復雜地質條件下永久性邊坡支護工程施工

1、基層編號成果分類局登記號建議密級核定密級分類號*公司科技進步獎勵申報書成果名稱：復雜地質條件下永久性邊坡支護工程施工任務來源：自選主要完成單位： 主要協作單位:工作起止時間： 年 月 日至 年 月 日申報單位： 申報日期 年 月 日一、項目簡介項目簡介：（項目所屬科學技術領域、主要內容、重點及應用推廣情況）該項目屬巖土邊坡支護工程，其位置在天安公司八礦選煤廠老主廠房北側，設計為永久性土釘墻支護形式。工程涉及土方開挖，錨桿鉆孔，鋼筋制作安裝，混凝土噴射等工藝。該工程支護面積620m2，開挖土方2200m3，施工錨桿398根，為八選新建原煤倉及二號轉載點的施工以及近12m陡坡上部道路的正常通車提供

2、了可靠保障。由于工程所在地屬山坡地形，地質土層條件復雜，且不利于土釘墻的施工，本工程施工中遇到了難以想象的困難?，F場施工場地狹窄，土方挖運工作不易開展，并且在施工下部土層錨桿時，發(fā)現下部5m多高基本上全是砂巖、泥板巖，并且還多為中等風化微風化巖石，土層中含水豐富，有些地方似山泉一樣成股流出。在這種條件下進行土釘墻的施工，在國內邊坡支護類工程尚屬首例?，F場施工過程中打破了常規(guī)的土釘墻施工工序，采取了先噴護后鉆孔的方案施工，并且在砼及砂漿施工中摻加了速凝劑，鉆機的選型也打破了常規(guī)的選擇范圍。由于這些技術措施的實施，使整個工程最終按期完成了施工目標，并且保證了合格的工程質量，杜絕了安全事故的發(fā)生，成

3、為邊坡支護類工程施工中的一道亮麗的風景線。- 20 -二、詳細內容及推薦理由1、立項背景（相關科學技術善及其存在問題，立項原因及推薦理由）八選戊組煤改造原煤倉邊坡支護在復雜的地質條件下完成了施工，并且保證了工程的質量，創(chuàng)造了支護類工程上的一個奇跡。土釘墻支護具有工藝簡單、施工速度快、質量好、造價低等特點，但該方案僅適用于土層深厚且土層中無巖石的地質條件。本工程所在地地質條件復雜，上部粘土層中含有大量的硬質結核及砂巖，并且局部富集，在這種情況下，使用螺旋式土錨機進行鉆孔作業(yè)十分困難，遇有巖石及結核根本無法前進，只有更換成氣動式沖擊鉆進行鉆孔，待穿過巖石，又要更換鉆機。下部土層施工時，由于風化的巖

4、石極易破碎坍塌，所以采取先噴護后鉆孔的方案施工以保證工程質量。本工程在極其不利的土層條件下完成了土釘墻施工，開創(chuàng)了支護類工程中的首例。若采取打護坡樁的方案施工，雖然施工難度不會很大，但造價要高出好多倍，并且使用的機械設備又大又重，安裝及運輸困難，施工過程中的質量也不易控制。本工程經過方案優(yōu)化，選擇土釘墻支護，并且在復雜的地質條件下完成了施工，為建設單位節(jié)約了投資，也為我們單位贏得了光彩。2、 詳細科學技術內容（技術、原理、技術方案 和主要指標）邊坡支護一般應用于較陡直的巖土坡面，其作用原理是通過對巖土坡面施加一定的約束應力，從而保證巖土邊坡的穩(wěn)定。土釘墻支護是在土層內施工土釘，然后沿坡面安裝鋼

