CN105586976A - 一种采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索进行基坑边坡支护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑边坡支护的方法，采用坡率法开挖，搅拌桩与预应力锚索加腰梁支护相结合，其特征是坡率法分级开挖缷载，搅拌桩被动支护与预应力锚索主动支护相结合，边坡的坡形设计、搅拌桩与预应力锚索数量位置，应根据边坡整体稳定性分析确定。该方法保证了基坑边坡的稳定性，同时可有效缩短工期，降低造价，便于坡面上的隧道、管涵交差施工。

Description

一种采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索进行基坑边坡支护的方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索进行基坑边坡支护的方法。

背景技术

目前在一些工业项目(如泵房)的基坑施工时，基坑深度超过30米，有隧道、管涵有坡面穿出，而当场地地质条件为松软的土层、破碎的岩土层或地质条件复杂，变形控制严格，基坑边坡安全等级高。基坑全部坡率法放坡大开挖，工程量大，需较大堆土场，场地条件不允许，或工期与经济性不佳；全部采用挡墙、排桩加预应力支护，挡墙、排桩为满足稳定性要求，伸入坑底以下较深，挡墙、排桩受力大需加大截面并设内支撑，工期长，造价成本高，或与穿过挡墙、排桩的隧道、管涵交差施工困难。当场地具备一定的放坡开挖条件，采用坡率法分级开挖、搅拌桩与预应力锚索支护相结合，可保证基坑边坡的稳定性，同时可缩短工期，降低造价，便于坡面上的隧道、管涵交差施工。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种基坑边坡支护的方法，以解决上述常规基坑边坡支护体系不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索进行基坑边坡支护的方法，其特征是坡率法分级开挖缷载，搅拌桩加固土体与被动支护，预应力锚索主动支护相结合，边坡的坡形设计、搅拌桩与预应力锚索数量位置，应根据边坡整体稳定性分析确定。该方法保证了基坑边坡的稳定性，同时可有效缩短工期，降低造价，便于坡面上的隧道、管涵交差施工。

一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法包括设计与施工两大部份。

一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其设计按以下步骤进行：

步骤1：根据场地地质条件与开挖限制条件，进行基坑边坡的开挖坡形初步设计。

步骤2：对步骤1初步设计的坡形，布置搅拌桩、预应力锚索，进行初步稳定性分析。

步骤3：反复调整边坡坡形设计，搅拌桩、预应力锚索的位置、数量，预应力锚索的倾角、施加预应力的吨位，进行边坡计算分析，得到边坡变形计算值，保证边坡稳定性，同时优化钢管桩、预应力锚索的布置设计。

