两帮移近量一般并不大, 而是过一定时间后, 巷道变形量才开始变大, 数周或数月后才趋向稳定, 究其原因为2#支护设计方面存在重视顶板支护而轻视巷帮支护设计, 巷道帮支护强度不够, 锚固力低, 支护效果差, 造成煤壁松软, 发生片帮后, 巷道跨度增大, 引起应力重新分布, 致使顶板悬顶面积增大。巷道顶、底板变形破坏主要是由巷道两帮围岩移动引起的, 而巷道两帮破坏主要是由顶板压力引起的。巷道破坏形式主要为巷道顶板受顶压影响松动下沉两帮岩体移动挤压变形节理弱面发生破坏顶、底板岩层发生弯曲变形 (伴有局部岩块脱落、底鼓) 巷道顶、底板变形破坏。

理论分析和实践证明, 仅从锚杆作用的角度来提高巷道支护强度不可行。由于锚杆长度小, 药圈锚固长度小且在巷道的破碎区内, 无法阻止巷道顶板的破坏。所以, 锚杆支护的设计就不应单纯从提高支护体强度的角度来考虑, 而应从对破坏围岩的加固、阻止围岩继续松动和提高松动体自稳性的角度来考虑, 既要突出锚杆支护的优越性, 又能使支护效果得以保证, 这就需要组合支护, 即锚杆、锚索组合支护, 采用锚索支护, 主要利用其长度优势, 可穿过围岩松动圈或破碎带达到深部稳定岩层中, 向上施以较大的预紧力, 形成明显的主动支护, 使围岩变形得到有效控制。通过分析得出2#沿煤巷道施工的原则是:大断面 (预留量) ;锚杆、锚索组合支护;加强护帮支护。

为此采取如下措施:

2.1 大断面 (预留量)

针对2#围岩岩性, 承载能力差和巷道变形大的特点, 支护方式上要给围岩留有一定变形量, 释放部分集中应力, 保证开采巷道变形后能够满足生产的需要。

2.2 锚杆、锚索组合支护

锚索与锚杆相结合的支护方式, 实质上是把锚杆范围内的组合梁通过长锚索将其固定在深部稳定岩层中, 并通过锚索把力传递到围岩深部的稳定岩体内, 通过悬吊作用, 有效控制顶板下沉, 确保巷帮煤层的稳定性。

2.3 加强护帮支护

在对顶板加强支护的基础上, 必须注意两帮的支护, 防止支撑压力向巷壁深部转移, 减少因巷道围岩松动范围扩大, 而引起两帮煤岩片帮移动。通过对两帮煤壁实行全封闭, 提高两帮锚杆锚固力和支护长度, 达到有效阻止两帮破碎区围岩的碎涨变形, 达到支护顶板的效果, 减少了顶板暴露面积。

3 复合顶板巷道支护设计

根据2#沿煤巷道施工的原则, 以及对以往巷道支护的实践总结, 合理确定2#沿煤巷道施工的支护设计。

巷道设计实例:

a.巷道概括

五采2#左四巷为五采2#左四综采工作面的运输下巷, 巷道埋深z=430~470m, 岩体密度γ=25KN/m3, 属于准备

巷道, 长度650m, 沿2#顶板破底掘进, 采用炮掘施工, 耙斗机上皮带连续化运输。为保证巷道变形后能满足回采的需要, 巷道断面采用大断面施工, 巷道设计宽度3.4m (预留0.2m移近量) , 设计高度2.6m (拉底0.3~0.5m) , 顶板支护采用锚杆加锚索组合支护, 两帮采用锚杆加护帮网封闭组合支护 (见图1) 。

b.顶板支护设计

因2#顶板为复合顶板, 上部煤页岩, 凝灰岩不稳定, 根据悬吊岩石层厚度M=2.6米, 则顶板最小支护强度:

每米巷道顶板支护所要承受的载荷:

根据巷道实践及理论分析, 初步确定每米巷道布置3根锚杆, 每3米巷道布置2根锚索, 则每米巷道锚杆提供的载荷:

每米巷道锚索提供的载荷:

Q支>Q顶满足支护要求

锚杆、锚索支护长度计算:

锚杆支护长度:通过对顶板岩性及施工条件分析确定锚杆支护范围内的组合梁厚度应在2m范围内, 故确定锚杆支护长度为1.8m, 采用全长锚固。

锚索支护长度:

