基坑支護(hù)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求,即通常規(guī)范所說(shuō)的兩種極限狀態(tài)的要求,即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。
所謂承載能力極限狀態(tài),對(duì)基坑支護(hù)來(lái)說(shuō)就是支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動(dòng)或周邊環(huán)境的破壞,出現(xiàn)較范圍的失穩(wěn)。一般的設(shè)計(jì)要求是不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。
而正常使用極限狀態(tài)則是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或是由于開(kāi)挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過(guò),影響正常使用,但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。 因此,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相對(duì)于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù),不致使支護(hù)產(chǎn)生失穩(wěn),而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下,還要控制位移量,不致影響周邊建筑物的安全使用。因而,作為設(shè)計(jì)的計(jì)算理論,不但要能計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題,還應(yīng)計(jì)算其變形,并根據(jù)周邊環(huán)境條件,控制變形在一定的范圍內(nèi)。
一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主,主要是水平位移較直觀,易于監(jiān)測(cè)。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關(guān),這就是通常規(guī)范中所謂的基坑安全等級(jí)的劃分,對(duì)于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護(hù)的,則應(yīng)控制小變形,此即為通常的一級(jí)基坑的位移要求;對(duì)于周邊空曠,無(wú)構(gòu)筑物需保護(hù)的,則位移量可一些,理論上只要保證穩(wěn)定即可,此即為通常所說(shuō)的三級(jí)基坑的位移要求;介于一級(jí)和三級(jí)之間的,則為二級(jí)基坑的位移要求。
對(duì)于一級(jí)基坑的最水平位移,一般宜不于30mm,對(duì)于較深的基坑,應(yīng)小于0.3%H,H為基坑開(kāi)挖深度。對(duì)于一般的基坑,其最水平位移也宜不于50mm。一般最水平位移在30mm內(nèi)地面不致有明顯的裂縫,當(dāng)最水平位移在40-50mm內(nèi)會(huì)有可見(jiàn)的地面裂縫,因此,一般的基坑最水平位移應(yīng)控制不于50mm為宜,否則會(huì)產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降,感觀上會(huì)產(chǎn)生不安全的感覺(jué)。 一般較剛性的支護(hù)結(jié)構(gòu),如擋土樁、連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系,其位移較小,可控制在30mm之內(nèi),對(duì)于土釘支護(hù),地質(zhì)條件較好,且采用超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿等加強(qiáng)措施后可控制較小位移外,一般會(huì)于30mm 。
我國(guó)量的深基坑工程始于20世紀(jì)80年代,由于城市高層建筑的迅速發(fā)展,地下停車(chē)場(chǎng)、高層建筑埋深、人防等各種需要,高層建筑需要建設(shè)一定的地下室。
近幾年,由于城市地鐵工程的迅速發(fā)展地鐵車(chē)站、局部區(qū)間明挖等也涉及量的基坑工程,在雙線交叉的地鐵車(chē)站,基坑深達(dá)20-30m。水利、電力也存在著地下廠房、地下泵房的基坑開(kāi)挖問(wèn)題。 無(wú)論是高層建筑還是地鐵的深基坑工程,由于都是在城市中進(jìn)行開(kāi)挖,基坑周?chē)ǔ4嬖诮煌ㄒ?、已建建筑或管線等各種構(gòu)筑物,這就涉及到基坑開(kāi)挖的一個(gè)很重要內(nèi)容,要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的安全使用。而一般的基坑支護(hù)多又是臨時(shí)結(jié)構(gòu)、投資太也易造成浪費(fèi),但支護(hù)結(jié)構(gòu)不安全又勢(shì)必會(huì)造成工程事故。因此,如何安全、合理地選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)是基坑工程要解決的主要內(nèi)容。