步骤4：根据边坡稳定性分析的边坡下滑力设计搅拌桩的截面尺寸、壁厚、长度。

步骤5：根据边坡稳定性分析施加的预应力的吨位设计预应力锚索的截面尺寸、自由段长度、锚固段长度。

步骤6：根据边坡稳定性分析的腰梁内力设计型钢腰梁的截面尺寸。

一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其施工按以下步骤进行：

步骤1：根据设计文件，进行搅拌桩的平面测量放线。

步骤2：搅拌机就位、调平；搅拌下沉至设计深度；边喷浆边搅拌提升至设计桩顶标高；重复搅拌、提升。

步骤3：开挖基坑第一级边坡，边开挖边喷射混凝土进行坡面护面。

步骤4：根据设计文件，进行第一级边坡预应力锚索的测量放线。

步骤5：钻孔机就位、调平，完成第一级边坡预应力锚索、排水孔钻孔。

步骤6：安装第一级边坡排水管。

步骤7：第一级边坡预应力锚索制作、安装、注浆。

步骤8：安装第一级边坡腰梁。

步骤9：进行第一级边坡预应力锚索张拉、锁定。

步骤10：开挖基坑第二级边坡，边开挖边喷射混凝土进行坡面护面。

步骤11：重复步骤3至步骤10，完成后续边坡施工。

步骤12：边坡变形监测，预应力锚索轴力监测。

步骤13：根据预应力锚索轴力监测结果，进行预应力锚索二次张拉锁定。

本发明的效果在于：(1)坡率法放坡开挖，主动缷载，降低边坡滑动体的下滑力；搅拌桩提高了原有松散土层的摩擦角与内聚力，松散土层自身稳定性提高，可以对预应力锚索的锚固端土体起到加强作用，提高土体与锚索锚固体的粘结强度，使预应力锚索可有效张拉锁定；搅拌桩长度穿过边坡潜在滑动面，当边坡有下滑的趋势时，搅拌桩由于其自身刚度大于土体，抗剪强度高于土体，提高滑动面上的抗剪承载力，能阻止土层沿滑动面的下滑，而达到边坡的稳定；预应力锚索主动在边坡上施加了预压力，阻止边坡下滑，预应力锚索采用二次劈裂注浆工艺，提高土体与锚索锚固体的粘结强度，使预应力锚索可有效张拉锁定，并通过锁定锚索的腰梁将预压力传到周围土体，使坡体与支护结构形成共同受力复合体，保证边坡稳定。(2)由于搅拌桩可一次在开挖前施工完成，采用型钢腰梁可省去混凝土腰梁所需的养护时间，土体开挖与预应力锚索可同时交差施工，采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索相结合进行基坑边坡支护，在提高软弱土层边坡的支护效果的同时，降低造价，加快工期。(3)采用坡率法和搅拌桩与预应力锚索相结合进行基坑边坡支护，便于坡面上的隧道、管涵交差施工。

附图说明

图1为边坡坡形和搅拌桩与预应力锚索布置平面图

图2为边坡坡形和搅拌桩与预应力锚索布置剖面图

图中，1-搅拌桩，2-腰梁，3-预应力锚索，4-滑动面，5-隧道。

具体实施方式

下面结合附图1、2和实施例对本发明进行进一步描述。

步骤1，在平整的场地上，根据设计文件，进行搅拌桩的平面测量放线；

步骤2，配制水泥浆，其水灰比为0.45-0.55，浆液中加入早强速凝剂；

步骤3，搅拌机就位、调平；搅拌下沉至设计深度；边喷浆边搅拌提升至设计桩顶标高；重复搅拌下沉至设计、提升，完成搅拌桩施工。具体实施要点如下：

1)搅拌桩施工前应进行不少于2根的工艺性试桩；2)搅拌桩为抗滑桩，其桩长超过滑动面以下2m；3)加固范围内土体的任何一点均经过20次上的搅拌；4)搅拌桩的停浆面应高于设计标顶标高500mm；4)搅拌桩垂直偏差不超过1％，桩位水平偏差不超过50mm。

步骤4，搅拌机成桩28天经检验合格后，进行第一级边坡土体开挖，开挖至第一排锚索标高1m以下，边开挖边喷射混凝土进行坡面护面；

步骤5，预应力锚索钻孔包括测量放线、钻孔机就位、成孔、清孔等步骤。具体实施要点如下：

1)根据测量放线，调整钻孔机到适当的位置与角度；2)应根据土层性质选择适当的钻孔机，特别是土层中有竖硬夹层或孤石，应选用较大功率的钻机，否则钻杆会扭曲变形，无法成孔或其它事故；3)当土层中封闭含水层或土体饱和含水量大时，成孔困难，应事先钻排水孔，安装排水管进行边坡排水，采用套筒保护钻孔；4)预应力锚索钻孔孔位偏差不超过50mm，孔深偏差不超过200mm，钻孔倾角偏差不超过2度。

步骤6，第一排锚索制作与安装。锚索制作包括自由段、锚固段、注浆管的制作。具体实施要点如下：

1)钢绞线自由段进行防腐处理后外套软胶管，软胶管两端用细铅丝扎紧，自由段每隔2m设置架线环，保证自由段钢铰线平直相互分离；2)钢绞线锚固段头部设有导向帽，每隔2m设置架线环，在两架线环间隔的中点处将钢绞线扎成束，保证锚固段钢铰线成波浪形布置；3)架线环中间设有圆孔穿过两根注浆管；4)两根注浆管分为一次注浆管、二次注浆管，二次注浆管在锚固段内孔壁留设孔眼，用胶带纸密封孔眼；4)锚索安装时，应避免锚索扭曲变形，注浆管与锚索一起放入，注浆管头部插入导向帽内，锚索入孔深度不得小于设计长度。

