CN115710910A - 一种槽仓高边坡深基坑支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基坑施工的技术领域，公开了一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其包括确定边坡基坑岩土体的物理参数；根据物理参数计算边坡的稳定系数，并判断边坡是否需要进行支护；若需要进行支护，则计算边坡锚杆锚固的参数；开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆锚固的参数进行边坡支护施工；在边坡支护完成后，进行槽仓暗道盖挖逆作法施工：在施工完成暗道支护桩后，将土方开挖至暗道顶板标高，先进行暗道顶板混凝土施工，在顶板混凝土的保护下，进行暗道土方盖挖施工以及暗道墙板施工。本发明具有有效提高高边坡支护强度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及基坑施工的技术领域，尤其是涉及一种槽仓高边坡深基坑支护方法。
背景技术
储煤槽仓边坡长度、宽度、开挖深度的规模较大，开挖后上部形成高边坡，下部输煤暗道开挖形成深基坑。槽仓边坡在承受煤层荷载的作用下，存在加载、卸荷两种交替工况，在施工过程中，对高边坡是否变形要求较为严格，若高边坡发生变形，容易引发安全隐患。
大型产品煤储存槽仓一般位于陕北沙漠地区，由于该地区表层黄土有一定湿陷性，且需要挖掘的边坡较陡，一般可达70°以上，挖掘过程中容易坍塌。挖好后，在施工过程中，坡面经受低频循环加卸载作用，容易使支护桩产生形变，在支护桩发生形变后容易出现高边坡变形的现象，存在较大的安全隐患。
发明内容
为了有效解决由于高边坡变形造成安全隐患的问题，本发明提供一种槽仓高边坡深基坑支护方法。
本发明提供的一种槽仓高边坡深基坑支护方法采用如下的技术方案：
一种槽仓高边坡深基坑支护方法，采取以下步骤：
确定边坡基坑岩土体的物理参数；
根据物理参数计算边坡的稳定系数，并判断边坡是否需要进行支护；
若需要进行支护，则计算边坡锚杆锚固的参数；
开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆锚固的参数进行边坡支护施工：
先进行结构桩的施工，再挖槽仓土方，紧接着用锚杆锚索对槽仓边坡进行支护，再将锚杆打入基坑直立段进行加固，并完成槽仓护壁施工，最后从槽仓底面打入暗道支护桩；
在边坡支护完成后，进行槽仓暗道盖挖逆作法施工：
在施工完成暗道支护桩后，将土方开挖至暗道顶板标高，先进行暗道顶板混凝土施工，在暗道顶板混凝土的保护下，进行暗道土方盖挖施工以及暗道墙板施工。
通过采用上述技术方案，对边坡基坑岩土体进行实验，并计算边坡的稳定系数，判断是否需要对边坡进行支护，采用锚杆锚索进行槽仓边坡的支护，后对暗道顶板混凝土进行施工，在暗道顶板混凝土的支撑下，再进行暗道内部施工，有暗道顶板的支撑，降低支护桩的形变，有效防止槽仓高边坡变形，有效降低了安全隐患。
优选的，所述确定边坡基坑岩土体的物理参数步骤包括：
通过现场勘察取得边坡基坑岩土体上的原状岩土样，将原状岩土样分成n个滑动条块，通过室内试验得到边坡基坑岩土体的物理参数,其中n为正自然数；
所述物理参数包括第i滑动条块自重、作用于第i滑动条块上的加固力、第i滑动条块底面与水平面夹角、第i滑动条块加固力与水平面夹角、第i滑动条块底面的有效凝聚力、第i滑动条块底面的内摩擦角以及第i滑动条块底面长度，其中i为正自然数。
优选的，所述根据物理参数计算边坡的稳定系数具体包括：
Ri＝[Wicosαi+Pisin(αi+βi)]tan fi+Ci×Li；
Ti＝Wisinαi-Picos(αi+βi)；
根据Ri、Ti、
得出稳定系数
其中Ri为第i滑动条块底面的抗滑力，Rn为第n滑动条块底面的抗滑力，Wi为第i滑动条块自重，Pi为作用于第i滑动条块上的加固力，αi为第i滑动条块底面与水平面夹角，βi为第i滑动条块加固力与水平面夹角，fi为第i滑动条块底面的内摩擦角，Ci为第i滑动条块底面的有效凝聚力，Li为第i滑动条块底面长度，Ti为第i滑动条块底面的滑动力，Tn为第n滑动条块底面的滑动力，
为第i滑动条块侧面推力的传递系数,j为小于n的正自然数。
优选的，所述边坡锚杆锚固的参数包括锚杆与锚索锚固段长度以及锚杆与砂浆之间的锚固长度；
