土木工程施工论文
1、 工程概况
某工程总建筑面积 68620m2，占地面积12310m2，设计地上最高14~16层，地下1层，高度 64.2m，基坑开挖深度 4~7.95m 不等，基坑边坡距离城市主干道 13m，其相邻为住宅群。住宅群有几条排水管直通场内，场地狭窄，根据施工平面布置，在基坑边上需布置塔吊、模板堆放场、钢筋加工场及工人宿舍。由于场地限制，如在基坑开挖时进行大放坡，则无法进行基坑顶部施工机械的布置，工程进度将受到影响。
为了保证工程的顺利进展，同时确保基坑边坡的稳定性和基坑周围施工机械、建筑物的安全性，根据施工现场的特点，考虑到地质情况，决定采用防水喷锚网支护施工。
2、 方案选择
2.1钢筋混凝土挡墙支护特点是：刚度小、变形小，但工期长、成本大、支模困难，对后序工期影响大。
2.2 防水喷锚网支护特点：施工周期短，成本低，防水效果好，支护高度大，变形小，可利用原土体力学性能，使护壁与土浑然一体，但其施工时需无相邻的深基础建筑物，以免影响锚杆设置和按要求打入的设计深度，即施工场地要有保证。
因此，通过对以上各种方案的分析、比较、计算、结合施工工地及地质情况，本着快、好、省的原则，我们认为采用防水喷锚网支护结构是一种经济有效的加固边坡措施，且对加固质量有保证，指标分析见表 1。
3、 喷锚网支护特点
在对锚杆护壁进行分析时，首先应考虑计算作用于结构物侧壁上的总土压力及分布，然后在确定锚杆的拉力及配置。锚杆倾角的选定，要便于使锚杆段的位置进入有利于锚杆的位置（稳定的土层），同时也利于灌浆。由于土层情况复杂，拉力小于岩层中锚杆拉力，故采用多层锚杆。
锚杆护壁稳定性分析见图 1（a）、（b）。由图 1（b）表示锚固区土体处于极限平衡条件时的力多变形。（矢量表示）其中EA2、W1、C1、RA、CA五个作用里方向及数值均可计算出，R1和 A 的数值为知，但方向已定，故可以从这个力的多边形闭和图中求得APOSS，即锚固土体所能提供的锚杆最大拉力。
如果 AREQ，D<APOSS则锚固土体稳定，其抗滑安全系数为 KH=APOSS/APEQ,D≥ 1.5。由于为多层锚杆护壁，所以其稳定性分析应自上而下对每一层锚杆滑动面的稳定性进行分析验算，各层锚杆滑动面如图 2，验算方法如上。当验算任何一层锚杆滑动面时，其所需锚杆拉力应为该滑动面以上各层锚杆拉力之总和。
施工时，喷射混凝土在高呀空气作用下高速喷向土层表面，先期骨料嵌入表土层内，并为后继料流入所充填包裹，在喷层与土层间产生嵌固效应，同时随土层开挖逐步形成全封闭体系。喷层与嵌固层具有加固和保护表土层避免风化、雨水冲刷、浅层塌方、剥落以及隔水防渗作用；锚杆的内锚固段将深固于滑移面以外的土体深部，外锚固段同喷锚网联成一体，把土体滑移潜能转到滑移面以外的深层土体来承担，所以锚杆承担着分担外荷载、应力传递与扩散的作用。钢筋网使喷层具有较好的整体性，能有效的传递并分散喷层与锚杆的内应力分布，约束坡面变形。喷射混凝土、锚杆和钢筋网三者结合成一个有机的整体使基坑边坡处于稳定状态。
4、 本工程喷锚网设计
根据本工程地质情况及现场实际，经核算采用以下设计：
4.1 采 用 Φ20 钢 筋 @1500 锚 杆， 排 距1500mm；4.2 采用干钻成孔的方法进行施工，锚杆孔径为 Φ130；4.3 锚杆倾角均为与水平方向成 20°角；4.4 锚杆钢筋采用 Φ20 螺纹钢，连接采用双面焊接；4.5 注浆用 R325 水泥配制的 M20 水泥砂浆，灌浆压力保持在 0.5~1.0MPa；4.6 挂网钢筋网采用 Φ6@200×200，加强筋采用2根直径16的二级钢筋，井字形布置；4.7 喷射层厚度为 10cm, 混凝土强度不低于 C20；4.8混凝土骨料及水泥采用现场人工拌制。
