預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合基坑支護(hù)施工工法

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　　1、前言

　　預(yù)應(yīng)力錨桿在土層中斜向成孔，依靠錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強(qiáng)度的共同作用來(lái)承受部分作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。預(yù)應(yīng)力錨桿改變了基坑的受力狀態(tài)，減小了基坑坑壁位移，維護(hù)了結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。

　　預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合基坑支護(hù)方法一方面通過(guò)鉆孔灌注樁來(lái)承擔(dān)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載，另一方面通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨桿將拉力傳遞到穩(wěn)定的土體，即錨桿穿過(guò)滑動(dòng)面或不穩(wěn)定區(qū)深入土體深層，利用對(duì)錨桿施加張拉應(yīng)力，使錨固體不發(fā)生位移趨勢(shì)。

　　2、工法特點(diǎn)

　　2.1進(jìn)行錨桿施工作業(yè)的空間不大，適用于各種地形和場(chǎng)地。

　　2.2由錨桿代替內(nèi)支撐，可降低造價(jià)，改善施工條件。

　　2.3錨桿拉力可通過(guò)抗拔試驗(yàn)確定，因此可保證足夠的安全度。

　　2.4通過(guò)對(duì)錨桿施加預(yù)拉力來(lái)控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。

　　3、適用范圍

　　本工法適用于深基坑支護(hù)工程，特別適用于鄰近有建筑物或地下管線而不允許有較大變形的基坑支護(hù)工程。

　　4、工藝原理

　　4.1鉆孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿通過(guò)圍梁形成二元擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)體系通過(guò)整體剛度來(lái)控制基坑變形。一方面通過(guò)鉆孔灌注樁進(jìn)行擋土，另一方面，通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨桿將支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的力傳遞給穩(wěn)定地層，對(duì)錨桿施加張拉應(yīng)力，有利于錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及錨桿強(qiáng)度的共同作用，使錨固體系保持穩(wěn)定。

　　4.2預(yù)應(yīng)力錨桿由錨頭、自由段和錨固段組成，是一種將拉力傳至穩(wěn)定土層的結(jié)構(gòu)體系，錨頭是用于鎖定錨桿拉力的部件，由錨具、托板、螺帽等組成；自由段是將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由鋼絞束、注漿體和防腐構(gòu)造組成；錨固段將作用在錨頭的拉力傳遞給穩(wěn)定地層。

　　5、施工工藝

　　5.1工藝流程。鉆孔灌注樁施工→錨孔定位→鉆孔→插錨桿→第一次注漿→第二次注漿→圍梁施工→張拉封錨→施工監(jiān)測(cè)。

　　5.2鉆孔灌注樁施工。

　　5.2.1施工工藝流程采用如下：鉆孔灌注樁樁機(jī)就位→成孔→第一次清孔→鋼筋籠吊裝→安裝混凝土導(dǎo)管→第二次清孔→安裝漏斗、隔水栓→灌注水下混凝土→拆除導(dǎo)管、漏斗。

　　5.2.2導(dǎo)管埋入混凝土面的深度為2～4m，在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆。每隔15min將導(dǎo)管上下活動(dòng)幾次。在混凝土灌注過(guò)程中，要始終控制好導(dǎo)管內(nèi)混凝土表面至泥漿面的高度，以灌注時(shí)孔內(nèi)混凝土均勻緩慢上升、泥漿無(wú)劇烈翻滾為佳。

　　5.2.3在灌注混凝土的施工中，確?；炷翝仓倪B續(xù)性。每盤混凝土?xí)r間間隔應(yīng)不大于0.5h，若有一定的時(shí)間間隔，每隔10min在小范圍內(nèi)上下活動(dòng)導(dǎo)管2～3次，延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間。

　　5.3錨孔定位。錨桿鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確，底座應(yīng)墊平，鉆桿的傾斜角度應(yīng)用羅盤校核，角度偏差不大于2，高差不超過(guò)30mm。成孔施工前應(yīng)在場(chǎng)地中挖好排水溝，以避免因泥漿隨意排放而影響施工。