5、筋網，噴射混凝土，鋼筋砼面層通過土釘的抗拉拔力來約束土體的側向位移，從而起到防止土體坍塌的目的。本工程為永久性的邊坡支護，支護高度達12m，施工時采取分層支護方案，每層支護高度最大不超過4m，施工工藝如下：一層土方開挖（約4米）搭設腳手架及操作平臺錨桿孔定位鉆孔機具安裝、調試鉆孔清孔注漿、澆搗端頭編鋼筋網焊接加強筋（泄水管安裝）噴射砼錨桿間500mm寬突出部分二次編鋼筋網、模具固定噴射砼下層土方開挖下部土層由于多為風化巖石，極易破碎造成坍塌，施工時采取先噴護后鉆孔的方案施工，取得了良好的效果。錨桿鉆孔深度有10m、8m、6m三種，鉆孔直徑100mm，錨桿采用28鋼筋，每孔一桿，錨桿間距：橫向1

6、m，縱向1.5m，面層鋼筋網片雙向10200，16加強筋與錨桿焊接，噴射砼強度等級c20。 3、該項目與當前國內同類研究、同類技術的綜合比較（包括存在問題及改進措施）土釘墻支護適用于面積較大，土層較深且無鈣質結核、硬質泥板巖等土質的邊坡，本工程支護高度大，土層地質條件復雜，土層中鈣質結核密集，且硬質泥板巖含量豐富，尤其是下部土層，巖石密集，且多為中等風化微風化巖石，十分不利于土釘墻施工，使用螺施旋式錨桿鉆機根本無法進行鉆孔作業(yè)，下部土層施工也不能按照正常的施工工序進行施工，與其它同類型支護工程的施工相比，本工程施工可謂困難之中鍛造出的精品，在支護工程的施工歷史上，創(chuàng)造了一個奇跡。同時，采用土釘

7、墻支護方法，不僅為甲方節(jié)約了投資，在施工過程中的質量、工期也得到了有效控制，并且確保了安全施工，是其它支護類工程所不能及的。 4、創(chuàng)新點本工程在施工過程中，結合實際地質條件，采取合理的施工方案。下部土層施工時，采取先噴護，后鉆孔的方法施工，是和正常的施工順序不相符的。同時，鉆孔機械的選擇也超出了正常考慮的范圍，使用了大風量的氣動式沖擊鉆，這些方案的實施，不僅保證了工程質量和進度，還避免了施工中可能發(fā)生的安全事故。 5、保密要點 6、應用、推廣及論文引用情況（在國內外相關領域的作用影響及預期前景）八選原煤倉邊坡支護工程在復雜的地質條件下完成了施工，拓展了土釘墻支護方法的施工領域，為土釘墻支護在復

8、雜的地質條件下的施工積累了寶貴的經驗。且該工程為永久性支護工程，設計使用年限為50年，這在土釘墻支護的設計、施工上也是一次重大的突破。隨著建筑市場的飛速發(fā)展，土釘墻支護的應用范圍將越來越廣，其所創(chuàng)造的價值也會越來越高。未達到推廣應用面積和程度的原因a、 無接產單位b、缺乏資金c、技術不配套d、其它7、經濟效益情況表項目總投資經濟效益總額欄目年份新增產值新增利稅創(chuàng)收外匯增收（節(jié)支）總額2005年45.816萬元年年 累 計本表所列效益額的計算依據及說明：1、更改設計方案，取消護坡樁施工方案，為工程節(jié)約投資約40萬元。2、下部土層采取先噴護后鉆孔的方案施工，避免了由于土層坍塌進行修復發(fā)生的人工、材

9、料費用約5萬元。3、使用大風量的氣動式沖擊鉆，不僅節(jié)約了工期，還避免了用小型鉆機施工中易磨損發(fā)生的維修費用，節(jié)約費用約1萬元。4、上部土層施工時，使用螺旋桿鉆機代替洛陽鏟，節(jié)省人工費38元/工日320工日=12160元。5、大型鉆機購置費差價：1000元/臺4臺=4000元。合計節(jié)約費用：40+5+1.216-0.4=45.816萬元。本表所列效益額的計算依據及說明 應用單位總會計師（簽字） 應用單位財務部門（蓋章） 年 月 日：8、社會效益：八選原煤倉邊坡支護工程在復雜的地質條件下，完成了土釘墻的施工，得到了甲方、監(jiān)理等單位的好評，并使人們對土釘墻的適用范疇有了新的認識，拓展了土釘墻支護的發(fā)