適用于周?chē)鷪?chǎng)地開(kāi)闊,周?chē)鸁o(wú)重要建筑物,只要求穩(wěn)定,位移控制五嚴(yán)格要求,價(jià)錢(qián)最便宜,回填土方較。
深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。
水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點(diǎn):由于一般坑內(nèi)無(wú)支撐,便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì);施工中無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。
水泥土圍護(hù)墻的缺點(diǎn):首先是位移相對(duì)較,尤其在基坑長(zhǎng)度時(shí),為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過(guò)的位移;其次是厚度較,只有在紅線位置和周?chē)h(huán)境允許時(shí)才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時(shí)要注意防止影響周?chē)h(huán)境。
高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來(lái)?yè)跬梁椭顾?。高壓旋噴樁的施工費(fèi)用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動(dòng)很小,噪音也較低,不會(huì)對(duì)周?chē)ㄖ飵?lái)振動(dòng)的影響和產(chǎn)生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有量泥漿排出,容易引起污染。對(duì)于地下水流速過(guò)的地層,無(wú)填充物的巖溶地段永凍土和對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無(wú)法在注漿管周?chē)蹋灰瞬捎迷摲ā?h3 class="title-text">支護(hù)槽鋼鋼板樁
這是一種簡(jiǎn)易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長(zhǎng)6~8m ,型號(hào)由計(jì)算確定。其特點(diǎn)為:槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施;抗彎能力較弱,多用于深度≤4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設(shè)置一道支撐或拉錨;支護(hù)剛度小,開(kāi)挖后變形較。
鋼筋混凝土板樁具有施工簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)周期短等特點(diǎn),曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動(dòng)與噪音,同時(shí)沉樁過(guò)程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運(yùn)至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對(duì)板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì),已可制作厚度較(如厚度達(dá)500mm 以上) 的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。
鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種,在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。其多用于坑深7~15m的基坑工程,在我國(guó)北方土質(zhì)較好地區(qū)已有8~9m的臂樁圍護(hù)墻。鉆孔灌注樁支護(hù)墻體的特點(diǎn)有:施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音等環(huán)境公害,無(wú)擠土現(xiàn)象,對(duì)周?chē)h(huán)境影響小;墻身強(qiáng)度高,剛度,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形?。划?dāng)工程樁也為灌注樁時(shí),可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短;樁間縫隙易造成水土流失,特別時(shí)在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問(wèn)題;適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用;樁與樁之間主要通過(guò)樁頂冠梁和圍檁連成整體,因而相對(duì)整體性較差,當(dāng)在重要地區(qū),特殊工程及開(kāi)挖深度很的基坑中應(yīng)用時(shí)需要特別慎重。
