1、机场隧道宾馆锚索护坡桩加固施工组织设计姓 名：闫 泉摘 要DK62+000DK62+120 该段线路左侧边坡因宾馆房屋制约，放坡必须拆除既有宾馆，历经数次谈判无果而终。鉴于此，原设计放坡开挖方案无法实施，不得不采用垂直开挖方式，既便如此，隧道仍有 54-68cm 侵入宾馆基础。为保证宾馆正常营业，以及确保宾馆房屋不产生裂缝和变形破坏，必须采用超强的基坑支护措施。考虑到采用大管棚+灌浆加固及水平旋喷桩加固两个方案对宾馆地基有较大的挠动，且很难确保房屋不开裂变形。决定采用小管棚+锚索护坡桩+锚杆为主的支护方案。关键词：措施 支护 小管棚 锚索护坡桩 锚杆1.编制目的本方案根据现场调查和施工的总体要
2、求，按照设计文件、技术规范、标准及专家方案评审意见编制而成，确保宾馆房屋结构安全及施工顺利的实施。2.设计背景机场隧道 DK62+000-DK62+120 段线路左侧宾馆占地面积 10.88 亩，主体为二层砖混加一层彩钢房，基础为条形独立基础。宾馆靠东侧部分位于铁路征地线内，宾馆栅栏侵入隧道主体结构 0.54-0.68m，隧道埋深 1.8-2.4m。因拆迁费用问题地方政府多次组织同产权单位商谈未果，经地方政府和中川铁路公司协商，建议在宾馆不拆除的情况下，采取加固措施进行机场隧道施工。具体位置见下图：9.5m埋深 1.8m1.8m0.68m20.5m51.m3.现场概况3.1 工程概况机场隧道地
3、处黄土高原的陇中地区，工程位于甘肃省兰州市永登县中川镇境内。该隧道地处倾斜冲洪积平原区，地面高程一般为 19271951m。洞身地形平坦开阔，表层植被较发育。隧道起止里程 DK60+700DK63+089.1（全长 2389.1m） 。隧道全部采用明挖法施工，结合战线布设，分单箱、双箱、三箱、四箱等矩形断面。洞身纵坡依次为-18%、9%、1%。隧道位于兰州市中川机场附近，交通方便。3.2 工程地质、水文特征该隧道地处倾斜冲洪积平原区，地面高程为 19271951m。洞身地形平坦开阔，表层植被较发育。隧道洞身通过区的地层主要为第四系全新统杂填土，冲积砂质黄土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾
4、土、粗圆砾土。隧道在构造上位于祁连褶皱系的中祁连隆起带，但隧道通过区岩性较单一，地质构造相对简单。 地下水位埋深 15.6m，属第四系松散层孔隙潜水，主要赋存于砂类土中，含水层厚度大于 4m。主要靠大气降水、灌溉等方式补给。地下水对混凝土具硫酸盐和氯盐侵蚀性，侵蚀等级为 H1、L1。3.3 原设计施工方案机场隧道设计起止里程为 DK60+700DK63+089.1，全长 2389.1m，采用明挖法施工。宾馆段里程为 DK62+000DK62+120，共计 120m，隧道主体设计为全明洞结构，隧道两侧均为边坡防护放坡开挖，开挖深度 11.8m。其中，左侧采用喷锚防护，坡率为 1:0.75；喷 C
5、20 混凝土厚 10cm，内设 8 钢筋网，网格尺寸为 150150mm，22 砂浆锚杆长 3m，间距1.51.5m，梅花形布置；右侧采用土钉墙防护，边坡坡率为 1:0.5，土钉钻孔直径为100mm，采用 25 的土钉，长 11.5m，注浆材料采用水泥浆，其强度等级为 M10。该段基坑开挖高度大于 10m，边坡中间 8m 处分一台阶，台阶宽 1.5m。原设计开挖支护断面图3.4 现场概貌见下照片。4.变更设计方案DK62+100-DK62+120 段线路右侧边坡防护维持原设计土钉墙+挂网+喷锚方案不变，土钉钻孔直径为 100mm，注浆材料采用水泥浆，其强度等级为 M10 土钉防护边坡坡率为 1
6、:0.5，基坑高度小于 10m 时，采用 25 的土钉，长 8m；基坑高度大于 10m 时边坡中间分一台阶，台阶宽 1.5m，采用 25 的土钉，长 11.5m。该段线路左侧边坡因宾馆房屋制约，放坡必须拆除既有宾馆，历经数次谈判无果而终。鉴于此，原设计放坡开挖方案无法实施，不得不采用垂直开挖方式，既便如此，隧道仍有54-68cm 侵入宾馆基础。为保证宾馆正常营业，以及确保宾馆房屋不产生裂缝和变形破坏，必须采用超强的基坑支护措施。考虑到采用大管棚+灌浆加固及水平旋喷桩加固两个方案对宾馆地基有较大的挠动，且很难确保房屋不开裂变形。决定采用小管棚+锚索护坡桩+锚杆为主的支护方案。详见附件：深基坑加固