根据顶板岩层厚度变化范围实际确定锚索长度为6.5m, 采用端头锚固。

式中:m-悬吊岩层厚度, m。r-顶板岩层密度。

B-巷道宽度, m。Pm-锚杆锚固力, 80KN。h-锚杆支护效率, 70%。lÁ-锚索外露长度, m。lÁ-锚索悬吊长度, m。lÁ-锚索锚固长度, m。n-设计锚杆排数。

支护参数的确定: (见图2)

综合上述计算取锚杆及锚索参数如下:

锚杆种类:f 18 m m左旋螺纹钢树脂锚杆

锚杆长度:1.8 m锚杆锚固力:≥8 T.

锚杆间距:1.0 m锚杆排距:1.2 m

布置方式:三排矩形布置

支护方式:锚杆配钢带加锚网

锚网种类:1.6 mχ3.0m金属菱形网

锚索种类:∮15.2 mm钢绞线锚索长度:6.5 m

锚索锚固力:≥176KN锚索间距:3.0 m

锚索排距:1.8m布置方式:两排矩形布置

支护方式:锚索加钢梁支护托盘种类:18#槽钢χ500mm

锚固剂种类:CK-2335型树脂锚固剂

锚固方式:锚杆:树脂锚固剂χ4卷全长锚固

锚索:树脂锚固剂χ4卷端头锚固

施工工具:

MQT-90A气动锚杆转机

QYB-50气动液压泵

YDC-20张拉千斤顶

Y J-15液压剪

护帮设计:

巷道侧压计算:

a.根据挡土墙理论, 自然平衡拱跨度之半:

式中:a-巷道掘进宽度之半, 1.7m;

C-自然平衡拱跨度增大值, m;

h-巷道掘进煤层高度, 取2.2m

βd-两帮岩石内阻力角, 煤取56°b.自然平衡拱高度:

c.根据挡土墙理论, 计算巷道侧压为:

式中:h0-换算高度

gÁ-顶板岩石容重, 取2.3 T/m3;

Ág-两帮岩石的容重, 煤1.6T/m3;护帮支护计算:

a.护帮锚杆长度:

b.安全系数校核:

若每1.2m在巷道两帮各布置三根护帮锚杆, 则锚杆提供的支承合力为:

实际安全系数校核:

即支撑合力是巷道侧压的2.7倍

式中:Ál-锚杆锚固长度, m, lÁ-锚杆外露长度, m,

K-安全系数Q-锚杆锚固力n-锚杆排数

支护参数的确定: (见图3)

综合上述计算取护帮锚杆参数如下:

锚杆种类:òÑ16圆钢树脂锚杆.

锚杆长度:2.0 m锚杆锚固力:≥4 T.

锚杆间距:1.2 m锚杆排距:1.0m

布置方式:三花布置

支护方式:锚杆配钢带加锚网

锚网种类:2.2 mχ3.0m金属菱形网

锚固剂种类:CK-2335型树脂锚固剂

锚固方式:树脂锚固剂χ1卷端头锚固

4 支护效果比较与效益分析

4.1 支护效果比较

通过施工五采2#左四巷实践证明, 使用锚杆、锚索组合支护并配合封闭式护帮支护取得了良好的支护效果, 对施工巷道移近量观测得出掘进期间顶、底板移近量小于30mm, 两帮移近量小于50mm, 施工一个月后顶、底板移近量为60~80mm, 两帮移近量为90~120mm, 施工两个月以后顶、底板移近量为100~120mm, 两帮移近量为150~180mm, 移近量趋于稳定, 巷道断面收缩变形仅为8%~10%, 满足该巷道使用需要, 获得了良好的经济效益。而以往采用其它支护方式施工的2#巷道, 在施工2个月后顶、底板移近量均达到300~500mm, 个别地段达到1000mm以上, 并且巷道变形周期长, 两帮片帮严重, 巷道底鼓严重, 造成巷道难以保证使用需要, 需多次进行拉底、重复支护, 造成极大的人力、物力浪费。

4.2 经济效益分析

以往2#巷道拉底备复施工时多采用架棚支护, 棚子采用钢木结构, 据测算每米巷道备复成本为1050元/m。加上原巷道施工成本940元/m, 则巷道总成本将达到2000元/m以上, 而采用组合封闭支护的巷道每米成本为1200元/m, 每米道减少成本800元以上, 做到了节约材料, 降低成本。

