整体支护设计

整体支护设计（精选三篇）

整体支护设计 篇1

本工程位于广州市科学城开创大道和广汕公路交汇处东侧, 用地面积为142031m2, 建筑面积约为38万m2。现场地势起伏较大, 总体西低东高。场地全部处在已征地红线范围内, 现场场地开阔, 周边无建 (构) 筑物。拟建房屋基础形式为人工挖孔桩, 直径1m, 嵌入基岩长度大于2m。

本次主要针对拟建场地范围内8栋和9栋楼的两层地下室基坑, 以及场地北、东、南三面的山体护坡进行设计。其中基坑北面相连为山体护坡工程, 基坑边线距离削坡坡脚为4.5m。基坑平面尺寸约为160×120m, 大体呈凸矩形。现状地面标高56.4～59m (考虑场地整平和边坡开挖) , 地下室底板顶面标高为49.9m, 底板厚度0.4m, 垫层100mm, 基坑设计深度7～9.6m;现状山体高程57.1～105.8m, 边坡高度3.8～24m。现场总平面图见图1。

2 工程地质条件

场地位于广州市萝岗区科学城内, 国道广汕公路东南侧, 属山前丘陵及冲积平原区, 原为农田、荒地、采石场, 场地北部、东部为丘陵, 西侧及中部为冲积平原, 总的地势为南、北、东高, 中间低;场区在区域构造上属佛岗与肇庆两纬向构造带之间, 广从大断裂的东侧, 场区距该断裂大于25km。场区内及附近未见断裂构造通过, 属构造运动相对平静区;场地岩土层自上而下划分为:人工填土 (Qml) 、耕植土层 (Qpd) 、第四系冲积层 (Qal) 、坡积土层 (Qdl) 、风化残积土层 (Qel) 及燕山期花岗岩 (γ) 等六大类。

场区地下水主要为第四系冲积层的淤泥质粗砂、粗砂、砾砂孔隙水及基岩裂隙水, 地下水主要受大气降水及山前侧向迳流补给, 钻探期间测得各孔地下水位埋深0.10～14.90m, 水位变幅在1.00～2.00m。本工程范围没有砂层, 故水量不丰富。

场区地下水对砼具弱腐蚀性, 对砼中的钢筋无腐蚀性, 对钢结构具弱腐蚀性。

3 边坡、基坑设计方案

3.1 方案思路

基坑周边无既有建筑, 据资料显示周边无管线。另根据地质勘察资料, 本场地范围主要为素填土、粘性土, 无淤泥和砂层, 周边场地空旷, 具备放坡条件。故在南侧和东侧部分地段考虑采用土钉墙支护, 在北侧由于距离山体开挖边坡距离较近 (约为4.5m) , 从整体支护分析, 采用钻孔灌注桩加锚索的支护方式, 桩顶采用冠梁连接, 并在填土层设置φ550@400搅拌桩止水帷幕。

边坡为永久结构, 安全等级为一级, 综合考虑地形地貌、地质条件后决定采用混凝土框格植草+锚杆支护形式, 坡底采用2m高的浆砌毛石挡墙以体现整体的美观。

3.2 对地下水的处理

场区地表存在较厚填土层, 有一定的渗水性, 主要由大气降水和地表散水补给。土钉墙范围采用泻水方案, 桩锚地段设计采用φ550单排搅拌桩, 相邻桩之间搭接150mm, 形成封闭抗渗帷幕, 并在山体边坡的平台上设置截水沟以拦截上体上方的来水。搅拌桩浆液为水泥浆, 采用32.5级普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.5～0.6。桩长依地层、基坑深度变化且以进入不透水层不小于0.50m为宜, 应在围护桩施工前做好。

基坑底部采用集水井处理, 施工到底后及时浇筑砼垫层。为避免坑顶地表水沿因基坑桩顶位移而产生的裂缝渗入地下, 增加基坑侧壁的土压力, 基坑四周地面应进行硬化处理, 处理方法采用5cm厚C15混凝土覆盖上部土体。

3.3 结构计算

设计在结构计算时采用保守的计算参数, 侧压力对填土层采用水土分算, 粘性土采用水土合算, 土压力计算采用朗肯土压力理论, 并根据不同的开挖深度和地层条件分段计算, 采用增量法模拟施工各个工况, 其中重点是北侧基坑结合山体边坡的整体计算。

