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噴錨逆作法在頂管井施工中的應用

  • 2021-08-31

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現代城市的發展對于市政管道的建設要求越來越高,非開挖技術的應用已越來越老练及普及。頂管施工作為一種非開挖技術,具有對地面交通、周邊環境影響小,施工速度快、造價相對低贱等特點。頂管技術的大量應用,對頂管井的施工工藝相應提出了高的要求,頂管井施工所选拔的办法是否得當,將直接影響工程的造價、施工進度及施工安详。

目前頂管工作井普遍采用的施工方法有沉井法、人工護壁成孔法、鋼板樁支護法、SMW 法、地下連續墻及噴錨逆作法。各工法比較如表 1。


2 工程概況

該工程為污水處理廠頂管工程,廠區污水進水管埋深約為 9~11m。長度約為 300m,水管沿廠區已建好的進場道路敷設。

管道埋深較深,綜合考慮造價及當地類似工程施工經驗,采用人工頂管施工,管材為 DN800 頂式(F型)砼管,共設置 4 口工作井。工作井緊挨廠區進場道路,采用噴錨逆作法施工,頂管施工完成后,工作井作為管道檢查井永久使用。

3 工作井噴錨逆作法設計方案

3.1 地質情況

根據巖土工程勘察報告,自地面由上而下,主要的地層為:

⑴沖填土:

土質呈灰黃色、紅黃色,主要身分為粉質,含多細砂,具粘性,塑性不良,含水量飽和,松散狀,欠固結;

⑵含礫粉質粘土:

土質呈灰色、黃褐色,主要由粉粘粒、石英礫粒組成,下礫粒含量增多,含水量飽和,軟塑狀;

⑶坡積砂質粉質粘土:

土質灰黃色、紅黃色,主要由粉粘粒組成,含少量砂粒,粘塑性一般,干強度高,含水量濕,可塑狀;

⑷砂質粘性土:

灰黃色、紅黃色、麻黃、麻褐、麻色等色,主要由粘、粉粒組成,含少数石英礫粒,系由花崗巖原地風化殘積而成,局部可見殘余結構;土質粗糙,受風化深淺差异的影響,淺部呈可~硬塑狀,往下變為硬塑狀,局部為堅硬土狀。含水量濕,粘塑性不良,手捏較易分散,遇水易軟化和崩解.。

⑸全風化花崗巖:

灰黃色、麻黃、麻褐、麻色等色,屬軟巖,劇烈風化,絕大部分長石、云母等礦物風化成堅硬土狀,可見殘余結構,具有高的殘余強度。本層巖芯呈堅硬土狀,遇水易軟化崩解。地層巖性以沖填土 1-1、含礫粉質粘土 2-1、坡積砂質粉質粘土 2-2、砂質粘性土 3-2 為主,地下水位位于大地以下 3.5m 處。

3.2 工作井設計方案

工作井內徑 6.0m,井深約 12m。由于靠近廠區已建好的進場道路,要求在施工過程中避免對道路周邊的土體產生較大擾動,這對于頂管工作井基坑控制位移沉降要求較高。

采取沉井法易引起周邊路面發生沉降,鋼板樁法因为地層較密實,鋼板樁打入困難,而用 SMW 及地下連續墻工法造價高且工期較長。考慮工作井接近下部地層具有遇水易軟化崩解、開挖面不易透露時間過長的身分,決定选择噴錨逆作法施工。

噴錨逆作法支護結構構件主要由鋼格柵、注漿錨管、鋼筋網片結構等幾部分組成。其中,鋼格柵是結構主體,為工作井坑壁后方土體側壓力及地面荷載作用的主要承受者;網噴混凝土與注漿錨管共同形成側向多支點擋土體系。

注漿錨管與鋼筋網、鋼格柵受力鋼筋焊接相連,共同發揮聯合護壁的功用,大大提高支護結構的抗傾覆能力,可灵验的阻擋地下水并防止護壁后方土體流失。

為保證工作井開挖過程中井口不塌縮,在井口處設鋼筋混凝土鎖口圈梁,圈梁寬 1.5m,高 1.0m。井身采用鋼格柵掛鋼筋網片倒掛逆作法,分層開挖,分層錨噴混凝土進行支護。