所述计算边坡锚杆锚固的参数步骤具体包括：
获取锚杆锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆直径D、锚杆根数m、锚杆或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb以及锚杆锚固力Nak；
根据所述锚杆锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆直径D以及锚杆锚固力Nak，计算锚杆与锚索锚固段长度
根据所述锚杆直径D、锚杆根数m、锚杆锚固体抗拔安全系数K、锚杆锚固力Nak以及锚杆或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb，计算锚杆与砂浆之间的锚固长度
优选的，所述开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆锚固的参数进行边坡支护施工步骤具体包括：
先在槽仓边坡周围打入结构桩，并对槽仓边坡土方进行开挖；
对槽仓边坡进行修整，修整过后对边坡进行第一层混凝土喷洒；
根据所述锚杆与锚索锚固段长度在边坡上钻出相同长度的孔，将锚杆固定到钻出的孔中，采用水泥浆将锚杆与孔之间的缝隙填满；
再根据所述锚杆与砂浆之间的锚固长度，将锚杆打入基坑直立段进行加固；
在边坡表面铺设一层钢筋网，将钢筋网固定在锚杆上，并对边坡进行第二层混凝土喷洒；
对混凝土进行淋水养护，最后在槽仓底面打入暗道支护桩。
优选的，所述进行暗道顶板混凝土施工步骤，包括：
在暗道顶板上方局部挖设一定距离的土方；
在暗道顶板上铺设顶板地胎模，并用细沙回填土方，再在细沙上面铺设聚苯板，并在聚苯板及细沙内插入钢筋。
优选的，所述进行暗道顶板混凝土施工步骤，还包括：
在暗道顶板上方预埋Ф150mm钢管作为下料洞口和振动棒的插入口，钢管用沙子进行封堵；在暗道顶板上方浇筑混凝土。
优选的，所述进行暗道土方盖挖施工步骤包括：
将暗道内的土挖出，并用钢板在暗道内铺设道路；
对暗道顶板处的土方进行修整，将铺设的钢板拆除；
在底板处预埋钢筋，并在底板铺设混凝土垫层。
优选的，所述暗道墙板施工步骤包括：
先将墙体外层的立筋绑扎，再进行墙体外层的水平筋绑扎，然后进行墙体内层的立筋绑扎，最后进行墙体内层的水平筋绑扎；
所述立筋上端与顶板预留钢筋螺栓连接，立筋下端与底板预埋钢筋绑扎连接；
在暗道支护桩侧打入膨胀螺栓，在外墙模板上设置背楞，在膨胀螺栓与背楞之间焊接对拉螺杆，背楞上端与暗道顶板预留钢筋固定连接，下端与底板预留钢筋固定连接。
综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：
1.采用锚杆锚索进行槽仓边坡的支护，后对暗道顶板混凝土进行施工，在暗道顶板混凝土的支撑下，再进行暗道内部施工，有暗道顶板的支撑，降低支护桩的形变，有效防止槽仓高边坡变形，有效降低了安全隐患；
附图说明
图1是本申请一种槽仓高边坡深基坑支护方法的流程图。
图2是本申请一种槽仓高边坡深基坑支护方法的槽仓刨面图。
图3是本申请图2中A处的放大图。
附图标记说明：1、锚杆；2、结构桩；3、支护桩；4、暗道顶板；5、墙板；6、细沙；7、聚苯板；8、钢筋；9、钢管；10、背楞；11、对拉螺杆。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例公开一种槽仓高边坡深基坑支护方法。参照图1和图2，该方法包括确定边坡基坑岩土体的物理参数；根据物理参数计算边坡的稳定系数，并判断边坡是否需要进行支护；若需要进行支护，则计算边坡锚杆1锚固的参数；开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆1锚固的参数进行边坡支护施工以及在边坡支护完成后，进行槽仓暗道盖挖逆作法施工的步骤。
其中确定边坡基坑岩土体的物理参数包括：
通过现场勘察取得边坡基坑岩土体上的原状岩土样，将原状岩土样分成n个滑动条块，通过室内试验得到边坡基坑岩土体的物理参数,其中n为正自然数；
具体来说，物理参数包括第i滑动条块自重、作用于第i滑动条块上的加固力、第i滑动条块底面与水平面夹角、第i滑动条块加固力与水平面夹角、第i滑动条块底面的有效凝聚力、第i滑动条块底面的内摩擦角以及第i滑动条块底面长度，其中i为正自然数。