　　5.4鉆孔。

　　5.4.1施鉆時(shí)鉆頭要對(duì)準(zhǔn)錨桿孔孔位標(biāo)識(shí)下鉆，最大孔位偏差不得大于100mm，初始時(shí)應(yīng)用小功率緩慢鉆進(jìn)，鉆進(jìn)約500mm后，校正鉆孔方向，全功率鉆進(jìn)。為了準(zhǔn)確控制鉆孔的角度，在施鉆時(shí)要由當(dāng)班技術(shù)員用地質(zhì)羅盤控制鉆桿方向，使鉆孔角度偏差控制在2以內(nèi)。鉆孔深度通過(guò)在鉆桿上所作標(biāo)記控制，要求鉆孔深度不小于桿體有效長(zhǎng)度，并不大于設(shè)計(jì)孔深200mm。

　　5.4.2錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿性能根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)鉆到粘土層時(shí)，泥漿比重采用1.05×103Kg/m3～1.1×103Kg/m3；當(dāng)鉆到砂層時(shí)，泥漿比重采用1.2×103Kg/m3～1.3×103Kg/m3。

　　5.4.3鉆機(jī)鉆進(jìn)速度為0.3～0.5m/min，退出速度為0.5～0.6m/min。

　　5.5清孔。采用往復(fù)式壓漿泵進(jìn)行大泵量清孔3～5min，把孔內(nèi)沉渣和孔壁泥皮沖洗干凈，孔底沉渣小于等于300mm。

　　5.6錨桿加工制作。

　　5.6.1錨桿自由段采用涂防銹油并外包二層塑料薄膜的處理方法，保證鋼絞束與注入的水泥凈漿體隔離，在拉力的作用下，錨桿自由段進(jìn)行充分的彈性拉伸，將預(yù)應(yīng)力有效傳遞到錨固段。

　　5.6.2在錨桿制作中，錨桿錨固段設(shè)置定位架，定位架間距為2m，外徑小于鉆孔直徑10mm。

　　5.7插錨桿。

　　5.7.1插錨桿工人必須熟悉各個(gè)孔的孔向，以便桿體能夠一次性順利插入。插桿要緩慢、勻速，切忌擾動(dòng)桿體，造成漿液下掉和注漿不密實(shí)，采用棉紗將孔口臨時(shí)封口。

　　5.7.2安插錨桿前先將托板、螺帽戴上，防止插桿過(guò)程中漿液污染桿體絲口，避免絲門損壞而使螺帽不能順利安裝，當(dāng)絲口被污染要及時(shí)清理。

　　5.8注漿。

　　5.8.1注漿管是隨著鋼絞線一起埋在孔內(nèi)的，并每間隔0.5m鉆一對(duì)注漿孔，用膠布將小孔包扎好，以防止?jié){液堵塞該注漿管。

　　5.8.2第一次注漿分錨固段注漿、自由段注漿。錨固段注漿是順著鉆桿注漿，水泥漿液通過(guò)鉆桿送到錨孔底部。注漿壓力從開(kāi)始的0.5MPa逐漸加大至2.0MPa；水泥漿液從鉆頭底部順著已擾動(dòng)的地層充填和包裹錨固段的錨桿。當(dāng)水泥漿灌注到錨桿自由段附近時(shí)，停止注漿，并開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)卸掉上部的鉆桿。接著開(kāi)始自由段注漿，注漿壓力約為0.5MPa，隨著灌注的水泥漿液的上升，慢慢拔出一次注漿管和起拔孔內(nèi)套管。

　　5.8.3第二次注漿與第一次注漿的間隔時(shí)間在8～12h為宜。第二次注漿的壓力從2.5MPa注漿升高，直到注不進(jìn)漿液為止。注漿過(guò)程采用穩(wěn)定的低～中等灌漿速率，在灌漿全過(guò)程中逐漸提高壓力，使?jié){液向土體逐漸擴(kuò)散。

　　5.9圍梁制作。圍梁緊貼豎向鉆孔灌注樁，圍梁基槽寬度應(yīng)較圍梁寬大100mm左右，以留下足夠的立?？臻g，待模板拆除后再進(jìn)行回填?；蹆?nèi)鋪設(shè)20mm厚砂漿作為找平層，若遇局部架空則采用M7.5漿砌片石嵌補(bǔ)，然后在其上進(jìn)行圍梁鋼筋綁扎。

　　5.10張拉鎖定。

　　5.10.1錨桿養(yǎng)護(hù)8d～10d后，當(dāng)錨固體強(qiáng)度大于15MPa，并不小于預(yù)定強(qiáng)度的75％，方可進(jìn)行預(yù)張拉。