通常連續(xù)墻的厚度為600mm、800mm、1000mm,也有厚達(dá)1200mm的,但較少使用。地下連續(xù)墻剛度,止水效果好,是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式,適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜,基坑深度,周邊環(huán)境要求較高的基坑,但是造價(jià)較高,施工要求專(zhuān)用設(shè)備。
土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù),其作用與被動(dòng)的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同,它是起主動(dòng)嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開(kāi)挖后坡面保持穩(wěn)定。土釘墻主要用于土質(zhì)較好地區(qū),我國(guó)華北和華東北部一帶應(yīng)用較多,我國(guó)南方地區(qū)亦有應(yīng)用,有的已用于坑深10m以上的基坑,穩(wěn)定可靠、施工簡(jiǎn)便且工期短、效果較好、經(jīng)濟(jì)性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。
基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要求規(guī)范主要有哪些?
定義1:用圍堰擋水圍住需要修建水工建筑物的部分河床,閉氣后進(jìn)行旱地施工的場(chǎng)地。應(yīng)用學(xué)科:電力(一級(jí)學(xué)科);水工建筑(二級(jí)學(xué)科)定義2:有時(shí)同基腔,但相當(dāng)小,在臺(tái)型牙形刺中,僅早期個(gè)體發(fā)育階段中增大;有...
基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要求規(guī)范主要有哪些?
主要包括的內(nèi)容如下: 1、支護(hù)體系的方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和選型; 2、支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定和變形計(jì)算; 3、基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算...
支護(hù)設(shè)計(jì)是指施工前對(duì)某一具體部位所做的施工組織設(shè)計(jì)方案。比如:基槽邊坡的防護(hù);臨建的高壓線路的防護(hù)所需要的防護(hù)架等。必須在施工前做出施工方案(也稱(chēng)專(zhuān)項(xiàng)施工方案)
1.由支護(hù)強(qiáng)度,剛度和穩(wěn)定性不足引起的破壞
2.由支護(hù)深度不足,導(dǎo)致基坑隆起引起的破壞
3.由水平帷幕處理不好,導(dǎo)致管涌等引起的破壞
4.由人工降水處理不好引起的破壞 2100433B
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基坑支護(hù)設(shè)計(jì)原則與勘察要求 -------------------------------------------------------------------------------- 3.1 設(shè) 計(jì) 原 則 3.1.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以分項(xiàng)系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為下列兩類(lèi): 1 承載能力極限狀態(tài):對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過(guò)大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié) 構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞; 2 正常使用極限狀態(tài):對(duì)應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正 常使用功能。 3.1.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)表 3.1.3 選用相應(yīng)的側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)。 表 3.1.3 基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù) 安全等級(jí) 破 壞 后 果 Υ0 一級(jí) 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下 1.10 結(jié)構(gòu)施工影