需要具体说明的是，底面与水平面夹角是以水平线为起始线，逆时针为正角，顺时针为负角，加固力与水平面夹角是以水平线为起始线，逆时针为负角，顺时针为正角。
举例来说，在中国西北地区建立储煤槽仓，西北地区的地貌类型属于风积沙丘及河流阶地，土质比较疏松，选取该地区的岩土体进行实验，将岩土体分成四个滑动条块，对天然状态以及暴雨状态两种环境下岩土体进行实验，且将每种状态下的岩土体再分为边坡未支护和边坡支护完成两种状态，则出现了四种状态的实验。采用现有的测量方式，将每种状态下的物理参数均测量出来，测量的物理参数如表1.1、1.2、1.3、1.4所示。
表1.1边坡未支护物理参数(天然状态)
表1.2边坡未支护物理参数(暴雨状态)
表1.3边坡支护完成物理参数(天然状态)
表1.4边坡支护完成物理参数(暴雨状态)
根据物理参数计算边坡的稳定系数包括：
Ri＝[Wicosαi+Pisin(αi+βi)]tanfi+Ci×Li；
Ti＝Wisinαi-Picos(αi+βi)；
根据Ri、Ti、
得出稳定系数
其中Ri为第i滑动条块底面的抗滑力，Rn为第n滑动条块底面的抗滑力，Wi为第i滑动条块自重，Pi为作用于第i滑动条块上的加固力，αi为第i滑动条块底面与水平面夹角，βi为第i滑动条块加固力与水平面夹角，fi为第i滑动条块底面的内摩擦角，Ci为第i滑动条块底面的有效凝聚力，Li为第i滑动条块底面长度，Ti为第i滑动条块底面的滑动力，Tn为第n滑动条块底面的滑动力，
为第i滑动条块侧面推力的传递系数,j为小于n的正自然数。
其中，由上述物理参数得出稳定系数如表2.1所示。
表2.1稳定系数
由表2.1可知，天然状态和暴雨状态下，不论边坡未支护还是边坡支护完成，槽仓边坡稳定系数均不满足要求，处于不稳定状态，需要进行其他方式的支护设计。
其中边坡未支护为临时工况，根据《建筑边坡工程技术规范》规范的最低稳定系数为1.25，边坡支护完成为永久工况，根据《建筑边坡工程技术规范》规范的最低稳定系数为1.35。
边坡锚杆1锚固的参数包括锚杆1与锚索锚固段长度以及计算锚杆1与砂浆之间的锚固长度；
所述计算边坡锚杆1锚固的参数步骤具体包括：
获取锚杆1锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆1直径D、锚杆1根数m以及锚杆1锚固力Nak；
根据所述锚杆1锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆1直径D以及锚杆1锚固力Nak，计算锚杆1与锚索锚固段长度
根据所述锚杆1直径D、锚杆1根数m、锚杆1锚固体抗拔安全系数K、锚杆1锚固力Nak以及锚杆1或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb，计算锚杆1与砂浆之间的锚固长度
其中锚杆1锚固体抗拔安全系数K参照表3.1所示，岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk参照表3.2所示，锚杆1或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb参照表3.3所示，锚杆1锚固力Nak需大于70KN，锚杆1直径D以及锚杆1根数m均为自变量，可根据施工人员经验确定。
表3.1锚杆锚固体抗拔安全系数K
表3.2岩土层与锚固体极限粘结强度标准值frbk
表3.3钢筋、钢绞线与砂浆之间的粘结强度设计值fb
根据上述所提供的数据，计算锚杆锚固参数，如表3.4所示：
表3.4锚杆参数表
开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆锚固的参数进行边坡支护施工的具体步骤包括：
先在槽仓边坡周围打入结构桩2，后对槽仓边坡土方进行开挖，再对边坡进行修整，修整过后对边坡进行第一层混凝土喷洒，根据上述计算出的锚杆1与锚索锚固段长度在边坡上钻出相同长度的孔，对钻出的孔内部进行清理，将准备好的锚杆1固定到钻出的孔中，采用水泥浆将锚杆1与孔之间的缝隙填满，再根据计算出的锚杆1与砂浆之间的锚固长度，将锚杆1打入基坑直立段进行加固，然后在边坡表面铺设一层钢筋8网，将钢筋8网固定在埋好的锚杆1上，接着对边坡进行第二层混凝土喷洒，并对混凝土进行淋水养护，最后在槽仓底面打入暗道支护桩3。
进行槽仓暗道盖挖逆作法施工步骤具体包括：