7、工程立面图及断面图。4.1 小管棚在房屋基础下面一定距离设置一道管棚，长 9m，间距 0.3m，倾角 5。钻孔直径130mm，内置 108mm 无缝钢管，钢管内置 32 钢筋，以增加管棚刚度，孔内灌注 M30 水泥砂浆，在端头用 32 钢筋纵向与内置钢筋相焊接，对栅栏外暴露的土体边坡采用挂网喷射混凝土封闭。该措施增强基础的整体性，并撑托栅栏等一部分悬空土体。4.2 冠梁（或者托梁）冠梁基坑开挖后，在开挖面范围喷射 C20 混凝土封闭，然后在管棚下面及桩顶位置处浇筑一道 C25 钢筋混凝土梁，高 60cm，宽 100cm，长度约 120m。一是增加管棚刚度及整体性，形成了准筏形基础；二是可起到桩
8、顶冠梁的作用，将桩连成整体。冠梁施工完成待混凝土达到一定强度后，对冠梁与小管棚之间的缝隙采用分段注浆的方法处理。详见附件：冠梁结构图。4.3 预应力锚索护坡桩在托梁下面即隧道边墙外侧，设置一道钢筋混凝土护坡桩，桩径 0.8m（加上护壁为1.0m） ，上端与冠梁相连，下端嵌入隧道底面以下稳定地层 6.0m，桩中设置两道型钢腰梁，腰梁与桩节点处设置两排预应力锚索，上下排锚索长度分别为 20m 和 18m，锚固段为 10m，嵌入稳定岩体内，锚索由 5s15.24 钢绞线组成，设计荷载 500kN，锁定荷载 400kN。护坡桩本身就可以约束土体横向变形，加之锚索可预先对桩施加一个向坡内的主动力，阻止桩
9、体或土体向外变位。这样双重作用，可严格控制地基土体向外位移，只要土体不向外侧变形，房屋基础就不会产生下沉。(详见附件：深基坑加固立面图及预应力锚索结构图。)4.4 桩间锚杆及挂网为控制桩间土体的变形，在桩间自上而下设置多道玻璃纤维锚杆，长 11.5m，纵横间距1m。外面挂钢筋网并喷射混凝土封闭，以阻止桩间土体侧向变形。纤维锚杆施工方法及工艺流程如下：NoYesNoYes钻 孔补 注配制浆液结束注浆安设玻纤锚杆注水试验注浆作业所有段达到要求注第二段浆第一段注浆达到要求工艺流程4.4.1 放线定位按设计要求放线定孔位，误差不大于 2cm，并准确测量孔外插角。4.4.2 钻孔 采用多功能地质钻机钻到
10、设计深度。在钻孔过程中，做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，经过同原设计地质图相比较，进行变更和指导下一步的注浆作业施工。钻孔至设计深度后，将玻纤锚杆下入孔内至设计深度，然后封孔一次性注浆。4.4.3 浆液配制首先在搅拌机中加入水，启动搅拌机，根据设计浆液配合比，加入水泥，强力搅拌，混合均匀，待用。4.4.4 注浆顺序原则上采取由外到内、自上而下约束发散性方式，从而有效控制浆液扩散区域，确保注浆后形成完整的注浆加固体。注浆方式采取前进式一次性注浆工艺，即在孔口进行注浆，直至完成所有注浆段。注浆过程中应做好详细的注浆记录，并对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果和玻纤锚杆锚固质量。4.5
11、 防水及衬砌施工支护完成后，进行隧道主体施工，左侧衬砌边墙施工时，不支外模板，先将防水卷材密贴铺设在支护面上，然后绑扎钢筋、支内模板，进行砼浇筑施工。防水板搭接如下图。5.各工序主要施工流程及施工注意事项基坑整体施工流程：管棚施工坡面修整挂网喷砼冠梁施工护坡桩施工开挖第一层坡面挂网喷砼上排锚索施工桩间锚杆施工开挖第二层坡面挂网喷砼桩间锚杆开挖第三层坡面挂网喷砼锚索施工开挖第四层坡面挂网喷砼检查标高及结构尺寸基坑施工结束。详见下图所示。 开 挖 至 基 础 下 1.0m跳 槽 施 工 管 棚喷 射 坡 面 混 凝 土分 段 施 工 冠 梁 （ 或 基 础 托 换 梁 ）跳 槽 开 挖 护 坡 桩