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支護(hù)設(shè)計(jì)要求 1)、設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家及省市現(xiàn)行的法律、 規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn) ;保 證巖土開(kāi)挖、地下結(jié)構(gòu)施工的安全,并使周?chē)Y(jié)構(gòu)不受損害。 2)、本工程根據(jù)浦口區(qū)地貌單元,地質(zhì)情況詳見(jiàn)勘察報(bào)告。設(shè)計(jì)應(yīng)按 照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、方便施工的原則,認(rèn)真分析工程 現(xiàn)場(chǎng)的巖土工程特點(diǎn)、水文地質(zhì)條件,結(jié)合基坑開(kāi)挖深度、基坑周邊 荷載、周邊環(huán)境, 以及基坑安全等級(jí)、基坑位移對(duì)主體結(jié)構(gòu)的周?chē)h(huán) 境的影響程度來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)、安全、合理的基坑支護(hù)方案。進(jìn)行基坑支 護(hù)體系方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較與優(yōu)化,選擇最后方案。 3)、根據(jù)所提供資料對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)踏勘, 充分了解現(xiàn)場(chǎng)及周邊情況, 在設(shè)計(jì)方案中充分考慮基坑對(duì)周邊建筑、構(gòu)筑物、道路、管線等市政 設(shè)施的影響,確保其安全和正常使用。 4)、基坑支護(hù)外圍不得超出規(guī)劃紅線范圍 (詳見(jiàn)地形圖 )。 5)、支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下外墻間應(yīng)考慮留有一定的滿足施工要求的操作空 間。
在井巷支護(hù)過(guò)程中和支護(hù)后,對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)工作狀況進(jìn)行的監(jiān)控和測(cè)試工作。支護(hù)監(jiān)測(cè)的任務(wù)是預(yù)報(bào)支護(hù)的安全程度,及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù),修改支護(hù)設(shè)計(jì),有效地維護(hù)好井巷工程。
以噴錨支護(hù)為例,支護(hù)監(jiān)測(cè)有下列幾方面的應(yīng)用:(1)按測(cè)得的圍巖允許的最大變形量,設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理的柔性。(2)按測(cè)得的圍巖松動(dòng)圈尺寸設(shè)計(jì)錨桿的合理長(zhǎng)度。(3)按測(cè)得的圍巖變形時(shí)間效應(yīng),確定兩種支護(hù)合理間隔時(shí)間。(4)按一次支護(hù)噴層應(yīng)力大小設(shè)計(jì)二次噴層厚度。(5)按測(cè)得的錨桿受力情況,調(diào)整其參數(shù)。
監(jiān)測(cè)方法:包括測(cè)試位移量和收斂量?jī)煞N方法。位移量測(cè)試包括測(cè)試巷道周邊收斂值和圍巖內(nèi)部位移值。
基坑支護(hù)支護(hù)形式
常見(jiàn)的基坑支護(hù)形式主要有:
⒈排樁支護(hù),樁撐、樁錨、排樁懸臂;
⒉地下連續(xù)墻支護(hù),地連墻 支撐;
⒊水泥擋土墻;
4.土釘墻(噴錨支護(hù));
5.逆作拱墻;
6.原狀土放坡;
7.樁、墻加支撐系統(tǒng);
8.簡(jiǎn)單水平支撐;
9..鋼筋混凝土排樁;
10.上述兩種或者兩種以上方式的合理組合等。
基坑開(kāi)挖期間,地下水控制也屬于基坑支護(hù)的一部分,地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等型式單獨(dú)或組合使用。
1、基礎(chǔ)施工前必須進(jìn)行地質(zhì)勘探和了解地下管線情況,根據(jù)土質(zhì)情況和基礎(chǔ)深度編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案。施工方案應(yīng)與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符,能指導(dǎo)實(shí)際施工。其內(nèi)容包括:放坡要求或支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械類(lèi)型選擇、開(kāi)挖順序和分層開(kāi)挖深度、坡道位置、坑邊荷載、車(chē)輛進(jìn)出道路、降水排水措施及監(jiān)測(cè)要求等。對(duì)重要的地下管線應(yīng)采取相應(yīng)措施。
2、基礎(chǔ)施工應(yīng)進(jìn)行支護(hù),基坑深度超過(guò)5M的對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,有設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)和施工圖紙。
3、施工方案必須經(jīng)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批,簽字蓋章后方可實(shí)施。
1、基坑施工必須進(jìn)行臨邊防護(hù)。深度不超過(guò)2M的臨邊可采用1.2M高欄桿式防護(hù),深度超過(guò)2M的基坑施工還必須采用密目式安全網(wǎng)做封閉式防護(hù)。