5、 防水措施
由于场地下水较高，粉质粘土亚层和淤泥质土亚层及砂质粘土亚层中含水丰富，必须采用绝对可靠的防水止水措施。具体方法如下：
锚管长度不少于 8m，孔径 130，灌注高压水泥浆，加防水剂，使其在含水丰富的砂层和裂隙中沿锚孔环向扩散，半径达到60~100cm，锚管间距 1500mm 形成一个大于 4~6m 防水帷幕。护坡钢筋网喷射混凝土中加速凝剂和防水剂，厚度 100mm, 强度为 C20，形成一层基坑防水层，即使土层中有一部分水份，也不致于流入基坑，同时又可能保护边坡不受雨水从刷和侵蚀。当基坑开挖至淤泥和流砂层时，垂直打入8~10m 长，Φ38 的防滑此水锚管，管上有环向打孔，灌注高压水泥浆，将土层先固化止水，然后开挖，以达到防水和防止基坑坍塌的目的。
在基坑开挖过程中，为减少水对边坡压力，首先每隔 4m 左右设一根 4~6m 的排水管，管上环向打孔，并用铁砂包缠好，然后进行护坡处理，当喷射混凝土达到 70% 的强度时，向排水孔注水泥浆止水。
6、 喷锚网支护施工方法
6.1 施工程序
本工程支护程序如下：测量定位→施工平台搭设→第一排钢筋锚杆施工→喷锚网及喷锚施工→施工平台搭设→第二排钢筋锚杆施工喷→锚网及喷锚施工施→工平台搭设→最后一排钢筋锚杆施工施→工平台搭设→清理、退场。
6.2 施工平台搭设方法
本工程采用一次搭设平台至第一排锚杆位置，施工完第一排锚杆及喷锚后继续往下搭设施工平台进行第二排锚杆及喷锚施工直至按顺序往下施工完支护任务。竖向钢管搭设在坡体中，沿坡体方向按间距 1.5~2.0m 布置，水平设置钢管将竖向钢管连为整体，用扣件连接，平台外端设置安全栏及安全网，操作平台面铺 5cm 厚的松木板。
6.3 锚杆施工方法
本工程地质报告土层较大部分为粘性土层，考虑场地在中心区，湿法成孔的泥浆排放困难，故采用干法成孔进行施工。锚杆孔径为Φ130，锚杆倾角均为与水平方向成 20°，锚杆钢筋采用 Φ20 螺纹钢，连接采用双向焊接。钢筋锚杆施工工艺流程（见图 3）钢筋锚杆的施工方法如下：
6.3.1 锚杆定位
根据预先在边坡支护立面展开图上绘制的锚杆位置，在土面上定出所要施工的各锚杆位置，用打设钢筋头等方法标记出来，并编号。
6.3.2 钻机就位
锚杆孔位定出来，即可移动钻机就位，搭设的平台事先要整平，然后用木枋将钻机垫平稳，保证施钻过程中钻机不会有较大的晃动而影响成孔施工，最后按照设计锚杆倾角，用罗盘仪调整好钻孔的角度，再适当调节钻机的位置，使钻头对准所要施工的锚杆孔位，锚杆倾角允许偏差为 ±1°。
6.3.3 钻孔
锚杆成孔采用 XY-1 型地质钻机，孔径为 130mm，钻孔位置纵横向偏差均不得大于 50mm，成孔深度要求比设计深度深20~30cm。
6.3.4 清孔
成孔后，用清水洗孔，直至孔口有清水流出。
6.3.5 锚杆制作
本工程采用 Φ20 钢筋锚杆，锚杆设计长度为不小于 8000。钢筋锚杆按设计长度切好钢筋后，在钢筋上每隔 1.5m 设置一个定位器，定位器由三条 Φ6 钢筋，形成状如 Ω 高40mm，沿钢筋截面按 120°夹角焊制而成，要求锚杆制作要平顺，定位器焊接牢固。
6.3.6 下锚