　　5.10.2張拉程序采取如下：先取10%預(yù)定軸向力進(jìn)行預(yù)張拉，使各部位緊密接觸。張拉時(shí)按預(yù)定荷載的10%逐級(jí)加荷，每級(jí)荷載的觀測(cè)時(shí)間在5min以上，并待變形穩(wěn)定后方可進(jìn)行下一級(jí)荷載的張拉，達(dá)到預(yù)定荷載并穩(wěn)定10min后，卸荷至80%預(yù)定值鎖定。

　　5.10.3張拉鎖定系統(tǒng)事先經(jīng)過(guò)標(biāo)定，并將油壓表的讀數(shù)換算成張拉壓力進(jìn)行控制。在鎖定過(guò)程中，采用錨桿預(yù)定承載力進(jìn)行校核，即錨桿按預(yù)定承載力100％張拉持載5min后按預(yù)定承載力的70％鎖定。

　　5.11施工監(jiān)測(cè)。

　　5.11.1施工監(jiān)測(cè)包括：

　?。?）錨桿的軸力監(jiān)測(cè)，根據(jù)錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)情況，在錨桿應(yīng)力損失過(guò)大時(shí)對(duì)錨桿進(jìn)行二次張拉；

　?。?）支護(hù)位移的量測(cè)；

　?。?）地表開(kāi)裂狀態(tài)的觀察；

　?。?）附近建筑物和重要管線等設(shè)施的變形測(cè)量和裂縫觀察；

　?。?）基坑滲水、漏水和基坑內(nèi)外的地下水位變化。

　　5.11.2在土方開(kāi)挖期間對(duì)于基坑邊坡土體頂部水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移必須每日觀測(cè)不少于一次。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度增大或發(fā)現(xiàn)變形發(fā)展較大時(shí)，必須加大監(jiān)測(cè)頻率；當(dāng)變形急劇發(fā)展或出現(xiàn)破壞預(yù)兆時(shí)，必須對(duì)變形情況加密監(jiān)測(cè)。

　　6、主要材料及施工機(jī)具

　　6.1主要材料。錨桿漿液水灰比采用0.4～0.45，水泥漿液的配比是水泥∶水∶早強(qiáng)劑∶膨脹劑=1∶（0.45～0.5）∶（0.007～0.01）∶0.07。

　　6.2主要施工機(jī)具。主要施工機(jī)具如表1所示。

　　6.3勞動(dòng)力組織

　　7、質(zhì)量控制

　　7.1錨桿鉆機(jī)施工前必須用枕木墊穩(wěn)，前后設(shè)支撐，操作位置鋪設(shè)機(jī)臺(tái)板，準(zhǔn)備就緒后才能開(kāi)鉆。

　　7.2制作錨桿的鋼絞線、錨具、注漿管以及支架都應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，具有出廠合格證和試驗(yàn)報(bào)告，并按要求現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行復(fù)試。

　　7.3錨桿孔位水平偏差不大于20mm，垂直方向誤差小于10mm，鉆進(jìn)過(guò)程中，每5m測(cè)量一次成孔角度，鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于錨桿的3％。

　　表1主要施工機(jī)具序號(hào)機(jī)具名稱單位數(shù)量1鉆孔灌注樁鉆機(jī)臺(tái)12錨桿鉆機(jī)臺(tái)23注漿泵臺(tái)34排污泵臺(tái)15攪拌機(jī)臺(tái)26錨桿張拉機(jī)臺(tái)27往復(fù)式壓漿泵臺(tái)18反鏟挖土機(jī)臺(tái)19自卸式運(yùn)土車臺(tái)110交流電焊機(jī)套1表2主要?jiǎng)趧?dòng)力計(jì)劃表序號(hào)工種名稱人數(shù)工作內(nèi)容1項(xiàng)目經(jīng)理1對(duì)施工整個(gè)過(guò)程進(jìn)行全面管理2技術(shù)負(fù)責(zé)人1施工技術(shù)指導(dǎo)3質(zhì)量員1質(zhì)量管理工作4安全員1安全管理工作5鉆工4操作鉆機(jī)、鉆孔、移位、維修6泵工2操作壓漿泵7測(cè)量工2基坑監(jiān)測(cè)8機(jī)修工1設(shè)備維修保養(yǎng)9電工1設(shè)備和照明用電10挖機(jī)操作工1挖土11普工6搬運(yùn)材料、運(yùn)輸?shù)?/p>