4.3 实用效益分析

采用锚、网、带和锚索联合支护, 其构件简单、重量轻, 运输、安装方便, 减轻了工人的劳动强度, 提高了工效, 达到良好支护效果, 杜绝了返工浪费、二次成巷的弊病, 减少了掘进支护成本, 提高了生产的安全性。

总之, 锚、网、带和锚索联合支护可使掘进成本降低40%, 巷道断面利用率提高20%, 明显地改善安全生产环境, 提高了效益。同时为五采2#煤层设计采区的巷道支护方式及支护参数提供了理论及实践基础。

5 结论

锚、网、带和锚索联合支护技术在正阳矿五采2#层东部采区的应用成功, 取得了显著的技术经济效益和实用效益。将对开采2#煤层, 提供了可靠的支护设计依据, 证明这种支护形式针对复合顶板支护是切实可行的, 为复合顶板支护积累了经验, 在今后的复合顶板支护方面有着广泛的推广使用价值。

摘要：通过对五采2#层东部采区原有巷道支护方式的实地检测, 结合锚杆、锚索支护机理进行理论分析, 合理设计2#层西部采区巷道顶板支护方式和支护参数;分析了复合顶板巷道帮、顶封闭式支护掘进技术效果和经济效益。

复合顶板巷道支护研究 第8篇

1.1数值模拟

(1) 力学模型建立

采用FLAC3D建立模型尺寸高×宽×厚为60m×50m×50m, 如下图1.1、1.2所示。

1.2模拟结果分析

为了研究该矿复合顶板巷道变形破坏范围, 对巷道无支护掘进进行模拟。巷道竖直方向和水平方向的位移云图, 如图1.3、1.4所示。

由图1.3和图1.4可以看出, 巷道开挖后, 周边围岩出现变形, 主要以位移变化来显现。在竖直方向, 巷道围岩变形主要集中在巷道顶板中心附近, 底板变形较小, 整个变形基本成对称分布。在水平方向, 巷道围岩变形主要集中在直墙上部的拱帮处, 整个变形基本成对称分布。在设计锚杆支护时, 对于变形严重区域, 可适当缩小间距或在此区域打入锚杆。

2 支护设计

通过回风巷初期棚式支护的实践及理论分析表明, 它作为被动支护, 在支护复合顶板巷道时, 巷道的矿压显现剧烈。顶板剧烈下沉甚至开裂。在巷道掘进期间就需要进行多次返修和复棚、卧底及挑顶。这种被动的支护方式掘进效率低下, 返修率高, 无法实现煤矿的高产高效以及生产安全要求。为了改善支护效果, 改进支护形式, 在回风巷后期的直墙半圆拱巷道, 将采用具有主动支护作用的锚杆进行支护。

巷道开挖后, 两帮与顶底板都出现一定范围的破坏区, 如图2.1所示。锚杆支护的作用在于保持破坏区内岩层的稳定性。锚杆支护设计的根据是运用自然平衡拱理论。

2.1 煤帮破坏范围的确定

两帮破坏深度C, 由下式确定:

结合该矿回风巷实际条件, 此巷道未受到采动影响。巷道应力集中系数取2.5;巷道埋深取最大值350m;表示采动影响程度的无因次参数取1;硬度系数取巷道围岩最软处2;巷道轮廓范围内的煤层厚0.4m;内摩擦角取35°。

计算得出两帮破坏深度范围约为1.3m。

2.2 顶板破坏范围的确定

顶板岩层的破坏深度, 可根据下式求出:

结合该矿总回风巷实际条件, a的值为2m;岩层的倾角为25°;待锚岩层的稳定性系数取0.45;锚固的岩层的硬度系数取4。

计算得出顶板破坏深度范围约为1.6m。

2.3 锚杆支护设计

顶板和两帮采用左旋树脂锚固螺纹刚锚杆, 参数为Φ20-2200mm, 锚固长度不小于0.35 m, 间排距为0.8m;锚固剂为MSK2335, 每根锚杆至少用一卷;托盘采用150×150×6.0mm球形托盘, 螺母为高强阻尼螺母, 配合减阻垫圈使用;锚固力不低于75k N, 预紧力不低于30k N。

