錨噴豎井在污水管道流量計井中的應用

摘要：錨噴支護工藝特別適川于尺寸小，周邊環(huán)境緊張，且對變形控制要求較高的深基坑，且其工藝可操作性高，利于保護已有管線。本文以天津某污水管道流量計井工程為例，介紹了錨噴技術在深基坑支護中的應用，與傳統(tǒng)支護方法相比較，使已有管線得到有效的保護，且其具有很高的安全效益和經(jīng)濟效益，其成功應用可供類似工程借鑒。
一般深基坑支護，在施工空間沒有限制的情況下常采用常規(guī)樁墻式支護方案；對于施工范圍內(nèi)沒有管道通過的情況下也可采用沉井方案。由于本工程施工空間有限，而且施工范圍內(nèi)有管道通過，所以傳統(tǒng)支護方案無法實現(xiàn)，并很難對已有管線做到有效保護。
考慮到以上施工難點，本工程采用錨噴豎井支護方案。錨噴豎井法是在原位土體中開挖豎井，打設注漿錨管加固周邊土體，鋪設鋼格柵并噴射混凝土作為基坑圍護結構，從而提高基坑開挖穩(wěn)定性的支擋技術。此圍護形式對開挖穿越各種復雜地層適應性強，并且在采用加強環(huán)和斜支撐的保護措施下對已有管線起到很好的保護，特別適用于施工空間有限及需要通過既有管線的圍護結構。
1、錨噴支護技術作用原理
與傳統(tǒng)基坑支護方法相比較，錨噴支護技術的經(jīng)濟效益和基坑邊坡穩(wěn)定性更顯優(yōu)越性。除此之外，采用錨噴支護的基坑邊坡具有快速、及時、隨挖隨支、不占獨立工期、占用施工場地小等特點。混凝土砂漿在高壓空氣的作用下高速噴向受噴面，在噴層與土層間產(chǎn)生了嵌固層效應，從而可以改善邊坡受力條件，有效控制側向位移，保證了邊坡的穩(wěn)定性。錨桿深固在土體內(nèi)部，起到了主動支護土體的作用，并且與土體共同作用從而有效保護和提高了周圍土的強度。使土體變荷載成為為支護結構體系的一部分。從而使原來的被動支護變成主動支護。鋼筋網(wǎng)可以有效地調(diào)整錨桿與噴層內(nèi)應力分布，提高支護體系的柔性和整體性。
2、工程實踐
2.1 工程簡介
擬建物已有污水管線的流量計井，需在已有管道位置上建造。污水管線為直徑1.5m的混凝土圓管，埋深8.2m；流量計井主體為鋼筋混凝土結構，建筑平面尺寸5m×5m。根據(jù)勘察結果，場地淺層地下水以潛水為主。勘察期間初見水位埋深1.5～1.6m；穩(wěn)定水位埋深1.1～1.2m。基坑實際開挖深度為10.75m。土方開挖量約為270m3。各巖土層分布情況及其物理力學性質(zhì)見表1。
表1各巖體層分布情況及其物理力學性質(zhì)
2.2 方案比選
擬建物設一層地下室，基坑實際開挖深度9.1m。基坑西側臨近高壓輸電線，其中距離*近的高壓線僅3.0m，高壓電線凈高8.5m。可供圍護結構施工的空間十分有限，根據(jù)有關安全要求及施工工藝限制，常規(guī)的鉆孔樁、鋼板樁以及水泥土攪拌樁等均無法施工。擬建物需在已有管道的位置上建造，在本構筑物施工前，須做好原有管道的保護和支護，確保原有管道不被擾動和破壞。因此，在管道通過的范圍內(nèi)無法采用常規(guī)的樁墻式支護結構或沉井工藝。參考本基坑周邊已施工完成的深井工程，采取錨噴工藝進行基坑支護，圍護結構整理實際變形控制效果良好，對基坑周邊影響較小，且施工工藝在當?shù)剌^成熟，施工速度能滿足實際要求，而且很大程度節(jié)約投資，縮短工期，具有很高的經(jīng)濟效益。經(jīng)過專家組的多方研究論證，決定采用錨噴豎井支護方案。
2.3 施工工藝
2.3.1 鎖口圈梁施工工序及相關要求