锚杆制作好后，将注浆管绑扎在锚杆上，绑扎松紧合适，以注浆后较易拔出为宜。注浆管下端要比锚杆下端短 20~30cm，下端管口用胶布或水泥袋纸等暂封密。防止下锚时孔内土体堵住注浆管口而无法注浆。然后人工将锚杆和注浆管一起放入孔底，锚头保证外露约20cm。
6.3.7 注水泥浆
注浆用 R325 水泥配制的 M20 水泥砂浆，应预先做好水泥砂浆配合比设计并试验 ( 为加快施工进度，可在浆液中掺入水泥重量 5% 的FDN-5 高强效减水济 )，现场严格按配合比设计配制。灌浆压力保持在 0.5~1.0MPa。采用插入孔底的注浆管进行孔底返浆法注浆。见到水泥浆液外溢时即将注浆管逐步向外拔出直至孔口，并保证孔内的水泥浆饱满，拔管时要保证注浆管在浆体中的埋置深度。注浆体回落后要进行补浆。
7、 锚网施工技术措施
7.1 人工修坡
根据本工程的实际情况，边坡将分不同级进行修整，每级修整至上级锚杆位置以下20~30cm。
每层锚杆施工后，立即组织人力进行人工坡面修理，首先在该段两端上下各用钢筋垂直坡面各打设一个点，然后上下标志分别拉线作为修坡的控制线，同时人工用锄头、铲等工具铲土、修坡，直至两标志线可通视并且坡土面各点距离标志线 15cm，即为合格。修坡时，需将上下层接口处的松散混凝土凿除，并使钢筋网的钢筋露出足够的搭接或焊接长度。
7.2 挂网
钢筋网采用 Φ6@200×200；加强筋采用2Φ6 钢筋，井字型布置。钢筋网每条网筋需两头弯成 180°弯钩，上下层网筋及水平向网筋采用绑扎搭接，搭接长度为 35d，钢筋网片的绑扎采用梅花形布点用铁丝扎牢。加强筋的连接采用单面焊接的方法，焊接长度为 10d。加强筋应紧密地压在钢筋网片上或与钢筋网用铁丝绑扎在一起。锚杆与纵、横两向的加强筋通过两个弯成直角的 Φ16 钢筋铁件焊接在一起，焊接时严格控制焊接质量，避免烧伤钢筋或锚杆，以及焊接不牢固的情况发生。
7.3 层厚度标记
在坡面上按 2×2m 的间距打设短钢筋作为喷射混凝土面的控制标记。钢筋外露15cm，要求打设较为牢固。
7.4 混凝土喷射
混凝土喷射前应对机械设备、水管、电线等进行全面检查及试运转，确保运行正常后方可施工。喷层厚度为 10cm，混凝土强度不低于C20。混凝土骨料及水泥采用现场人工拌制，各种材料的用量严格按确定的混凝土配合比报告的量来进行配制，要求拌制尽量均匀。喷射时，喷头与受喷面垂直，并保持 0.6 ～ 1.0m的距离，喷射手应控制好水灰比，力保混凝土面平整，呈湿润光泽，无干斑或下滑流淌现象。
7.5 混凝土养护
梁制作完成后需覆盖淋水养护不少于7d。
7.6 泄水管安装
在锚杆施工完成后，混凝土喷射前应按2m×2m 安装泄水管，泄水管采用 Φ50PVC管，每条管长 60cm，埋入土层 30cm，外露20cm。埋入土层部分钻 100×100 孔径为 Φ5的孔，用土工布包扎。
7.7 地下水处理
整个基坑坡底留设 400×400 排水沟，每20m 留 1000×1000 沉沙井一个，地下水由水泵从沉沙井抽到坡顶排水沟，再流入市政污水井。
7.8 位移观测措施
整个基坑支护期间，对基坑进行位移和沉降观测。沿基坑周边布置水平位移观测点和沉降观测点，每隔 2m 布置 1 点。最大水平位移值仅为 2.3mm，最大沉降值为 3.1mm 位移及沉降量在土钉墙施工便趋于稳定。
8、 结语
综上所述，某工程采用这种新型的支护结构，在地下室的施工过程中，没有发生任何险情，且坑壁四周观感良好。采用这种技术为现场施工节约了大部分空间，使机械设备布置得心应手，产生了很好的经济效益及社会效益。