整体计算中首先需要对地质资料进行详细分析研究, 搞清楚边坡范围内的岩土层分布情况以及结构面的走向分布规律, 然后才能准确的建立计算模型。具体到实际中基坑范围采用φ800@900的钻孔灌注桩+三道预应力锚索进行支护, 锚索采用两桩一锚, 水平间距1.8m, 入射角度25度。基坑与边坡之间的平台考虑20KPa的超载, 高边坡的削坡部分作为基坑的上部放坡段考虑, 边坡的锚杆等支护措施作为安全储备计算时不予考虑, 除此之外, 上部自然山体考虑为顶部的超载折算后进行输入。计算模型见图2。

各岩土层支护设计参数主要依据勘察报告中的土工实验统计表, 并参照行业标准《建筑基坑支护技术规范》以及《广州市基坑支护技术规定》确定, 详见表1。

基坑及边坡总高度为24.4m, 其中下部基坑深度9.6m, 围护桩嵌固深度3m。计算结果为:围护桩最大弯矩为361KN.m (标准值) , 桩身最大水平位移为19mm, 最大沉降量为20mm, 三道锚索内力设计值分别为233KN、261KN、221KN, 均采用2s15.2预应力钢绞线, 长度分别为17m、15m、12m。支护结构整体稳定安全系数Ks=1.393, 抗倾覆稳定性安全系数Ks=2.541, 均满足规范要求。

通过计算分析表明, 本设计考虑基坑与边坡的整体作用而采用桩锚支护体系是可行的, 可以满足上部边坡传递的侧土压力, 通过深层滑裂面搜索分析, 整个支护体系也是稳定的, 各项安全系数均满足规范要求。

4 结论及建议

通过本工程的设计实例, 可以总结出一些经验以及其他还需要注意的地方, 以供参考:

对于基坑和边坡相连的工程, 采用本文所述的整体计算、模型建立方法是安全可靠的, 相对来讲也是比较保守的。

地下水在岩土工程中的影响要充分重视, 整个工程的排水系统需认真做好, 对于边坡和基坑的截、排水沟尺寸、流向则需经过山体汇水面积的计算以及整体小区的规划最终确定, 以保证水能顺畅的排走, 保证工程安全。

如果岩土层软弱结构面平行于边坡面, 则边坡设计时尚需采用折段线等方法复核边坡的受力以及变形, 确保安全。

本工程正在施工进行中, 通过监测资料显示, 整体支护体系处于稳定状态, 内力、位移等参数趋于收敛, 这说明设计思路和计算方法是正确、稳妥的, 可以为今后的类似工程起到良好的借鉴作用。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范》 (第一版) , 中国建筑工业出版社, 2002年6月;

[2]《建筑基坑工程技术规范》, 冶金工业出版社, 1998年8月;

[3]《工程地质手册》 (第三版) , 中国建筑工业出版社, 1992年2月;

[4]《建筑基坑支护工程技术规程》, 广东省工程建设标准化协会, 1998年1月。

顶板支护设计专家会审制度 篇2

为了牢固树立“安全第一，生产第二”的指导思想，加强煤矿顶板管理工作，遏制顶板事故，在认真执行《煤矿安全规程》、山西焦煤发[2012]139号文《关于加强顶板管理工作的通知》及霍煤电生字[2012]193号文《关于加强顶板管理实施细则》中相关规定的基础上，加强顶板支护设计的工作，特制定如下制度：

一、顶板支护设计要有针对性、科学性和适应性，支护方式、支护参数的确定要有根据煤层的地质资料和现场条件科学计算，作业规程要增设支护设计专篇，设计结果必须经过专家论证。

二、巷道掘进施工中，应每隔50-100米或在构造区域进行顶、底板岩性探测工作，并将探测结果及时反馈地测科并填绘到工作图上，在巷道掘进结束后由地测科提供整体工作区域顶、底板岩性柱状图，为相邻工作面的支护设计提供依据。

三、巷道掘进前或回采前应有矿总工程师批准的支护设计，掘进支护中应对锚杆（索）直径、长度的选择及锚杆（索）间排距、锚固剂的数量、锚杆（索）受力情况及扭矩要求等支护参数的明确规定及演算过程；回采支护设计应有对支架的工作载荷的演算过程。

四、各工作面针对不同情况确定不同的支护设计，严禁一种支护设计每个工作面套用。

五、各类巷道支护设计要求及规定：

（一）正规巷道的支护设计

1.正规巷道在施工两个月前生产技术科与设计部门联系及时向地测科提供巷道布置图及施工断面支护图。

2.地测科接到生产技术科设计的巷道布置图后，15日内必须向有关部门提供地质说明书。地质说明书中必须详细描述顶板岩性、地质情况，并在施工过程中根据地质条件变化及时补充地质预报。