結構厚度為 300mm,混凝土強度等級C20,首榀鋼格柵距圈梁 0.1m,以下鋼格柵每 0.75mm 設一道,每榀鋼格柵處打設 Φ42 注漿錨管,錨管長度 3m,環向間距 1.0m。每榀鋼格柵豎向用¢22 縱向連接筋連接「选拔搭接焊」,連接筋環向間距 1m。鋼格柵主筋选取Φ22 鋼筋,每斷面 4 根,鋼格柵縱筋與橫筋之間选取蝴蝶筋連接。在頂管開口处所結構強。如圖 1 示:


3.3

工作井結構計算工作井井壁主要為環向受力,井壁后方土體側壓力按水土合算,頂部地面施工荷載按 10kPa 計。內力解析結果如圖 2 示。鎖口圈梁及鋼格柵設計如圖 3、圖 4 示。




4 施工工藝流程及主要技術要求

4.1 鎖口圈梁

按設計標高開挖至鎖口圈梁底標高后,停止開挖,進行鎖口圈梁的綁筋、安設下部鋼格柵連接筋,澆筑混凝土。圈梁設計為倒臺階樣式,防备向下挖土時圈梁下沉。待圈梁混凝土強度達到設計強度的 70%以来,先由測量人員在圈梁上放設中線和高程控制點,經復測無誤后繼續向下挖土施工。

4.2 開挖土方

工作井施工為防备鎖口圈梁下移,應采用半斷面開挖,使用土作為支撐,待挖的這一半噴射混凝土完畢后,開挖另一半,交替進行,每次挖深 0.5~0.8m,直至井底。

開挖時,應嚴格根据結構外緣線進行開挖,嚴禁超挖,圈梁底和井底嚴格按設計高程開挖,不得超挖擾動原狀土,榀架間距要嚴格按設計要求施工。

4.3

安裝鋼格柵,焊接縱向連接筋,掛鋼筋網片土方開挖后應沿與井壁成 15°~20°目标打設 Φ42 注漿錨管并注漿,注漿壓力控制在 0.2~0.3MPa,然后掛內層鋼筋網片,安裝鋼格柵,錨管端部要與鋼格柵焊牢,防备鋼格柵下沉。

鋼格柵與鋼格柵之間用 Φ22 縱向連接筋焊牢,沿內外主筋環向間距每米一根,連接筋焊接時必需滿焊而且滿足搭接長度的要求。鋼筋網與縱向連接筋、鋼格柵連接牢靠。鋼格柵的安裝坚固,平面必須保持程度,平面翹曲 <2cm。

4.4 噴射混凝土

噴射混凝土設計強度等級為 C20,由 42.5 號普通硅酸鹽水泥、中粗砂、豆石組成。

經驗配比為水泥:砂子:石子 =1:2:2;速凝劑摻量為水泥重量的 5%,水灰比控制在 0.4~0.5 之間。水泥、砂子、豆石用攪拌機攪拌,混合料在噴射機附近摻入速凝劑,混合料隨拌隨用,不摻速凝劑的干料其存放時間不超過 45 分鐘。

在鋼格柵安裝、縱向連接筋焊接、錨管打設完畢后,然后掛外層鋼筋網片,噴射混凝土直到設計厚度30cm。

噴射混凝土前應檢查開挖斷面尺寸,废除開挖面的浮土,是與上一榀鋼格柵連接處,將上一次噴混凝土時的回彈料整理干凈。噴射混凝土前用高壓風清掃開挖面,并埋設控制噴射混凝土厚度的標志。噴射作業應分層、分段進行。噴射順序應自下。

噴鋼格柵的混凝土,后噴射鋼格柵之間的混凝土,一次噴射厚度不得大于 100mm,分三次噴滿,直至噴射設計厚度。

每次噴射混凝土之前,應上次噴射的混凝土的接茬部位鑿毛,废除外观粘附的泥土,以保證接茬處混凝土的密實,力争外表平順。噴射混凝土終凝 2h 后,噴水養護,每隔 4~8 小時噴水一次。

4.5 封底

工作井開挖至設計深度后,應清理基底,打設 15cm厚 C15 素混凝土墊層后,澆注鋼筋混凝土底板及部分側墻至頂管預留洞口處,底板厚度 0.5m,外挑 0.3m,側墻厚度 0.2m。待底板及側墻混凝土強度達到設計強度的 70%以上后,可進行頂管的頂進施工。

4.6 完成永久檢查井施工

待頂管頂進完成后,施做工作井其余部分鋼筋混凝土主體側墻及頂板,施做檢查井井筒及流槽后,覆土回填。

本文摘自《廣東建材》中的《 噴錨逆作法在頂管井施工中的應用》林健、李建平,如有侵權請聯系刪除

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