2、臨邊防護(hù)欄桿離基坑邊口的距離不得小于50cm。
1、坑槽開(kāi)挖時(shí)設(shè)置的邊坡符合安全要求。坑壁支護(hù)的做法以及對(duì)重要地下管線的加固措施必須符合專(zhuān)項(xiàng)施工方案和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的要求。
2、支護(hù)設(shè)施產(chǎn)生局部變形,應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)人員提出方案并及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整加固。
1、基坑施工應(yīng)根據(jù)施工方案設(shè)置有效的排水、降水措施。
2、深基坑施工采用坑外降水的,必須有防止臨近建筑物危險(xiǎn)沉降的措施。
1、基坑邊堆土、料具堆放的數(shù)量和距基坑邊距離等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定和施工方案的要求。
2、機(jī)械設(shè)備施工與基坑(槽)邊距離不符合有關(guān)要求時(shí),應(yīng)根據(jù)施工方案對(duì)機(jī)械施工作業(yè)范圍內(nèi)的基坑壁支護(hù)、地面等采取有效措施。
1、基坑施工必須有專(zhuān)用通道供作業(yè)人員上下。
2、設(shè)置的通道,在結(jié)構(gòu)上必須牢固可靠,數(shù)量、位置滿足施工要求并符合有關(guān)安全防護(hù)規(guī)定。
1、施工機(jī)械應(yīng)由企業(yè)安全管理部門(mén)檢查驗(yàn)收后進(jìn)場(chǎng)作業(yè),并有驗(yàn)收記錄。
2、施工機(jī)械操作人員應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行培訓(xùn)考核,持證上崗,熟悉本工種安全技術(shù)操作規(guī)程。
3、施工作業(yè)時(shí),應(yīng)按施工方案和規(guī)程挖土,不得超挖、破壞基底土層的結(jié)構(gòu)。
4、機(jī)械作業(yè)位置應(yīng)穩(wěn)定、安全,在挖土機(jī)作業(yè)半徑范圍內(nèi)嚴(yán)禁人員進(jìn)入。
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)按照方案進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),并有監(jiān)測(cè)記錄。對(duì)毗鄰建筑物和重要管線、道路應(yīng)進(jìn)行沉降觀測(cè),并有觀測(cè)記錄。
基坑工程監(jiān)測(cè)包括: 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和周?chē)h(huán)境監(jiān)測(cè).
1.基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)包括:
(1)圍護(hù)墻(樁)或基坑邊坡頂部水平及豎向位移監(jiān)測(cè)
(2)圍護(hù)墻(樁)或土體深層水平位移監(jiān)測(cè)
(3)圍護(hù)墻(樁)及支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)
(4)立柱位移監(jiān)測(cè)
(5)坑底隆起監(jiān)測(cè)
(6)地下水位監(jiān)測(cè)等
2.周?chē)h(huán)境的監(jiān)測(cè)
(1)臨近建筑物的沉降和傾斜的監(jiān)測(cè)
(2)地下管線的沉降和位移監(jiān)測(cè)
(3)周邊重要道路的監(jiān)測(cè)
(4)其他應(yīng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象等
1、基坑內(nèi)作業(yè)人員應(yīng)有穩(wěn)定、安全的立足處。
2、垂直、交叉作業(yè)時(shí)應(yīng)設(shè)置安全隔離防護(hù)措施。
3、夜間或光線較暗的施工應(yīng)設(shè)置足夠的照明,不得在一個(gè)作業(yè)場(chǎng)所只裝設(shè)局部照明。
采用不同材料支撐井巷空間,使巖層處于穩(wěn)定狀態(tài)的作業(yè)。井巷支護(hù)按工程項(xiàng)目分為豎井支護(hù),平、斜巷支護(hù)和硐室支護(hù)三類(lèi)。
豎井?dāng)嗝嬉话愣疾捎脠A形,小型豎井也有采用矩形斷面。在穩(wěn)定巖層中施工豎井一般采用永久支護(hù);當(dāng)豎井穿過(guò)表土層、破碎不穩(wěn)定巖層時(shí),還必須在掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。使用的支護(hù)材料有木材、鋼材、石材、混凝土和鋼筋混凝土、錨噴混凝土等。
木材支護(hù):用于小型豎井或淺井的支護(hù)。也可用作圓形空豎井的背板。支護(hù)用木材一般采用直徑20cm以下的松原木,背板采用厚度為5cm的松木板。支護(hù)形式有懸吊井框和間隔井框兩種。間隔井框之間可用木柱分隔,井框支承在下部基框上,其段高視地層條件而定;懸吊井框設(shè)鋼筋吊鉤,支承在上部基框上,其段長(zhǎng)根據(jù)井框重量和配用鋼筋數(shù)量經(jīng)計(jì)算確定。
