深基坑施工中预应力锚杆支护技术的实践研究

深基坑施工中预应力锚杆支护技术的实践研究

甘肃第四建设集团有限责任公司甘肃兰州730060

摘要:随着现代经济的发展,随着深基坑工程相关技术的进步,城市高层建筑的建设规模越来越大。由于高层建筑的特殊性,如层高高、承载力大,深基坑施工对技术要求较高。相应的边坡支护技术已得到各部门的充分重视。深基坑支护应采用适当的技术,以保证施工安全。锚杆可以拉拔,保证锚杆处于受拉状态,防止岩土变形。

关键词:深基坑施工;预应力;锚杆支护技术

一、工程介绍

某工程处于城市地段,由三栋高层建筑组成的,其中一栋32层,二栋31层,采用钢筋混凝土剪力墙进行设计施工,项目主建筑外围设计地下室,地下室周长为416m,其边坡以图纸得边坡,开挖深度大于2.56m,小于10.7m。对地下水勘测发现,其pH值为4.5,具有一定腐蚀性。地下水深基坑工程中,施工有一定难度,工程采用预应力锚杆对边坡加固处理。

二、地质条件

如表1所示为现场勘查人员勘查结果:

表1该工程地质勘察结果

其中,全风化脉岩至微风化花岗岩在勘察中,钻探未发现洞穴、临空面、夹层的不良现象。锚杆适用于土体自身失稳,或周围建筑物较多,需加以保护的施工区域,在大面积软弱土层施工区域,可采用锚杆支护方式,确保施工安全开展。

三、预应力锚杆支护施工

1、工艺组成

对施工场地平整处理,定位具体锚杆,锚索杆钻进,定位锚索,之后旋转扩孔喷浆,确保水泥量在200kg/m以上,对腰梁进行施工,开展龄期养护,锚索强度符合设计要求后张拉,并锁定锚索,完成预应力锚杆施工。在水泥浆强度上,应保证大于M20,采用水泥强度大于32.5MPa强度的抗硫酸盐水泥建设,按照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)、《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ/T98-2010)5.1.1.2规定计算水泥浆试配强度。

2、材料组成

材料组成上,深基坑预应力锚杆选择4φs15.2钢绞线为主要构成材料,以42.5硅酸盐水泥搅拌形成浆液,用于喷灌,控制水泥浆液水灰比为1.0。锚具选择上,以OVM锚具为最佳选择,锚垫板材料选择钢板板材,参数上选择20mm厚300×300钢板。

3、施工放样

孔位放样根据施工设计确定孔位,以全站仪设备为支持,测放孔位,建立健全测量网。获取孔位位置信息后,以钢筋打入土层,以确定孔位,为后续支护工作提供便利,便于施工。

4、钻孔施工

该工程以高压旋喷方式扩大钻孔,主要是以钻机将带有喷嘴注浆管钻进土层预定深度,以一定压力将浆液从喷嘴中喷射出,冲击破坏土层,土颗粒受力从土层剥落和浆液形成浆土,多次施工,凝固后,形成帷幕,隔断地下水体。要求扩大钻孔孔径应大于400mm,但是不宜过大,避免喷灌投入过大成本,避免过小导致后续施工无法开展。高压旋喷纯水泥浆,控制水灰比1∶1。其中,水泥采用P.O42.54R硅酸盐水泥支持,确保每米水泥实际含量在200kg以上。钻孔施工中,控制实际桩位偏差在50mm以内,对钻孔进行扩充时,应确定锚固体无侧限抗压强大于5MPa。钻工施工中,允许存在一定斜度偏差,控制偏差为3%左右。钻孔控制大于锚索设计长度,以超出锚索设计长度0.5m为宜。

5、预应力钻孔锚索制作并安装

工程施工设备上以QZ100D钻机钻孔,钻机钻头采用普通岩芯钻探钻头及管材辅助。钻进施工中,应注重细节操作,设备操作人员认真负责,钻进中掌握具体参数,控制速度,避免不合理操作造成埋钻、卡钻等事故发生,影响施工效率。若发生孔内事故,应在第一时间针对事故处理,钻孔之前,就预备事故打捞工具,做好预防措施。锚索承受应力大于锚索,对锚索制作应选择专业钢绞线,将钢绞线绑扎成束,确保锚具底部顶面和空轴线为90°垂直关系,保证锚杆施工规范。