采用锚索加强支护, 具体参数为:SKP15-1/1860, Φ15.24-6000, 每隔3排锚杆 (2.4m) 布置一排锚索, 锚固长度至少1.4m。锚固剂为MSK 2550, 每根锚索采用3卷;托盘采用钢制蝶形托盘, 200×200mm;锚固力不低于200k N, 预紧力不低于80k N。

采用金属网片的尺寸为1000mm×3600mm。

3 锚喷支护设计

主要是根据《煤矿巷道断面和交叉点设计规范》 (GB50419-2007) 对于不受采动影响的拱形断面确定喷射混凝土厚度为100mm。

4 支护效果模拟分析

主要是通过支护前和支护后巷道围岩位移量来进行比较。

不支护和锚杆间排距0.8m支护情况下巷道开挖后, 竖直方向上位移云图如图1.3、4.1所示, 水平方向上位移云图如图1.4、4.2所示。

不支护和锚杆间排距0.8m支护巷道开挖后围岩位移对比如下表所示。

由表可知, 无支护顶板位移达到了238.6mm, 底鼓量约38.2mm, 顶底板移近量为276.8mm;支护后顶底板变形大幅度降低, 其中顶板位移为117.2mm, 降低了约51%;水平位移上, 支护后两帮移近量减少了104.7mm, 降低了近46%。说明巷道支护后, 有效地控制了围岩的变形。

5 结论

根据自然平衡拱理论, 对该矿回风巷进行锚杆支护的理论计算设计及数值模拟研究。

(1) 顶板和两帮采用左旋树脂锚固螺纹刚锚杆, 参数为Φ20-2200mm, 锚固长度不小于0.35m, 间排距为0.8m;锚索采用Φ15.24-6000, 每隔3排锚杆 (2.4m) 布置一排锚索, 锚固长度至少1.4m;采用金属网尺寸为1000mm×3600mm, 喷浆厚度为100mm。

(2) 巷道开挖后, 在无支护情况下, 顶板出现明显下沉, 顶底板移近量很大。巷道在设计的锚杆、锚索的作用下, 有效地控制了围岩的变形, 使其保持在一个有限的范围内, 相对不支护而言, 顶底板移近量降低了约51%, 两帮移近量降低了近46%。支护效果达到了预期要求。

参考文献

[1]张彬, 任永杰.复杂条件综掘巷道支护技术[J].矿山压力与顶板管理, 2002, 2.

[2]杨光玉, 等.复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护技术[J].煤矿安全, 2001, 8.

复合支护体系论文 第9篇

[关键词]深层水泥搅拌桩；钢花管喷锚；建筑基坑；监测

一、工作原理

1.深层水泥搅拌桩工作原理

深层水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固、基坑支护止水的方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特定的攪拌机械，就地将软土和水泥浆液强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固体，从而提高地基土强度和物理力学性能、增大变形模量。钢花管采用标准原料、专业工艺制作,花费同等费用条件下,由于技术先进，钢花管具有外观精细、强度高等特点,专业的加工流程,产品符合设计规范,批量制作从而满足工地大批量使用的需要。

2.钢花管原料的组成和作用

应用于破碎岩层、软弱围岩、高地应力大变形等复杂地质条件，进行支护、抢险、治理坍方等自钻注浆的一切场合，适用范围更广，功能更高。它在中空锚杆体头部装上硬质合金钻头，用锚杆体代替钻杆进行钻进，钎尾连接杆把锚杆体和凿岩机相连，用凿岩机凿孔至设计锚杆深度后，安装止浆塞、垫板、螺母后，进行注浆。当在边坡支护或水电站施工中，也可用大直径锚杆代替潜孔钻钻杆，进行钻孔注浆，威力更大，作用比锚索更强，更快捷方便，施工成本更低。自钻锚杆作为一种有效的锚固手段，被大量地应用在隧道的超前支护，径向支护，边坡加固，路基加固以及隧道病整治工程，在各类地下工程中普遍存在着软弱围岩、断层破碎带、高地应力大变形等复杂地质条件，给岩锚施工带来了极大的困难，特别是在坍孔严重和需要特长锚杆的情况下，普遍的锚杆无能为力。自钻锚杆将钻孔、注浆及锚固等功能一体化，在隧道超前支护及各类边坡处理，高地应力大变形等病害的整治工程中均能很好地改良围岩，达到理想的支护效果。