在施工完成暗道支护桩3后，将土方开挖至暗道顶板4标高，先进行暗道顶板4混凝土施工，在顶板4混凝土的保护下，进行暗道土方盖挖施工以及暗道墙板5施工。
参照图3，其中暗道顶板4混凝土施工的具体方法包括：
暗道顶板4上方的土方挖出后，在暗道顶板4上方局部挖设一定距离的土方，该挖设的位置位于墙体附近，该处为留有预埋钢筋8的位置，紧接着在暗道顶板4上铺设顶板4地胎模，并用细沙6回填土方，再在细沙6上面铺设聚苯板7，并在聚苯板7及细沙6内插入钢筋8。
暗道顶板4混凝土施工的具体方法还包括：
逆作钢筋8工程施工完成后，需要在暗道顶板4上方浇筑混凝土，在浇筑混凝土之前，在暗道顶板4上方预埋Ф150mm钢管9作为下料洞口和振动棒的插入口，钢管9用沙子进行封堵，并在暗道顶板4上方浇筑混凝土。其中钢管9用沙子进行封堵是以免后期浇筑混凝土时钢管9内流入混凝土。
进行暗道土方盖挖施工步骤包括：
其中暗道土方盖挖施工的具体方法包括：
将暗道内的土以掏土的方式挖出一部分，边挖边采用钢板铺设道路，通过铺设好道路的地方将挖出的土运到槽仓外，再对顶板4处的土方进行修整，暗道挖好后，将铺设的钢板拆除，在底板处预埋钢筋8，最后在底板铺设混凝土垫层。
根据槽仓暗道盖挖逆作法施工中，其中暗道墙板5施工方法的具体方法包括：
暗道底面施工完成后，需要对暗道墙板5进行施工，首先将墙体外层立筋绑扎完成，再进行墙体外层水平筋的绑扎，然后进行墙体内层立筋的绑扎，最后进行墙体内层水平筋的绑扎，墙体钢筋8上端必须与顶板4内的预留钢筋8螺栓连接，下端与底板预留钢筋8绑扎连接；
在暗道支护桩3侧采用打膨胀螺栓焊接对拉螺杆11的方式将外墙模板加固，模板用槽钢作背楞10，槽钢上端与顶板4预留钢筋8固定，下端与底板预留钢筋8固定。
本发明实施例一种槽仓高边坡深基坑支护方法的实施原理为：确定边坡基坑岩土体的物理参数；根据物理参数计算边坡的稳定系数，并判断边坡是否需要进行支护；若需要进行支护，则计算边坡锚杆1锚固的参数。
开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆1锚固的参数进行边坡支护施工：先进行结构桩2的施工，再挖槽仓土方，紧接着用锚杆1锚索对槽仓边坡进行支护，再将锚杆1打入基坑直立段进行加固，并完成槽仓护壁施工，最后从槽仓底面打入暗道支护桩3。
在边坡支护完成后，进行槽仓暗道盖挖逆作法施工：在施工完成暗道支护桩3后，将土方开挖至暗道顶板4标高，先进行暗道顶板4混凝土施工，在顶板4混凝土的保护下，进行暗道土方盖挖施工以及暗道墙板5施工。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：采取以下步骤：
确定边坡基坑岩土体的物理参数；
根据物理参数计算边坡的稳定系数，并判断边坡是否需要进行支护；
若需要进行支护，则计算边坡锚杆(1)锚固的参数；
开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆(1)锚固的参数进行边坡支护施工：
先进行结构桩(2)的施工，再挖槽仓土方，紧接着用锚杆(1)锚索对槽仓边坡进行支护，再将锚杆(1)打入基坑直立段进行加固，并完成槽仓护壁施工，最后从槽仓底面打入暗道支护桩(3)；
在边坡支护完成后，进行槽仓暗道盖挖逆作法施工：
在施工完成暗道支护桩(3)后，将土方开挖至暗道顶板(4)标高，先进行暗道顶板(4)混凝土施工，在暗道顶板(4)混凝土的保护下，进行暗道土方盖挖施工以及暗道墙板(5)施工。
2.根据权利要求1所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述确定边坡基坑岩土体的物理参数步骤包括：
通过现场勘察取得边坡基坑岩土体上的原状岩土样，将原状岩土样分成n个滑动条块，通过室内试验得到边坡基坑岩土体的物理参数,其中n为正自然数；
所述物理参数包括第i滑动条块自重、作用于第i滑动条块上的加固力、第i滑动条块底面与水平面夹角、第i滑动条块加固力与水平面夹角、第i滑动条块底面的有效凝聚力、第i滑动条块底面的内摩擦角以及第i滑动条块底面长度，其中i为正自然数。
3.根据权利要求2所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述根据物理参数计算边坡的稳定系数具体包括：
Ri＝[Wicosαi+Pisin(αi+βi)]tan fi+Ci×Li；