3.生产技术科接到地测科提供的地质说明书后，进行巷道支护设计。

4.巷道支护设计必须遵循行业技术规范、标准的相关规定，严格履行支护设计的有关程序。

5.巷道支护设计必须在明确地质资料的基础上进行设计。6.巷道支护设计完成后，由生产技术科进行初审，在初审合格之后组织相关职能科室的工程技术人员在矿总工程师的主持下进行会审，只有经会审签字认可的设计方为有效的支护设计。

7.巷道支护设计除提供正规巷道断面下的支护设计外，同时必须提供巷道交叉点、拐弯、抹角处的配套支护设计。

8.作业规程中必须对其适应的地质条件加以明确，在条件发生改变时必须及时修改支护设计，否则视为无设计施工。

9.巷道支护设计按巷道断面的设计要求进行验算合格。巷道断面设计必须满足通风、运输、安装、行人等要求。

10.巷道施工过程中，施工队组要及时对支护方案进行信息反馈，生产技术科及时修改设计，并经矿总工程师签字认可后实施。

（二）特殊地质构造条件的支护设计

11.生产技术科根据地测科每周提供的水文地质预报，及时制定施工方案及相关要求，变更支护设计，待设计变更会审后，报矿总工程师批准后，方可实施。

12.如地测科每周的水文地质预报正常，施工队组在掘进过程中遇到断层、软煤区、无炭柱等地质构造以及顶板变软、破碎时必须停止作业、并向矿调度室汇报。

13.矿调度室接到汇报后及时通知生产技术科、地测科，并组织人员立即深入现场，了解现场情况并决定施工方案及相关要求，变更支护设计，待设计变更会审后，方可按设计进行施工。

14.对于在施工过程中，遇大断层、软煤区、无炭柱、顶板下沉严重等特殊情况，生产技术科无法对施工方案作出决策时，由矿领导组织相关人员进行现场办公，制定支护设计方案，支护设计经过会审后，方可按设计施工。

（三）巷修支护设计

15.对于维修巷道的维护方案，生产技术科必须组织相关工程技术人员、施工单位负责人以及有经验的老工人到巷修现场进行勘察，确定支护设计，经会审后方可按设计进行施工。

16.生产技术科必须根据现场情况制定维护方案，并经矿总工程师认同后组织实施。

17.对于巷道维修工程，如果巷道出现冒顶、片帮、顶板下沉、动压影响严重等特殊情况，生产技术科无法对支护方案作出合理决策时，由矿领导组织相关人员进行现场办公，确定支护设计，待支护设计会审后，按设计施工。

（四）留巷支护设计

18.综采工作面留设巷道的支护设计必须经有关人员进行详细研究讨论后，出具切实可行的巷道留设支护设计，会审后，并经矿总工程师签字后执行

整体支护设计 篇3

1工作面概况

32031综放工作面位于裴沟煤矿32强力运输下山东侧, 北邻32011综放工作面采空区, 南邻32051综放工作面采空区, 东面有宋大铁路线保护煤柱, 终采线距强力胶带下山324 m, 该工作面走向长1 295 m, 倾斜宽144 m, 工作面两巷采用断面为15.1 m2 的36U型钢支护。

工作面采用伪倾斜走向长壁后退式、综采放顶煤一次采全高采煤方法, 全部垮落法处理采空区。切巷中间支架型号为ZFZ-3600/19/28DA, 端头采用ZFG-4000/21/30P型综采液压支架进行支护。

2技术方案确定

针对工作面的具体情况, 提出了以下3种方案。

(1) 方案1。

综采工作面上端头靠巷道两帮各1 m处采用1组迈步自移支架支护, 以提高端头支护强度。①优点:采用2组迈步自移支架, 增强了端头处的支护强度, 保证了端头支护安全。②缺点:采用2组步移支架占空间较大, 影响上端头通风和行人, 操作复杂、费工费时。

(2) 方案2。

综采工作面上端头距巷道上帮1 m处采用迈步自移支架, 巷道下帮1 m处采用4 m长钢梁配合单体柱支护。①优点:采用1组迈步自移支架和4 m长钢梁配合单体柱支护, 增强了端头处的支护强度, 保证了端头支护安全。②缺点:采用4 m长钢梁配合单体柱支护, 增加了工人的劳动强度, 操作复杂、费工费时。