二、工程应用实例

灌浆钢花管和排水钢花管打管质量验收完毕后,进行灌浆钢花管的压力灌浆。其中注浆泵要选用额定压力6MPa以上的可调控进浆压力的注浆泵,且泵上的压力表一定要安装正确,能正常显示准确读数。还要有额定压力为20MPa的高压注浆胶管若干米,洗孔用的喷水头及搅拌池等设备。灌浆前先要对管壁进行洗壁注浆,对钢花管内壁进行低浓度水泥浆清洗,当管口冒浆浓度与注浆浓度差不多时,则停止洗壁。然后用带喷头的洗孔水管插入到钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,冲洗留在钢花管内的水泥浆,以疏通出浆孔。清洗完毕后开始正式灌浆,灌浆分多次,灌浆压力依次提高,初始压力一般控制在0.5MPa左右,每注完一定量(大约10kg/m)的水泥浆,需要休息片刻,然后继续灌注。一般注5次左右,水泥用量约水泥用量约200kg/m左右,每次灌注完需要休息半小时左右,再用压力水冲洗管壁,再进行下依次灌浆。

灌浆顺序一般采用间隔灌注,但由于本设计中每两根灌浆钢花管中均有一根排水钢花管,所以依次灌注即可。排水钢花管虽然不用灌浆,但也需要清洗管内壁,用带喷头的洗孔水管插入到排水钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,排出打管时进入管内的杂质,并起到清洗排水孔的作用,利于排水。在施工过程中还需将在边坡底部修一条排水明沟将边坡上流下的水排入指定集水坑。

（1）钢花管锚杆支护设计

根据建筑物地下室的结构设计，基坑支护采用钢花管锚固支护结构类型，其基坑侧壁重要性系数为1.0，基坑深度为5.5m，地下水位为-1.5m，墙面坡角90O；

（2）深层水泥搅拌桩施工

工艺流程：测量定位→深层搅拌桩机就位→预搅下钻→喷浆搅拌提升→重复搅拌下钻→重复搅拌提升→至孔口→关闭搅拌机械→桩机就位；施工技术措施。桩机对中：施工时钻头严格对准桩位（误差≤20mm）；调整桩机，保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度（垂直度偏差不得超过1%）桩位偏差不得大于50mm；浆液配制：严格按0.50-0.55的水灰比配制浆液，水泥掺入比10%-12%，以土层平均比重约1.6T/m³，桩径Φ600mm进行计算：0.28m3/m×1.6T/m³×10%≈45kg/m，掺粘土粉10kg/m；按每桩一池浆的要求，一次性配制及使用；钻头检查：每班开工前检查钻头一次，当其直径<560mm时应及时更换或补焊；搅拌桩应采用“四搅四喷”工艺，即喷浆过程中按：“两下两上”的顺序进行，下和升的速度符合施工设计要求；使用32.5R普通硅酸盐水泥，每批水泥应有合格证及材料性能试验报告。

（3）钢花管锚杆支护施工

钢花管注浆锚杆及其加固围岩技术在中等以下强度的围岩软弱破碎带泥夹石不良地质岩体中是大跨度、高空间地下工程的新型支护形式和治理塌方行之有效的产品和方法。它以“ＮＡＴＭ”理论为依据，利用浆液固结岩块，锚杆组合围岩水泥砂浆以１／４杆长的固结半径围绕锚杆产生一个稳定地带，锚杆间的岩石以稳定地带为支柱，构成自承载拱承受山体压力。管体开有射浆孔且能分节组合，根据工程需要，可灵活组合成不同长度的锚杆加固围岩技术包括两种方法，一为联合加固法，二为顶管法。锚杆拉拔力有１５Ｔ、２５Ｔ、５０Ｔ、１００Ｔ不等。管体开有射浆孔，在较大范围有同样深度的注浆效果，受力性能好，有较大的抗弯、抗剪和抗拔力。工程实践证明，该产品、技术是推广应用“ＮＡＴＭ”法的好手段。