鋼材支護(hù):用于小型豎井或淺井的永久支護(hù)和圓形豎井的臨時(shí)支護(hù),有井圈背板支護(hù)和金屬掩護(hù)筒支護(hù)兩種。
(1)井圈背板支護(hù)。用井圈背板作臨時(shí)支護(hù),先往下掘進(jìn)一段,隨即架設(shè)背板,直至達(dá)到所定的施工段高,然后再由下而上一邊拆除井圈背板,一邊進(jìn)行永久支護(hù)。其施工方式有長(zhǎng)段單行作業(yè)和平行作業(yè),適用于磚石、混凝土與鋼筋混凝土永久支護(hù)的井筒。支護(hù)形式有倒魚(yú)鱗式、對(duì)頭式、花背板式。倒魚(yú)鱗式用于表土層、松軟巖層和淋水較大巖層,具有防止片幫,安全可靠和背板可作模板用等優(yōu)點(diǎn);對(duì)頭式用于一般基巖,具有封閉巖幫嚴(yán)密,背板可作模板等優(yōu)點(diǎn);花背板式用于穩(wěn)定巖層。
(2)金屬掩護(hù)筒支護(hù)。采用型鋼和鋼絲網(wǎng)或鋼板制成筒形結(jié)構(gòu)物,吊掛在掘進(jìn)工作面上方,并隨下掘而下放的支護(hù)方法,適用于穩(wěn)定圍巖和采用平行作業(yè)方式的井筒支護(hù),金屬掩護(hù)筒按構(gòu)造分柔性掩護(hù)筒和剛性掩護(hù)筒兩種。柔性掩護(hù)筒采用型鋼制成比掘進(jìn)直徑小200mm的多層圓形骨架,其間距為1m,用鋼絲繩相連,在骨架外圍敷設(shè)三層鍍鋅鋼絲網(wǎng),構(gòu)成一個(gè)柔性圓筒;剛性掩護(hù)筒由采用型鋼、鋼板制成的外、內(nèi)兩層掩護(hù)筒和懸吊裝置組成。金屬掩護(hù)筒懸掛在吊盤(pán)的下層盤(pán),隨吊盤(pán)下降而下降。
石材支護(hù):用料石砌筑豎井井壁的支護(hù)方法。僅用于小型豎井、涌水量小的巖層支護(hù)。它具有就地取材、施工簡(jiǎn)單、節(jié)約投資、不用木材和鋼材等優(yōu)點(diǎn),但存在施工效率低、機(jī)械化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、封水性能差等缺點(diǎn),適用于長(zhǎng)段單行作業(yè)的井筒支護(hù)。支護(hù)方法是:當(dāng)豎井掘進(jìn)至所要求的段高后,澆筑混凝土壁座或壁圈,并由下而上一邊砌筑一邊進(jìn)行壁后充填混凝土,直至上段井壁底部。
混凝土支護(hù):由于井筒斷面和井深的不斷加大,越來(lái)越多的豎井采用整體澆灌混凝土井壁作為永久支護(hù)的方法。表土井頸段井壁、穿過(guò)破碎巖層和地耐力較大地層的豎井段井壁應(yīng)配置鋼筋?;炷辆谥ёo(hù)包括模板支設(shè)、混凝土攪拌、混凝土輸送、井壁施工和井壁淋水綜合處理措施。
(1)模板支設(shè)。按材料分有繩捆式木模板、裝配式木模板和金屬模板。這些模板在地面加工而在井下組裝,并按設(shè)計(jì)規(guī)格進(jìn)行測(cè)量固定,由下往上邊支模邊澆灌混凝土,直至上段混凝土井壁底部。這種模板作業(yè)簡(jiǎn)單,但施工效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、材料用量多,僅適用于單行作業(yè)的豎井施工。按構(gòu)造形式,模板又分為活動(dòng)金屬模板和滑動(dòng)模板?;顒?dòng)金屬模板多用于煤礦豎井,由模板、脫模裝置、刃腳、接碴模板構(gòu)成,可懸掛在吊盤(pán)上或由地面穩(wěn)車(chē)直接懸吊,隨井筒下掘進(jìn)行支護(hù)。這種模板適用于混合作業(yè)施工方式的豎井混凝土澆灌?;瑒?dòng)模板有整體上行滑動(dòng)模板和液壓滑升模板兩種,利用絲杠、絞車(chē)或液壓千斤頂模板,進(jìn)行自下而上邊提拉模板邊澆灌混凝土。這種模板適用于單行作業(yè)和異段平行作業(yè)的井壁混凝土澆灌,特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的井頸段和凍結(jié)段井壁的二次復(fù)壁混凝土施工。
(2)混凝土攪拌。整體澆灌混凝土井壁時(shí),混凝土采用機(jī)械攪拌。攪拌站可設(shè)置在井口棚內(nèi)或井口棚外。設(shè)在井口棚內(nèi)的攪拌站有低于井口式、高于井口式和兩井共用式三種。
(3)混凝土輸送。有吊桶和輸送管(溜灰管)兩種輸送方式。吊桶輸送方式可利用矸石吊桶或采用專(zhuān)用的底卸式吊桶或翻轉(zhuǎn)式吊桶。用吊桶將混凝土下至吊盤(pán),經(jīng)受料斗、分灰器再把混凝土送至井壁模板內(nèi)。輸送管(溜灰管)輸送方式包括受料斗、伸縮管、溜灰管、緩沖器、活節(jié)管等部分。輸送管采用直徑169mm、厚6mm無(wú)縫鋼管,隨工作面前進(jìn)用法蘭盤(pán)接長(zhǎng)。輸送管上部配置有伸縮管和受料斗,下部裝有緩沖器和活節(jié)管。緩沖器起減緩混凝土流速的作用,常用的為圓筒式緩沖器?;罟?jié)管由15~35個(gè)用薄鋼板制成的錐形短管組成,總長(zhǎng)度為8~20m,在工作面內(nèi)可以自由擺動(dòng)并隨模板加高而逐節(jié)拆除。輸送管運(yùn)輸方式可用于井深,大于600m的井筒施工。