6、钻孔清理

钻孔完成后应对钻孔及时清理,保持孔内清洁,为锚杆规范安装奠定基础。该工程中,采用高压风清孔方式清孔,在一次注浆阶段,以高压风管随注浆管深入孔洞,确保高压风管在注浆管前端,超出注浆管约0.5m,注浆前,打开风机,对孔内进行吹孔。随后将高压风管上提,提至以此注浆管后1.0m左右,对孔洞注浆操作,高压风管随注浆管一同移出,注浆过程中,边注浆边清洁孔洞。

7、预应力锚杆组装并安装

以工程实际设计的需求,制作具体的预应力锚杆,如图1所示。

图1工程中锚杆连接示意图

应在锚杆杆件上设计隔离,以粗钢筋杆体,按照轴线,以1.0~2.0为距离频率设置周期,设置定中架,确保锚杆处于钻孔中心位置。

(1)对锚杆钢筋进行保护并除锈。锚杆自由段应以塑料布、塑料纤维、塑料管等包扎保护,连接锚固体方面以铅丝进行绑扎。

(2)锚杆杆体安放。安放需确保杆体比直、无压弯、扭曲等现象出现。实际注浆中,锚杆杆体随锚杆共同放入孔洞,管端控制距离孔底约20~100mm,杆体和钻孔倾斜角保持一致,确保角度一致性。安装完毕后,应检查杆体是否处于钻孔中心,为避免杆体偏差,应规范操作。

8、张拉及锁定环节

深基坑开挖之前,就应对锚索进行预见性张拉,张拉控制在130~190kN。注浆浆体和顶部、腰部混凝土实际强度应大于设计强度80%,符合设计要求后进行张拉锁定。若验收试验锚孔,需在满足设计要求基础上,有专业监理、工程师、设计师等亲赴现场确认。锚斜托台座承压面保证整洁性,垂直与锚筋轴线。锚具安装需联系锚垫板及千斤顶,密贴对中,千斤顶轴线、锚孔及锚筋体处于同一轴线,确保承载均匀性。锚筋张拉需采用专业设备支持,做好标定,检验夹片、锚具后,确保设备装置合格,进行张拉。锚索张拉前,应采取10%设计张拉荷载,预先张拉1次,确保各部位紧密接触,钢绞线处于平直状态。若预张拉一次各部位无紧密贴合,可再次预张拉。按照设计荷载25%、50%、75%、100%、110%分别设计锚索预应力不足差异后荷载。张拉110%荷载时,应持荷10~15min,卸载荷载锁定。锚索锁定一定时间内,若发现预应力损失,需及时补偿张拉,锁定48h后无预应力损失,预应力锚杆施工完成。

结束语

在预应力锚杆的实际施工中,应注意锚索自由段的防腐处理,用高密度聚乙烯、聚丙烯塑料管套管,套管两端填充黄油约200mm,外侧用胶带固定。施工过程中对边坡进行实时监测,观测边坡的位移和沉降情况,确保累计值和变化速度符合相应的国家建筑规范。综上所述,预应力锚杆在房屋深基坑支护施工中的应用,大大降低了施工难度,具有较强的可控性。实际施工成本低,施工效果好,能保证地下建筑的安全,具有推广意义。

参考文献:

[1]GB597-2009,建筑基坑工程检测技术规范[S].

[2]张兆吉,张志威,高轩.套管跟进预应力锚杆施工技术在基坑工程中的应用[J].建筑施工,2017,39(2):157-158.

[3]杜佳.超深基坑排桩预应力锚索支护技术[J].山西建筑,2017,43(20):78-79.

[4]姜波.灌注桩.锚索支护在深基坑工程中的实践探究[J].江西建材,2016(12):86.

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