三、施工效果评价与总结

本工程采用深层水泥搅拌桩与钢花管锚杆结合施工，充分发挥两种方法的优点，经过现场开挖监控、位移观测，A区的最大位移量为6mm，B区的最大位移量为5mm。本基坑支护工程在确定采用深层水泥搅拌桩结合钢花管喷锚支护的方法前，曾详细论证其它支护结构的方法，如深层水泥搅拌桩结合排桩支护的方法，方法对比可节约35%的工程成本。在松散、疏松的砂层、粉砂层中，采用深层水泥搅拌桩作止水带时，适当渗入水泥粉和水泥搅拌，止水效果好，降低成本。

结束语

深基坑支护虽属临时工程，但技术复杂却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、道路、桥梁等，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，因此其支护结构类型的选择至关重要。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程.JGJ120-99[S].北京,中国建筑工业出版社,1999.

[2]建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002.[S].北京,中国建筑工业出版社,2002.

[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范.GB50086-2001.北京,中国建筑工业出版社,2001.

复合支护体系论文 第10篇

某学校地下车库工程 (见图1) 就是利用地下修建地下二层车库, 竣工后地面恢复绿地, 落地面积4142m2, 基坑深11m, 四周均为建筑物, 与最近的15#楼相距10.85m, 建筑物基础为砼条形基础, 其余均为桩基础。基坑设计理念, 为节约造价, 根据周边环境合理设计, 四周道路不能破坏, 没有放大坡距离, 当时综合考虑采用土钉墙支护形式, 对15#楼砼条基处32m范围内加强土钉长度, 具体设计如图1。

1 地质概况 (见表1)

表1数据取自岩土工程勘察报告书。

2 基坑周边环境

基坑南、西、北侧为原有建筑物, 为桩基础, 距基坑距离较大, 附加荷载取20k N/m2, 基坑东侧15#楼为砼条基, 距基坑10.85 m, 附加荷载140 k N/m2。

3 设计原则

根据不同的环境, 利用不同的设计方法, 力求基坑安全。在保证基坑安全的前提下, 选用经济适用的支护方案。在保证安全经济的前提下, 充分考虑现场实际情况, 尽量缩短工期。

4 方案设计

4.1 15#楼对应基坑部位加强, 基坑深

11m, 放坡系数0.1:1, 土钉布置如表2。

4.2 其余三侧基坑11m, 放坡比例0.1:1, 土钉布置布置如表3。

4.3 砼配筋和面层砼及坡顶连梁

喷锚面层为φ6.5@200200, 钢筋网横竖2Φ14压筋, 砼厚度80-100mm, 砼强度等级C20细石砼, 水泥为P.032.5R, 砂为中砂, 碎石为0.5-1cm, 坡顶四周做2m宽散水, 反坡比0.02:1, 底连梁500300砼梁, 配筋4Φ12, 箍筋ф6.5@200mm。

4.4 沉降位移监测

基坑开挖, 基坑四周要进行水平位移监测, 每天一次, 对相邻建筑物进行沉降监测, 做好记录向监理汇报监测数据。

4.5 排水系统

基坑上口设置一道挡水墙, 砖砌120240, 以防止周边雨水流入基坑, 基坑底侧设置排水沟, 在适当的位置设置集水坑。

照上述土钉墙设计方案施工分五步, 分段分步开挖进行土钉墙施工。第一步顺利完成, 到施工第二步时15#楼和14#楼一侧土体开挖时, 因下水管道有下水跑水现象, 土体已达到饱和状态, 有局部塌方现象, 其余各侧完好, 土体与地质报告相符, 针对塌方现象, 建设单位、监理单位、施工单位根据现场实际情况决定, 15#楼和14#楼一侧改变支护形式, 在第一步已完成土钉墙下面施工桩锚支护体系, 为确保15#楼砼条形基础不产生沉降和位移, 桩锚具体设计参数:桩型采用钻孔压浆桩。桩φ600、桩长16.5m, 主筋配筋12Φ22, 连梁800600, 在连梁处设预应力锚杆, 锚杆长20m, 孔径150mm, 自由段5m, 锚固段15m, 拉筋为2Φ15.2钢绞线, 预应力值张拉锁定200k N, 基坑施工处于雨季, 防止雨水冲刷桩间土, 喷射砼面层厚度50mm。 (见图2)

经过桩锚施工, 15#楼和14#楼一侧顺利完成支护, 监测没有异常, 其余三面土钉墙也按合同工期完工, 得到建设单位和监理单位认可。