(4)井壁施工。按不同作業(yè)方式進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土井壁施工。單行作業(yè)方式時(shí),在工作面松碴上立底模,自下而上立模澆灌混凝土,直至上段井壁;平行作業(yè)方式時(shí),利用吊盤(pán)或穩(wěn)繩盤(pán)進(jìn)行高空立模澆灌混凝土;混合作業(yè)方式時(shí),采用活動(dòng)金屬模板隨工作面下掘進(jìn)行混凝土澆灌。若上下兩段井壁接碴后仍有滲水,可用快干水泥處理;若有淋水,則應(yīng)先導(dǎo)水,再進(jìn)行壁后注漿堵水。當(dāng)井壁設(shè)有梁窩時(shí),可采用預(yù)梁窩或現(xiàn)鑿梁窩的方法,也可采用螺栓固定鋼梁,在安裝時(shí)進(jìn)行施工。
(5)井壁淋水綜合處理措施。井壁淋水主要是上段井筒淋水、砌壁井段含水巖層涌水以及井口和管路漏水。上段井筒淋水可采取設(shè)置截水槽截水措施,將水集中后導(dǎo)入井底。當(dāng)水量較大又集中出水時(shí),應(yīng)作注漿處理。對(duì)砌壁井段幫淋水,采取的措施之一是,將集中出水點(diǎn)包以卵石濾水層,外面以黃泥或磚石作擋水墻或采用雙層模板、快凝混凝土作隔水層,再插入導(dǎo)水管使涌水集中流出模板后進(jìn)行砌壁或澆灌混凝土,再進(jìn)行壁后注漿封水。措施之二是,在砌壁段井幫淋水的工作面上方架設(shè)木質(zhì)或鋼質(zhì)擋水板、防水圈、防水槽或在吊盤(pán)上層盤(pán)進(jìn)行擋水,使淋水不流入模板內(nèi)。措施之三是,模板內(nèi)的積水可在模板上直接鉆孔放出或用集水盒、穿孔鋼管集水導(dǎo)出,或以虹吸管導(dǎo)水等辦法排出。井壁淋水需要采取多種綜合處理措施。
(6)錨噴支護(hù)。一般用于f>5,而裂隙小、涌水少的圍巖支護(hù)。錨噴支護(hù)的金屬網(wǎng)用16號(hào)鍍鋅鐵絲編成,支護(hù)時(shí)相互搭接,用楔縫式錨桿固定在井幫上,與噴射混凝土結(jié)合。在豎井支護(hù)中,噴射混凝土一般被用作永久支護(hù)。由于它分次施工,第一次先噴的一層厚度較小的混凝土可作為臨時(shí)支護(hù)。因而錨噴支護(hù)既適用于臨時(shí)支護(hù),也可用于永久支護(hù)。
巷道支護(hù)包括安設(shè)支架和維護(hù)巷道雙重含義。巷道支護(hù)有棚式支架、石材支護(hù)、錨桿支護(hù)和噴射混凝土支護(hù)。棚式支架和石材支護(hù)屬剛性支護(hù),錨桿支護(hù)和噴射混凝土支護(hù)具有一定的柔性。
棚式支架:按材料不同有木支架、金屬支架、預(yù)制鋼筋混凝土支架。支架可在制作廠加工,也可在現(xiàn)場(chǎng)加工,采取邊掘進(jìn)邊架設(shè)。棚式支架的架設(shè)順序?yàn)椋和谂锿雀C一立棚腿一上頂梁一打角楔一背頂梁一背幫一加撐柱或架設(shè)支架縱向拉桿。木支架、金屬支架既可用作石材支護(hù)的臨時(shí)支架,又可作為永久支架。在斜巷支護(hù)中,當(dāng)斜巷的傾角小于10°時(shí),棚式支架應(yīng)有3°~5°迎山角;傾角為10°~20°時(shí),棚間應(yīng)加頂撐;傾角為20°~30°時(shí),棚間應(yīng)加頂、底撐;傾角大于30°時(shí),應(yīng)加頂、底撐和底梁,并在每段下部設(shè)置基框或承木,并由下往上進(jìn)行架棚。
石材支護(hù):用于巖石松軟破碎和節(jié)理裂隙比較發(fā)育及滲水的基巖支護(hù)。按結(jié)構(gòu)形式不同分為砌碹支護(hù)和整體式支護(hù)兩種。
(1)砌碹支護(hù)。支護(hù)材料有磚、料石、混凝土塊三種。砌碹支護(hù)具有堅(jiān)固、耐久、防火、阻水、通風(fēng)阻力小和就地取材等優(yōu)點(diǎn),但勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、速度慢、阻水效果和整體性能差。石材支護(hù)與掘進(jìn)工作面之間的距離一般為20~40m,可采取單元作業(yè)或平行作業(yè)施工。當(dāng)巖石較松軟時(shí),常采用由型鋼制成的拱形構(gòu)件作臨時(shí)支護(hù),并隨掘進(jìn)而架設(shè),達(dá)到要求的段長(zhǎng)后再進(jìn)行永久支護(hù)施工。臨時(shí)金屬支架按圍巖性質(zhì)不同有無(wú)腿支架和帶腿支架兩種。石材支護(hù)的砌筑順序?yàn)椋翰鸪R時(shí)支架—掘砌基礎(chǔ)—砌筑側(cè)墻—立碹胎模板—砌拱—充填—養(yǎng)護(hù)—拆模清理。當(dāng)圍巖穩(wěn)定性較差時(shí),采用先墻后拱的分段抬拱梁。支護(hù)材料采用材料車(chē)按需用量供應(yīng),砌筑用的砂漿和充填用的混凝土可在現(xiàn)場(chǎng)拌制。
(2)整體式支護(hù)。有現(xiàn)澆混凝土支護(hù)和鋼筋混凝土支護(hù)兩種,整體式支護(hù)的施工順序與砌碹支護(hù)相似。
錨桿支護(hù):將錨桿錨入圍巖內(nèi),使巷道周?chē)纬梢粋€(gè)整體而穩(wěn)定的巖石帶,以達(dá)到支架和圍巖共同工作目的的巷道支護(hù)。錨桿種類(lèi)較多,按其結(jié)構(gòu)形式有4類(lèi)22種,礦山常用的錨桿有楔縫式、脹殼式 倒楔式以及樹(shù)脂和水泥等點(diǎn)錨式錨桿;全長(zhǎng)粘結(jié)式水泥砂漿錨桿(包括鋼絲繩錨桿);管縫式、脹管式等摩擦式全長(zhǎng)錨固錨桿;楔管式、砂漿楔縫式和砂漿楔管式等綜合式錨桿。錨桿材料可采用金屬材料或者竹、木。