12、分 段 开 挖 路 槽 至 即 定 高 度桩 间 锚 杆 施 工 及 喷 射 混 凝 土到 达 锚 索 高 度 时 施 工 锚 索锚 索 张 拉 锁 定开 挖 至 隧 道 底 标 高进 行 坡 面 修 整 并 喷 射 下 面 混 凝 土复 查 标 高 及 结 构 尺 寸进 行 正 常 隧 道 施 工 程 序建 立 基 坑 监 测 网 动 态 监 测小 于 预 警 值 ？是 否 起 动 应 急 预 案采 取 措 施 后 达 到 稳 定停 止 当 前 施 工 分 析 变 形 原 因10双 焊 缝 焊 接 32双 焊 缝 焊 接3基坑整体施工工艺流程5.1 管棚施工流程测放孔位钻孔钢管制安内置钢筋孔
13、内注浆及时补浆外接钢筋焊接修整坡面挂网喷射砼。管棚施工时，钻孔前应校对好孔位、孔向及倾角，确保无误后再开钻；钻孔中，钻机手要做好施钻记录，记录进尺快慢、渣土颜色、干湿情况、露风卡钻情况，发现异常及时汇报；钻孔跳点距离不小于 3m；控制浆液浓度及注浆饱满度，发现缩孔时，及时补浆。5.2 护坡桩施工流程测放桩位跳两桩开挖坑槽清理并稳固坑槽附近坡面施工护坡桩锁口开挖一节桩孔绑扎护壁钢筋支模浇注护壁砼开挖下一节桩孔重复上面三道工序直到设计标高封底砼绑扎桩身钢筋安设锚索孔位预埋管浇灌桩身砼养护。护坡桩工程施工时，护坡桩要按桩排方向及桩中心坐标准确放线定位；护坡桩施工前应先将桩位附近边坡或表层易滑塌部分予
14、以清除，并做好桩位附近地表水的拦截工作；护坡桩应跳桩分节开挖，按设计做好锁口盘和每节护壁。每节开挖深度 1.0m，开挖一节，做好该节护壁，当护壁砼具有一定强度后方可开挖下一节，护壁各节纵向钢筋必须焊接，禁止简单绑扎；浇筑护壁砼时，必须保证护壁不侵入桩截面净空以内。桩坑开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸；在开挖桩孔过程中，地质人员要下坑进行地质编录，核对地层岩性及滑面位置，如发现与设计情况不符时，应及时与监理及设计人员联系，以便及时作出设计变更；坑挖到设计标高后进行验槽、保证封底砼厚度；下半桩身砼应边灌注、边振捣，不间断一气呵成；上半桩身砼应进行支模，并与冠梁连接处进行植筋。5.3 锚索施工
15、流程锚索孔定位锚索钻孔锚索制安锚索注浆锚索张拉锁定。预应力锚索施工时，护坡桩锚索设计荷载 500KN，锁定荷载 400KN；锚索张拉分五级进行，分别为设计荷载的 0.25、0.5、0.75、1.0、1.2 倍；锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线，直径 15.24mm，强度 1860MPa。要求顺直、无损伤、无死弯；锚固段必须除锈、除油圬，按设计要求绑扎分线环；自由段除锈后，涂抹黄油并立即外套波纹管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封；锚索下料采用砂轮切割机切割，避免电焊切割。考虑到锚索张拉工艺要求，实际锚索长度要比设计长度多留 2.0m，即锚索长度 L 锚=L 锚固段+L 自由段+2.0m（
16、张拉段） ；锚索孔位测放力求准确，偏差不得超过1cm，钻孔倾角允许误差2；考虑沉碴的影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度要大于设计深度 1.0m；锚索造孔禁止开水钻进，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体工程地质条件；钻进过程中应对每孔地层变化（岩粉情况） 、进尺速度（钻速、钻压等） 、地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，注浆 36 小时后重新钻进；护坡桩锚索及框架锚索终孔孔径均为 130mm，成孔后的孔径不得小于该值。钻孔完成之后必须使用高压空气（风压0.20.4Mpa）将孔中岩粉或地下水全部清除孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度；锚索孔内灌注水泥