(3) 方案3。

综采工作面上端头使用改造后的3架ZH2000/16/24Z型整体顶梁悬移液压支架支护, 由大托梁连接, 3架实现迈步前移。①优点:采用3架整体顶梁悬移液压支架支护, 每架4根立柱 (每架工作阻力为2 000 kN, ) 增大了端头处支护强度, 并对上端头处顶板实现了全封闭控制, 每次移架时另有2架处于顶板支护状态, 且操作简单。②缺点:需要对操作人员进行简单培训, 了解支架的性能及结构, 拉移支架时必须防止整体顶梁悬移液压支架倒架, 对支架进行改造, 保证行人宽度。

通过对以上3个技术方案的比较和分析, 决定采用方案3, 改造使用悬移支架, 在保证满足上端头处空间和支护强度情况下, 尽量使悬移支架的拉移稳定性满足要求, 从而达到了悬移支架代替原来端头步移支架、加强端头处支护强度的目的, 消除综采工作面上端头支护薄弱的安全隐患。

3技术方案实施

(1) 整体顶梁悬移液压支架的改造。

拆除整体顶梁悬移液压支架挡矸板, 将操纵阀组改到外侧支架上, 对整体顶梁悬移液压支架小架进行改造加长, 扩大立柱间距, 保证行人宽度, 并在连接的大托梁两端焊接0.2 m长Π型钢 (根据托梁的宽度确定) , 便于打设单体柱加固, 可作为加固支撑措施 (图1) 。

(2) 整体顶梁悬移液压支架技术参数。

整体顶梁悬移液压支架型号为ZH2000/16/24Z, 支护高度1.6～2.4 m, 中心距960 mm, 长度2.8 m, 步距800 mm, 伸缩梁长度800 mm, 每架4根立柱, 柱鞋直径300 mm, 立柱缸直径125 mm, 最小控顶距2.8 m, 最大控顶距3.6 m, 乳化液浓度3%～5%, 泵站额定压力20.0～31.5 MPa, 额定工作阻力2 000 kN, 初撑力980 kN, 阀组改造后由阀组处操作。

4悬移支架的安装与操作

(1) 支架安装。

①安装前, 先将工作面上端头施工地点的浮煤与杂物清理干净, 电缆、管线必须加强保护, 避免撞击挤坏, 提前处理不安全隐患, 施工地点必须保证退路畅通。②准备4台5 t手拉葫芦, 起吊前应检查其完好情况, 并严格执行“敲帮问顶”制度。先将手拉葫芦对称悬挂在棚梁上, 将手拉葫芦大链拴在支架顶梁四侧对角, 同时拉手拉葫芦至支架顶梁离地面1.5 m时, 将手拉葫芦固定锁死, 严防回链, 然后2人抬立柱, 穿销, 安装好立柱后, 用B销锁紧, 升紧支架顶梁使其接顶严密, 最后安装液压管路, 并再次检查安装是否牢固。③安装支架时, 必须由跟班队长现场指挥作业, 口令一致, 操作人员站在起吊物件两侧或远离被起吊物件, 严禁作业人员将身体的任何部位伸到起吊物件下方或对接部件之间, 防止被吊物体下滑、摆动伤人, 每次起吊支架顶梁时, 必须对悬挂手拉葫芦棚梁打抬棚或点柱进行加固。

(2) 操作方法。

①前移整体顶梁悬移液压支架前, 仔细检查阀组、管线、立柱、销轴和固定装置, 如果损坏要及时更换处理, 然后把悬移支架的周围及前方浮煤杂物清理干净后, 再进行操作。②拉移支架时, 将要拉移支架降落, 使其顶梁脱离顶板降落在支架托梁上, 保证移架时支架不受力。③拉移支架时一次只准拉移一架, 拉支架时先拉中间架, 中间架拉到位升紧顶梁, 使其接顶严密;接顶不严时, 必须采用方木或木楔背紧背实后再拉两边支架。④移架时, 必须2人配合, 1人操作, 1人观山, 发现异常立即停止作业, 移架作业时, 附近严禁有人作业、行走和停留。⑤移架后, 及时将支架顶梁升紧, 保证支架顶梁接顶严密, 并将支架大托梁前移到移前位置。⑥拉移悬移支架前, 必须对支架大托梁下两侧打设单体柱, 确保支架移架时的稳定性。

5结语

综采工作面上端头采用整体顶梁悬移液压支架以后, 综采上端头每班可减少1个工时, 每月可以减少90个工时, 可节约工时费用1.8万元/月。

自从综采工作面上端头整体顶梁悬移液压支架以后, 工人的劳动强度大幅度降低, 安全效益十分明显, 受到了广大职工的欢迎, 消除了综采工作面上端头处所出现的安全生产隐患, 达到了矿井安全生产的目的。

参考文献