10、展領域，并且對土釘墻支護自身的施工工藝也作出了進一步的探索，創(chuàng)造了良好的社會效益。9、應用情況土釘墻在八選原煤倉邊坡支護工程中的設計施工，不僅節(jié)約了建設單位的投資費用，同時也保證了合格的施工質量，并且按時完成了施工目標，還杜絕了可能發(fā)生的安全事故，贏得了甲方、監(jiān)理、設計等部門的一致好評。三、本項目曾獲科技獎勵情況獲獎時間獎勵名稱獎勵等級授獎部門本表所填寫科技獎勵不包括商業(yè)性的獎勵四、申請、獲得專利情況表國別申請?zhí)枌＠栱椖棵Q五、申報、評審意見申報單位意見礦（處）長簽名： 申報單位（蓋章） 年 月 日 科技管理部門意見 審核人（簽字） 年 月 日專業(yè)組評審意見 專業(yè)組長（簽字） 年 月 日總工

11、程師評審會評審意見 總工程師（簽字） 年 月 日集團公司評委會審定結果 （蓋章） 年 月 日六、主要完成人員情況表序號姓名性別年齡文化程度職務職稱工作單位對本項成果做出的主要貢獻內容項目負責人（簽字） 年 月 日七、附件目錄1、技術評價證明2、應用證明3、其它證明附件成果應用證明項目名稱應用單位通訊地址應用成果起止時間經濟效益 （萬元）年度新增產值（產量）新增利稅（純收入）年增收節(jié)總額應用情況及社會效益： 應用單位（蓋章） 年 月 日（紙面不可另加紙）八選戊組煤改造原煤倉邊坡支護工程在復雜地質條件下的施工一、工程簡介八選戊組煤改造原煤倉邊坡支護工程位于廠內原主廠房北側，其原狀為一道高11.7m

12、的邊坡，邊坡上部是八選昌華公司的主干道，該邊坡是原主廠房施工時形成的，擋土結構為毛石擋墻。此次擬建設的戊組煤原煤倉及二號轉載點，有一半面積位于該邊坡上，為保證上部道路通行安全及煤倉、轉載點的正常施工，需將此部分邊坡挖去，形成近似直立狀邊坡，并對開挖坡面進行土釘墻支護。本支護工程為永久性支護，設計使用年限為50年。支護工程北坡面長度為47米，東、西側坡面約5.6米，高度12米，設計為土釘墻壁支護形式，錨桿采用28鋼筋，按水平間距1米，豎向間距1.5米布置，共計施工錨桿398根。錨桿長度有10米、8米、6米三種，鋼筋網片雙向10200，主筋雙向均為16，與錨桿端頭焊接，噴射砼面層厚度120mm，錨

13、桿間500mm寬度范圍厚度為200mm，混凝土強度等級c20，泄水孔按3米3米布置。本工程自2005年6月16日開工，施工工期56天。工程地質狀況詳見附件邊坡巖土工程勘察報告。二、施工工藝土釘墻施工采用分層施工，本工程錨桿共八排，施工時上部五排分為兩層施工，下部三排由于土質原因每層僅施工一排，施工工藝流程如下：一層土方開挖（約4米）搭設腳手架及操作平臺錨桿孔定位鉆孔機具安裝、調試鉆孔清孔注漿、澆搗端頭編鋼筋網焊接加強筋（泄水管安裝）噴射砼錨桿間500mm寬突出部分二次編鋼筋網、模具固定噴射砼下層土方開挖土方開挖使用一臺wy-100型挖掘機，鉆孔機具根據土質特點分別選用洛陽鏟、螺旋式土錨鉆機和氣

