錨噴豎井在污水管道流量計井中的應用
點擊次數：2702 發布時間：2020-12-24 09:26:41
摘要：錨噴支護工藝特別適川于尺寸小，周邊環境緊張，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樁墻式支護方案；對于施工范圍內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，而且施工范圍內有管道通過，所以傳統支護方案無法實現，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
與傳統基坑支護方法相比較，錨噴支護技術的經濟效益和基坑邊坡穩定性更顯優越性。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，保證了邊坡的穩定性。錨桿深固在土體內部，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。鋼筋網可以有效地調整錨桿與噴層內應力分布，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見表1。
表1各巖體層分布情況及其物理力學性質
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，根據有關安全要求及施工工藝限制，常規的鉆孔樁、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無法采用常規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，且施工工藝在當地較成熟，施工速度能滿足實際要求，而且很大程度節約投資，縮短工期，具有很高的經濟效益。經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
為保證豎井結構穩定，在井口處設現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、掛設內層鋼筋網、焊接內側豎向連接筋、加設鋼格柵、焊接外側豎向連接筋、掛外側鋼筋網、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。沿鋼格柵內外兩側焊接φ22豎向連接筋，并滿鋪100×100的φ8鋼筋網片，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。沿管線周邊設置環形封閉鋼格柵作為加強環，并與水平向鋼格柵焊接。加強環范圍內水平向鋼格柵設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、基坑開挖監測
為保證豎井穩定和安全，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測；其余時間每天監測不得少于兩次，底板施工完成后可減少為一天一次。根據實際的監測報告，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點：
（1）錨噴豎井支護具有很高的經濟效益和安全效益，特別適用于尺寸小，周邊環境緊張，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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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樁墻式支護方案；對于施工范圍內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，而且施工范圍內有管道通過，所以傳統支護方案無法實現，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
與傳統基坑支護方法相比較，錨噴支護技術的經濟效益和基坑邊坡穩定性更顯優越性。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，保證了邊坡的穩定性。錨桿深固在土體內部，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。鋼筋網可以有效地調整錨桿與噴層內應力分布，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見表1。
表1各巖體層分布情況及其物理力學性質
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，根據有關安全要求及施工工藝限制，常規的鉆孔樁、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無法采用常規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，且施工工藝在當地較成熟，施工速度能滿足實際要求，而且很大程度節約投資，縮短工期，具有很高的經濟效益。經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
為保證豎井結構穩定，在井口處設現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、掛設內層鋼筋網、焊接內側豎向連接筋、加設鋼格柵、焊接外側豎向連接筋、掛外側鋼筋網、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。沿鋼格柵內外兩側焊接φ22豎向連接筋，并滿鋪100×100的φ8鋼筋網片，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。沿管線周邊設置環形封閉鋼格柵作為加強環，并與水平向鋼格柵焊接。加強環范圍內水平向鋼格柵設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、基坑開挖監測
為保證豎井穩定和安全，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測；其余時間每天監測不得少于兩次，底板施工完成后可減少為一天一次。根據實際的監測報告，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點：
（1）錨噴豎井支護具有很高的經濟效益和安全效益，特別適用于尺寸小，周邊環境緊張，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。