為保證豎井結構穩(wěn)定，在井口處設現(xiàn)澆鋼筋混凝土鎖口圈梁一道，鎖口圈梁底面設100mm厚C30混凝土墊層。圈梁寬1500mm，高600mm，混領土強度等級C30。鎖口圈梁向下預留φ22@0.6m的鋼筋接頭，作為豎向連接筋。連接筋在梁內(nèi)錨固長度不小于800mm。鎖口圈梁應與一下兩榀密排格柵同時澆筑施工。鎖口圈梁綁筋時，同時安設下部豎向連接筋，以及圈梁以下的兩榀格柵。圈梁混凝土強度達到70%后，測量人員在圈梁上放設中線和高程控制點，復測無誤后再繼續(xù)向下挖土施工。
2.3.2 土方開挖
土方開挖時為防止豎井鎖口圈梁下移，應采用半斷面開挖，利用另一半土作為支撐。待先挖的這一半噴射混凝土完畢后，再開挖另一半，交替進行，豎井每步開挖制作深度為0.5米。開挖時，嚴格按照設計邊線進行開挖，嚴禁超挖，盡量不得擾動原狀土，格柵間距要嚴格按設計要求施工。采用小型挖掘機開挖，人工輔助配合；小型吊車提吊土斗出土。
2.3.3 豎井側壁施工工序及相關要求
基坑側壁按照分層開挖、初噴混凝土、掛設內(nèi)層鋼筋網(wǎng)、焊接內(nèi)側豎向連接筋、加設鋼格柵、焊接外側豎向連接筋、掛外側鋼筋網(wǎng)、錨噴混凝土的工序施工。側壁厚度為400mm，混凝土強度等級C30。
鎖口圈梁以下連續(xù)設置兩道鋼格柵，污水管道以上格柵豎向間距0.5m，以下格柵豎向間距0.4m，直至坑底。每榀鋼格柵豎向用φ22鋼筋連接（采用搭接單面焊，焊接長度10d），水平間距600mm，內(nèi)外側交錯布置。
鋼格柵主筋采用φ28鋼筋，每斷面4根，鋼格柵縱筋之間采用φ14@300格柵斜筋焊接，箍筋采用φ10@300。沿鋼格柵內(nèi)外兩側焊接φ22豎向連接筋，并滿鋪100×100的φ8鋼筋網(wǎng)片，并與格柵主筋焊接成一體，以滿足結構受力的要求。
2.3.4 管道口加固措施
為保證管線安全，管線以上設兩榀密排格柵，并沿管道外沿設置雙排小導管注漿加固。沿管線周邊設置環(huán)形封閉鋼格柵作為加強環(huán)，并與水平向鋼格柵焊接。加強環(huán)范圍內(nèi)水平向鋼格柵設I20a型工字鋼作為臨時支撐。管道以下土方應分段挖除，必要時管道懸空部分應采取臨時保護措施。相比傳統(tǒng)支護方案，錨噴豎井支護方案可以隨挖隨支，挖完支完，這種逆作工藝可以對已有管線進行有效地保護。
3、基坑開挖監(jiān)測
為保證豎井穩(wěn)定和安全，在豎井開挖、支護結構的施工過程及使用期間，應加強豎井錨噴支護沉降、變形觀測工作，實行信息化施工。監(jiān)測項目：鎖口圈梁水平位移，豎向位移；豎井周邊地面沉降；豎井四壁變形。基坑每開挖一步后都應及時監(jiān)測；其余時間每天監(jiān)測不得少于兩次，底板施工完成后可減少為一天一次。根據(jù)實際的監(jiān)測報告，本基坑開挖施工期間，鎖口圈梁水平移11mm，豎向位移14mm；豎井側壁水平位移20mm；基坑周邊地表沉降15mm。各項位移監(jiān)測值均未超過施工期間預警值，可見采用錨噴豎井支護具有很高的安全效益。
4、結束語
由上述可知，采用錨噴豎井法施工具有以下優(yōu)點：
（1）錨噴豎井支護具有很高的經(jīng)濟效益和安全效益，特別適用于尺寸小，周邊環(huán)境緊張，且對變形控制要求較高的深基坑。
（2）錨噴豎井支護工藝施工簡單、可操作性高，利于保護已有管線。

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