17、砂浆，水灰比 0.40.45，灰砂比 1:1，砂浆体强度不低于 30Mpa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于 0.25Mpa。5.4 挂网喷锚施工流程刷坡初喷 5cm打设锚杆挂设网片喷浆。喷射砼前先将工作面上的杂草、小树、松土、浮石等清理干净。选用 8 钢筋，校直后按 200mm200mm 尺寸编成正方形网络，网距离岩面保持 7.5cm 间距，交结点用 22 号铁丝绑扎，网子翻上坡顶平台 0.5m 后固定。锚杆外露端头与挂接钢筋及钢筋网焊接牢固。喷浆料集料配比按灰:砂:石=1:2:2，选用新鲜 425#普通硅酸盐水泥、干净的中细砂和强度较高的卵（碎）石，最大骨料直径不超过mm，采用人
18、工拌合次，确认均匀后方可上机喷0503 0306 射。挂网喷锚坡面上下左右间隔 3 米设一泄水孔，内插 50mm 塑料管,且将塑料管按 4%的坡度绑扎在网子上。6.施工监测为了保证在施工过程中隧道结构的安全，施工期间需对房屋地表、基础竖向位移、开挖面水平位移及变形进行施工监测。监测项目：拱顶沉降、边墙收敛、止浆墙位移。监测频率：1 次/d；测点埋设： 5m 布置一个断面，每断面布置测点 4 个。监测仪器：DSZ-2+FS1 自动调平水准仪、JS-3 型坑道收敛计控制标准：收敛速度 v1mm/d 时正常施工；v15mm/d 应加强观测，适当采取措施；v510mm/d 时，应调整施工方案，加强支护
19、，v10mm/d 时，基础处于急剧变化状态，暂时停止施工、采取特殊措施进行处理。7.安全质量保证措施7.1 施工之前施工单位会同宾馆业主、监理对建筑物散水、外围水沟、地下管沟、管线沟、外墙及室内厕所等进行检查并拍照，留下影像资料。7.2 在施工期间加强地表、建筑物、坡面及结构物位移监测，并将信息反馈给设计人员，以便及时掌握基坑动态，确保安全。7.3 因预应力锚索技术是治理该滑坡的主体工程按规范要求，在施工之前必须在现场做锚索拉拔试验，根据试验结果调整锚索设计参数。7.4 由于该房屋地基土为二级自重湿陷性黄土对水具有极强的敏感性，为防止浸水湿陷引起地基不均匀下沉，故无论是管棚注浆或是锚杆、锚索注
20、浆，必须按照设计要求采用水泥砂浆，严格控制配合比及掺水量，添加适量减水剂增加流动性。7.5 管棚管棚、桩井开挖及锚杆、锚索施工，最好是能跳点、跳槽进行，禁止在一个地方持续施工，引起地基不均匀下沉。7.6 在整个基坑施工过程中至始至终都要设专人进行全方位监测，监测范围包括地表、房屋内外墙、结构物等。及时整理监测资料，实时反馈监测信息，以此指导施工。7.7 冠梁施工时跳槽开挖，开挖最好用人工，避免机械振动；每段开挖长度不宜超 2.8m；管棚间的土只要密实，不用清除；开挖浇注时间间隔越短越好，不可开挖后长时间搁置不浇。参考文献1. 中铁第一勘察设计院机场隧道施工图；2. 2014 年 7 月 24
21、日宾馆加固方案专家评审意见；3. 铁路隧道设计规范，TB10003-2005 J449-2005；4. 混凝土结构设计规范，GB50010-2002；5. 建筑地基基础设计规范，GB50007-2011；6. 建筑基坑支护技术规程，JGJ120-2012；7. 建筑结构荷载规范，GB50009-2012；8. 铁路混凝土结构耐久性设计规范，TB10005-2010；9. 地下工程防水技术规范，GB50108-2008；10.铁路隧道监控量测技术规范，TB10121-2007；目 录1.编制目的2.设计背景3.现场概况3.1 工程概况3.2 工程地质、水文特征3.3 原设计施工方案3.4 现场概貌4.变更设计方案4.1 小管棚4.2 冠梁（或者托梁）4.3 预应力锚索护坡桩4.4 桩间锚杆及挂网4.4.1 放线定位4.4.2 钻孔4.4.3 浆液配制4.4.4 注浆顺序4.5 防水及衬砌施工5.各工序主要施工流程及施工注意事项5.1 管棚施工流程5.2 护坡桩施工流程5.3 锚索施工流程5.4 挂网喷锚施工流程6.施工监测7.安全质量保证措施7.1 施工之前7.2 在施工期间7.3 因预应力锚索技术是治理该滑坡的主体工程7.4 由于该房屋地基土为二级自重湿陷性黄土7.5 管棚7.6 在整个基坑施工过程中7.7 冠梁施工时8.参考文献