Ti＝Wisinαi-Picos(αi+βi)；
根据Ri、Ti、
得出稳定系数
其中Ri为第i滑动条块底面的抗滑力，Rn为第n滑动条块底面的抗滑力，Wi为第i滑动条块自重，Pi为作用于第i滑动条块上的加固力，αi为第i滑动条块底面与水平面夹角，βi为第i滑动条块加固力与水平面夹角，fi为第i滑动条块底面的内摩擦角，Ci为第i滑动条块底面的有效凝聚力，Li为第i滑动条块底面长度，Ti为第i滑动条块底面的滑动力，Tn为第n滑动条块底面的滑动力，
为第i滑动条块侧面推力的传递系数,j为小于n的正自然数。
4.根据权利要求1所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述边坡锚杆(1)锚固的参数包括锚杆(1)与锚索锚固段长度以及锚杆(1)与砂浆之间的锚固长度；
所述计算边坡锚杆(1)锚固的参数步骤具体包括：
获取锚杆(1)锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆(1)直径D、锚杆(1)根数m、锚杆(1)或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb以及锚杆(1)锚固力Nak；
根据所述锚杆(1)锚固体抗拔安全系数K、岩土层与锚固体极限粘结长度标准值frbk、锚杆(1)直径D以及锚杆(1)锚固力Nak，计算锚杆(1)与锚索锚固段长度
根据所述锚杆(1)直径D、锚杆(1)根数m、锚杆(1)锚固体抗拔安全系数K、锚杆(1)锚固力Nak以及锚杆(1)或钢绞线与砂浆粘结强度设计值fb，计算锚杆(1)与砂浆之间的锚固长度
5.根据权利要求4所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述开挖槽仓土方，并根据边坡锚杆(1)锚固的参数进行边坡支护施工步骤具体包括：
先在槽仓边坡周围打入结构桩(2)，并对槽仓边坡土方进行开挖；
对槽仓边坡进行修整，修整过后对边坡进行第一层混凝土喷洒；
根据所述锚杆(1)与锚索锚固段长度在边坡上钻出相同长度的孔，将锚杆(1)固定到钻出的孔中，采用水泥浆将锚杆(1)与孔之间的缝隙填满；
再根据所述锚杆(1)与砂浆之间的锚固长度，将锚杆(1)打入基坑直立段进行加固；
在边坡表面铺设一层钢筋(8)网，将钢筋(8)网固定在锚杆(1)上，并对边坡进行第二层混凝土喷洒；
对混凝土进行淋水养护，最后在槽仓底面打入暗道支护桩(3)。
6.根据权利要求1所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述进行暗道顶板(4)混凝土施工步骤，包括：
在暗道顶板(4)上方局部挖设一定距离的土方；
在暗道顶板(4)上铺设顶板(4)地胎模，并用细沙(6)回填土方，再在细沙(6)上面铺设聚苯板(7)，并在聚苯板(7)及细沙(6)内插入钢筋(8)。
7.根据权利要求6所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述进行暗道顶板(4)混凝土施工步骤，还包括：
在暗道顶板(4)上方预埋Ф150mm钢管(9)作为下料洞口和振动棒的插入口，钢管(9)用沙子进行封堵；在暗道顶板(4)上方浇筑混凝土。
8.根据权利要求6所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述进行暗道土方盖挖施工步骤包括：
将暗道内的土挖出，并用钢板在暗道内铺设道路；
对暗道顶板(4)处的土方进行修整，将铺设的钢板拆除；
在底板处预埋钢筋(8)，并在底板铺设混凝土垫层。
9.根据权利要求8所述的一种槽仓高边坡深基坑支护方法，其特征在于：所述暗道墙板(5)施工步骤包括：
先将墙体外层的立筋绑扎，再进行墙体外层的水平筋绑扎，然后进行墙体内层的立筋绑扎，最后进行墙体内层的水平筋绑扎；
所述立筋上端与暗道顶板(4)预留钢筋(8)螺栓连接，立筋下端与底板预埋钢筋(8)绑扎连接；
在暗道支护桩(3)侧打入膨胀螺栓，在外墙模板上设置背楞(10)，在膨胀螺栓与背楞(10)之间焊接对拉螺杆(11)，背楞(10)上端与暗道顶板(4)预留钢筋(8)固定连接，下端与底板预留钢筋(8)固定连接。
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