14、動沖擊式錨桿機，氣壓來源使用一臺10m3的空氣壓縮機。注漿使用注漿泵，砂漿攪拌時水灰比0.45，灰砂比為1:11:2。噴射砼使用一臺砼噴射機，砼配合比砂石比在1:11:2之間，水灰比不大于0.45，砂子選用中砂，石子粒徑不大于12mm。鋼筋網片的接長采用綁扎搭接，每層鋼筋網片安裝時下部留出搭接長度，加強筋在網片筋以外井字型布置，與錨桿端頭焊接。泄水管使用33鍍鋅鐵管，埋管處用碎石作反濾層。三、施工難點及主要技術措施本工程所處位置地質條件復雜，不利于錨桿施工，成孔工作難度增大。上部五排錨桿施工時土層未含地下水，土質以粘土為主，易于開挖，但土層中含有大量的鈣質結核，并且在6米深度處遇有巖石，厚度為

15、1米，該層土質雖不利于錨桿施工，但其施工難度還不算很大，錨桿還能按正常程序施工，鉆孔工作主要由螺旋桿鉆機完成，遇有巖石層時改用氣動沖擊式鉆機，穿過巖石層后再改用螺旋桿鉆機。下部三排錨桿施工時，土層中含水量豐富，有成股流出的部位，土層以砂巖為主，深度可達12米，且多為中等風化微風化巖石，開挖時極難開挖，并且風化嚴重部位還極易坍塌，成孔作業(yè)很難施工。針對這一情況，土釘墻施工不能再按常規(guī)程序進行，需要采取必要的技術措施。首先，土方開挖深度減小，每次只開挖出一排錨桿的工作面，并且分段開挖，工作面挖出之后，以最快速度安裝鋼筋網，噴射第一層砼面層，并且找出地下水含量豐富地方，安放泄水管，第一層砼面層厚度在

16、6080mm之間，過厚容易坍落，砼拌制時加入適量的速凝劑，待第一層砼面層強度達到70%左右時再進行錨桿鉆孔作業(yè)，鉆孔時使用大功率的氣動沖擊式鉆機，并且及時安放錨桿及進行注漿，每成孔一個后，立即安裝錨桿并灌漿，若耽誤時機，錨桿孔內地下水會成股流出，造成無法灌漿，并且極易沖塌外部砼面層，灌漿時砂漿中同樣摻入適量的速凝劑。待一排錨桿全部施工完成后，再進入行加強筋的安裝，然后噴射第二層砼面層，錨桿間500mm寬突出范圍的編網及砼工程可同時一并完成。四、經驗總結由于本工程所處地理位置的限制，土方運輸較困難，影響施工進度，工程施工時正值雨季，給工程施工帶來許多不利因素，同時，本工程所處位置地質條件復雜，不

17、利于錨桿施工，上部粘土層中鉆孔要不停的更換鉆機，使用螺旋桿鉆機鉆孔時不能使用水沖來清理孔內余土，因土質粘度較大，遇水后粘結在鉆桿上，使得鉆桿無法前進，因此改用氣沖清理孔內余土，下部土層中巖石厚度較大，只能使用氣動沖擊式鉆機鉆孔，進程較慢，巖石風化嚴重，極易坍塌，只能先噴射砼用于穩(wěn)定坡面，再進行鉆孔作業(yè)，否則如果下部坍塌嚴重，不僅影響上部已完成邊坡的穩(wěn)定性，還可能造成大面積坍塌，導致邊坡受到破壞，上部道路無法使用。在土釘墻施工過程中，定時觀測邊坡位移情況，未發(fā)生超過規(guī)范要求的現象。五、工程成果匯編本工程地質條件差，施工難度超乎想象，同時，施工時間又處于巖土工程最忌諱的雨季，更增加了施工時的難度，但我們根據現場實際條件，結合現場土質特點，制定合理的施工方案，采取有效的技術措施，消除施工過程中容易影響工