　　7.4錨桿入孔前應(yīng)保證平直，并消除其表面的油漬、鐵銹或其他污物，以保證錨桿與漿液的粘結(jié)力。

　　7.5錨桿注漿施工時(shí)注漿管要距孔底保持50～100mm距離。在注漿過(guò)程中，邊灌邊提注漿管，保證注漿管管頭插入漿液液面下500～800mm，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出漿液面，以免出現(xiàn)斷桿事故。

　　7.6注漿漿液攪拌均勻，隨攪隨用，漿液保證在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊和雜物等混入。若注漿出現(xiàn)間歇，必須采取措施。實(shí)際注漿量不得少于錨桿的理論計(jì)算量，即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0.注漿體終凝前嚴(yán)禁擾動(dòng)錨桿。

　　8.安全措施

　　認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針。在施工過(guò)程中施工人員要嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制條例和安全操作規(guī)程，明確各級(jí)人員安全職責(zé)，抓好安全生產(chǎn)。

　　8.1基坑周邊不得堆放生產(chǎn)物資和施工材料加工場(chǎng)以及通行重型車輛，因場(chǎng)地原因必須設(shè)置堆場(chǎng)、加工場(chǎng)或通行車輛時(shí)必須對(duì)該部位的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取可靠的加固措施。

　　8.2基坑周邊及支撐上設(shè)置的安全通道必須設(shè)高1m的圍欄，圍欄用?48的鋼管雙道橫管，用醒目的顏色油漆，圍欄側(cè)邊用

　　竹笆遮擋。

　　8.3要在指定電箱上接現(xiàn)場(chǎng)用電，振搗設(shè)備有專用開(kāi)關(guān)箱，并接漏電保護(hù)器，接線不得任意接長(zhǎng)。電纜線必須架空，嚴(yán)禁落地。

　　8.4當(dāng)基坑周圍建筑物發(fā)生嚴(yán)重開(kāi)裂、傾斜時(shí)，應(yīng)立即組織人員緊急疏散，并立即進(jìn)行支撐加固或拆除。

　　8.5采取措施防止碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)或擾動(dòng)基底原狀土，發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)馬上停止挖土，并立即查清原因和采取措施。

　　8.6壓漿泵使用過(guò)程中，如出現(xiàn)壓力驟然上升或下降時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查，排除故障后方可使用；停機(jī)檢查時(shí)，應(yīng)安全降壓后，方可打開(kāi)管路。輸送軟管必須連接牢固和密封，不得發(fā)生斷裂或泄漏現(xiàn)象。

　　8.7電纜線路應(yīng)采用“三相五線”接線方式，各種電氣設(shè)備應(yīng)處于完好狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部位應(yīng)有安全防護(hù)裝置，電氣設(shè)備應(yīng)可靠接地、接零，并由執(zhí)證人員安全操作。電纜電線應(yīng)架空設(shè)置。

　　9、環(huán)保措施

　　9.1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的泥漿池、排水溝、集水坑架設(shè)圍護(hù)欄桿，同時(shí)防止泥漿外溢亂流污染環(huán)境。

　　9.2鉆孔灌注樁施工廢泥漿及時(shí)外運(yùn)，排水溝保持暢通，集水坑積水隨時(shí)外排，生活垃圾廢水、廢渣專人及時(shí)清理。

　　9.3對(duì)施工場(chǎng)地道路進(jìn)行硬化，土方運(yùn)輸中散落在場(chǎng)地的渣土專人清掃干凈，晴天有專人對(duì)施工通行道路進(jìn)行清掃灑水，防止塵土飛揚(yáng)，污染周圍環(huán)境。

　　10、效益分析

　　某大廈高度為34m，總建筑面積35880m2，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，該工程基坑開(kāi)挖深度6.40m，基坑開(kāi)挖面積約為3900m2，基坑支護(hù)采取預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合方法。采用本工法施工，施工過(guò)程中對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明基坑變形量在規(guī)定范圍內(nèi)，周圍道路及地面未出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，實(shí)施效果理想。