錨桿安設(shè)包括打眼、安裝、注眼三個(gè)工序。(1)打眼。用鑿巖機(jī)打眼或用專(zhuān)用的錨桿鉆機(jī)。錨桿打眼安裝機(jī)打眼。(2)安裝。按錨桿種類(lèi)和材料不同采用不同的安裝方法。竹、木錨桿用風(fēng)錘或手錘打緊、錨固;楔縫式金屬錨桿用風(fēng)錘、扭力扳手、普通扳手或手錘錨固;管縫式錨桿安裝用鑿巖,推入孔眼中預(yù)定位置;脹管式錨桿可用高壓水脹管安裝。(3)注眼??刹捎孟儒^后注或先注后錨兩種方式。竹、木、金屬錨桿安裝后,用注眼器、注漿器將水泥砂漿注入。對(duì)于樹(shù)脂錨桿與快硬水泥錨桿,先將水泥藥卷或樹(shù)脂藥卷用錨桿體送至孔底,再用配有特殊鉆頭的普通電鉆、扭力扳手或普通扳手將錨桿一次安裝。
噴射混凝土支護(hù):用壓縮空氣將混凝土拌合料經(jīng)噴槍高速?lài)娚溆趲r壁表面。并與巖壁緊密粘結(jié),構(gòu)成支承結(jié)構(gòu)的井壁支護(hù)。它與錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼纖維相結(jié)合,能提高噴射混凝土的整體性,可用作臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)。噴射混凝土支護(hù)具有許多優(yōu)點(diǎn):能使混凝土與圍巖緊密粘結(jié),在巷道周壁形成巖石拱,充分發(fā)揮圍巖的支承作用;巷道開(kāi)挖后能及時(shí)支護(hù)圍巖;噴層可以薄層支護(hù)巷道,具有良好的柔性,對(duì)初次地壓大的巖層支護(hù)效果好;能填補(bǔ)巷道表面的凹穴,緩和應(yīng)力集中;能及時(shí)封閉巖面,減少巖石的風(fēng)化變形。
根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定程度,可分別采用素噴射混凝土、鋼纖維噴射混凝土、錨噴混凝土、錨網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行支護(hù)。噴射混凝土施工包括備料、拌料、噴射機(jī)輸送、噴射、養(yǎng)護(hù)等工序。
(1)備料。噴射混凝土的原材料有水泥、砂、石、外加劑和水。所用材料除滿足普通混凝土的要求外,應(yīng)采用標(biāo)號(hào)為425以上的普通硅酸鹽水泥、中粗砂和最大粒徑不超過(guò)25mm的石子。砂石應(yīng)進(jìn)行篩洗,并設(shè)擋雨棚晾干,嚴(yán)格控制含水率。
(2)拌料。采用容積為375L的蝸槳式攪拌機(jī)或螺旋強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌料。先按設(shè)計(jì)配合比將砂、石、水泥經(jīng)計(jì)量后送入攪拌機(jī)攪拌,然后再將通過(guò)振動(dòng)篩的合格拌合料送入貯料斗待用。
(3)噴射機(jī)輸送。專(zhuān)用噴射機(jī)有干式、濕式、干濕兩用和噴射機(jī)組四類(lèi)。干式噴射機(jī)有罐式、轉(zhuǎn)體式和螺旋式;干濕兩用噴射機(jī)有JP型;噴射機(jī)組由上料機(jī)、混凝土噴射機(jī)和噴霧加水系統(tǒng)組成,有適用于巷道支護(hù)的PS-JP型噴射機(jī)組和適用于豎井支護(hù)的噴射機(jī)組。噴射機(jī)一般設(shè)置在支護(hù)工作面附近的井口或吊盤(pán)上。拌合料可以用礦車(chē)、專(zhuān)用材料車(chē)或管道運(yùn)送,速凝劑可在拌料時(shí)一齊加入或在噴射機(jī)上料時(shí)加入。輸料管以采用鋼管為主,并用軟管分別連接噴射機(jī)與噴頭。輸送距離取決于噴射機(jī)的性能,水平輸送距離一般都在500m以內(nèi),向上垂直輸送為50m以內(nèi),若輸送距離較遠(yuǎn)可在輸料管上加設(shè)壓氣噴嘴進(jìn)行增壓。
(4)噴射。利用壓縮空氣將拌合料通過(guò)輸料軟管送至噴頭,在噴頭處加水混合后,噴射至支護(hù)工作面。噴頭有單水環(huán)式、雙水環(huán)式及異徑葫蘆管與預(yù)加水環(huán)式三種。噴射混凝土作業(yè)分區(qū)進(jìn)行。巷道施噴按先墻后拱順序進(jìn)行,當(dāng)遇到松軟不穩(wěn)定巖層時(shí),初噴為先拱后墻,復(fù)噴為先墻后拱,局部不穩(wěn)定部分應(yīng)先期處理。豎井施噴由下而上分段噴射。噴槍?xiě)?yīng)按螺旋狀軌跡一圈壓半圈的橫向運(yùn)動(dòng),噴頭離工作面的距離為0.5~1.0m,噴槍與受?chē)娒娲咕€的夾角為10°~15°。噴層較厚時(shí),應(yīng)分層噴射。
(5)養(yǎng)護(hù)。為使水泥充分水化,減少或防止噴射混凝土收縮開(kāi)裂,混凝土應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間和灑水次數(shù)視作業(yè)面條件而定。
硐室具有斷面大、長(zhǎng)度短、形狀復(fù)雜、與周?chē)锕こ搪?lián)接多等特點(diǎn)。大多硐室還要求具有隔水、防潮等性能。硐室支護(hù)常與井筒支護(hù)、車(chē)場(chǎng)巷道支護(hù)同時(shí)進(jìn)行,使之成為一個(gè)整體。硐室支護(hù)可采用現(xiàn)澆混凝土和錨噴混凝土支護(hù)。其順序有先拱后墻和先墻后拱。在不穩(wěn)定巖層中施工硐室時(shí),要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),常用的有木支架、鋼支架、錨噴臨時(shí)支護(hù)等。