步骤7，第一排锚索注浆。具体实施要点如下：

1)注浆浆体采用水泥浆，水泥采用普通硅酸盐525#水泥，水灰比0.45-0.55，浆液中加入早强速凝剂；2)一次注浆压力宜为0.3-0.6MPa，边注浆边拔一次注浆管直至将孔口封闭；3)在一次注浆浆体初凝前，进行二次注浆，二次注浆压力宜为1.5-2.0MPa，胀开封堵孔眼的胶带纸，加强锚固体与土体的锚固，当孔口有浆液溢出时停止注浆，抽出二次注浆管。

步骤8，安装第一排边坡腰梁；

步骤9，进行第一级边坡预应力锚索张拉、锁定。具体实施要点如下：

1)锚索张拉宜在锚固体强度达到设计强度80％后进行，且锚固体龄期不小于14天；2)锚索应进行预张拉，张拉力为锁定荷载的10％-20％；3)锚索张拉分级进行，每级荷载下测量锚索伸长值，与锚索试验的数据对比，用于调整张拉力；4)锚索超张拉1.1倍锁定荷载后锁定；5)锚索锁定荷载可据锚索正式施工前的试验结果进行调整。

步骤10：开挖基坑第二级边坡，边开挖边喷射混凝土进行坡面护面；

步骤11：重复步骤3至步骤10，完成后续边坡施工；

步骤12：边坡变形监测，包括水平位移与沉降,预应力锚索轴力监测；

步骤13：根据预应力锚索轴力监测结果，若锚索轴力下降到设计值以下，应进行预应力锚索二次张拉锁定。

图1坡面上的隧道处具体实施方式：

步骤1，在设计阶段进行三维模型分析，建立隧洞、锚索、搅拌桩模型，进行碰撞检查避免冲突，根据分析结果确定锚索、腰梁布置；

步骤2，进行边坡开挖，施工隧洞洞口处搅拌桩、预应力锚索；

步骤3，安装隧洞洞口周边腰梁，形成闭合体系；

步骤4，进行隧洞洞口处预应力锚索张拉、锁定；

步骤5，进行隧洞开挖，与隧洞衬砌施工；

步骤6，根据隧洞洞口边坡变形监测与预应力锚索轴力监测，进行预应力锚索二次张拉锁定。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于坡率法分级开挖缷载，搅拌桩被动支护与预应力锚索主动支护相结合，边坡的坡形设计、搅拌桩与预应力锚索数量位置，应根据边坡整体稳定性分析确定。

2.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，边坡的坡形设计、搅拌桩与预应力锚索数量位置，应根据边坡整体稳定性分析确定，当边坡简单时采用二维分析；当边坡复杂时，如有隧道、管涵穿出坡面，应进行三维整体有限元分析。

3.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，地质条件为松软的土层、破碎的岩土层。

4.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，通过坡形设计边坡分级开挖缷载，每级设有不小于2m宽的平台。

5.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，搅拌桩布置在边坡平台处升垂直向下，穿过边坡潜在滑动面。

6.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，预应力锚索布置在边坡坡面上，穿过边坡潜在滑动面。

7.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，预应力锚索钻孔当坡体有含水层或易塌孔时，应采用套筒护壁钻孔。

8.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，预应力锚索采用二次劈裂注浆，设置二根注浆管，二次注浆管留设注浆孔。

9.根据权利要求1所述的一种采用坡率法和预应力锚索、搅拌桩进行基坑边坡支护的方法，其特征在于，坡面设有型钢腰梁，作为预应力锚索的锚固端。如有隧道、管涵穿出坡面，此部位设置格构式腰梁加强。