中建青岛投资建设有限公司,山东青岛 266000
摘要:随着我国经济建设的迅速发展,城市规模的不断扩大,特别是东部沿海地区的快速发展,对地下空间的利用也不断加强,深基坑工程越来越多,尤其是淤泥质底层下深基坑工程支护施工愈发常见,常规的基坑支护方式有排桩+钢支撑或混凝土支撑等,但对于开挖深且大的基坑,采用锚索支护相比采用内支撑有其明显优势,有利于施工安全、工期及造价。
关键词:扩大头锚索;淤泥地层;基坑支护
某地下空间工程基坑深度约为13.5m,采用1000mm@1800mm双排钻孔灌注桩+扩大头锚索的支护结构体系。桩顶设置冠梁,前后冠梁间砼连梁。锚索采用200mm的钻孔直径,扩大段500mm,采用规格φs15.2钢绞线,锚索横纵间距1.8m×4m。双排桩间设置三轴搅拌桩作为止水帷幕并隔断承压水。前排灌注桩间设置高压旋喷桩加固桩间土。
根据勘察结果,拟建场地勘察深度范围内土层主要由①填土、⑥淤泥质粉质黏土、⑦粉质黏土、⑨中粗砂、⑪黏土、⑫粗砾砂、⑮砂砾岩全风化带、⑯1砂砾岩强风化上亚带、⑯2砂砾岩强风化下亚带等组成,其中淤泥质土层厚度约12m。
预应力锚索采用200mm的钻孔直径,扩大段500mm,拉杆采用规格φs15.2钢绞线,钢铰线强度标准值为1860MPa。锚索锚固段锚固体抗压强度≥25MPa,采用二次注浆法,一次注浆注水泥砂浆,注浆压力0.4~0.6MPa,水泥砂浆水灰比0.4~0.45、灰砂比0.5~1.0,拌和用砂选用中粗砂;待一次注浆形成的锚固强度达到5.0MPa后再进行二次注浆;二次注浆压力为2.5~5.0MPa左右,要稳压2分钟,二次注浆采用水泥浆,水泥浆水灰比为0.5~0.55,具体注浆压力及浆液配比应以现场试验确定。水泥砂浆内可掺入提高注浆固结体早期强度或微膨胀的外加剂,掺入量根据室内试验确定。
锚索灌浆后,在锚固体及张拉台座混凝土强度达到80%以上时进行张拉锁定。采用锚索横纵间距1.8m×4m。分三层进行施工,每层之间的间距为4m,需在基坑开挖过程中进行施工。
图1 预应力锚索设计示意图
施工准备→测量放线定桩位→锚索体制作→锚索钻孔→锚索杆体安放→锚索清孔及注浆→锚索张拉与锁定→检查验收。
4.1施工准备
组织施工技术人员熟悉施工图纸等相关技术资料。根据总体进度计划编写物资供应计划、设备人员计划等,并根据现场实际情况调整,以满足施工需求。根据工期和劳动力计划,组织施工人员按时进场。认真检查原材料和施工设备的主要技术性能是否符合设计要求,不符合要求的不得使用。
4.2测量放线定桩位
由现场测量放线人员按设计要求放线,并经专人检查后做好施工记录。
4.3锚索体制作
锚杆体制作前沿索体轴线方向每隔2-3m设置一个定位支架,索体自由段应涂润滑油和外包塑料布或套塑料管,两端应包裹严密,不得漏入水泥浆;索体加工检查合格完后,方可下放。并码放整齐,标识清楚;索体搬运途中,需配置适当人力,防止沾污泥水;索体放入孔内后,外露张拉长度0.5-1m(以腰梁外皮为准)。注浆管宜放置于索体中心,随索体一同放入孔中。
4.4锚索钻孔
锚索钻孔选用硬质合金高压旋转钻头(喷头),钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺。钻杆钻孔时不得扰动周围地层,钻孔前根据设计要求和地层条件,定出孔位、做出标记,钻孔时要求孔壁平直,锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于50mm,钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm,锚索施工采取全套筒跟管钻进成孔,引【1】锚索成孔施工时应采用套管钻进。
扩孔施工时,高压旋转钻头(喷头)的高压水泥浆在高压泵的压力作用下,从底部钻头和侧翼喷嘴向外喷射,喷射过程中同步对周侧的土体或砂层进行切割;高压旋转钻头和侧翼喷嘴在动力推动下逐渐向前推进,直至达到设计深度和直径,获得形成的锚杆孔;扩孔的高压喷射压力应大于20Mpa,喷嘴提升速度10~25cm/min,喷嘴转速5~15cm/min引【2】;连接高压注浆泵和钻机的输送高压喷射液体的高压管长度不宜大于50米。采用水泥浆液扩孔工艺,应至少上下往返扩孔两遍,高压旋转钻头(喷头)应均匀旋转,均匀提升或下沉,由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔,喷射管分段提升或下沉的搭接长度不得小于100㎜;引【3】在高压喷射扩孔过程中出现压力骤然上升或下降时,应查明原因并及时采取措施。
4.5锚索杆体安放
扩孔完成后,立即取出喷管并将锚杆杆体放人锚孔到设计深度。采用套管护壁钻孔时,应在杆体放人钻孔到设计深度后再将套管拔出。
在杆体放入锚孔前,应检查杆体的长度和加工质量,确保满足设计要求;安放杆体时,应防止扭结和弯曲,注浆管宜随杆体一同放入锚孔,注浆管到孔底的距离不应大于300mm,安放杆体时,不得损坏防腐层,不得影响正常的注浆作业,杆体安放后,不得随意敲击,不得悬挂重物,锚杆杆体插人孔内的深度不应小于设计长度
引【4】,杆体角度偏差不应大于2%。
4.6锚索清孔及注浆
(1)清孔:
钻进终孔后,孔内有残留的钻渣和泥皮,采用高压泵送清水+高压风清孔,保证孔内干净。
(2)第一次注浆:
一次注浆应在锚索安放入孔后2小时内进行,清孔完成后立即进行一次注浆;第一次注浆材料采用水泥砂浆,注浆压力0.4~0.6MPa,水泥砂浆水灰比0.4~0.45、灰砂比0.5~1.0,拌和用砂选用中粗砂;注浆灌注至钻孔内的水及杂质被置换出孔口,孔口流出水泥浆后即可停止,待一次注浆形成的锚固强度达到5.0MPa后再进行二次注浆。
(3)第二次高压注浆:
二次注浆压力为2.5~5.0MPa左右,要稳压2分钟;二次注浆采用水泥浆,水泥浆水灰比为0.5~0.55,具体注浆压力及浆液配比应以现场试验确定。水泥砂浆内可掺入提高注浆固结体早期强度或微膨胀的外加剂,掺入量根据室内试验确定;第二次注浆应在第一次注浆初凝前进行,间隔3小时。
4.7锚索张拉与锁定
锚固体及台座混凝土强度均应大于设计强度的80%时,方可进行张拉;锚索张拉时应注意对相邻锚索的影响,可采用隔锚张拉的措施;锚索张拉至设计锁定值的要求锁定,锚索锁定后若经监测发现明显的预应力损失,应进行补偿张拉;
锚杆正式张拉前,应取0.1~0.2轴向拉力设计值对锚杆预张拉1~2次,使杆体完全平直,各部位接触紧密;锚杆张拉至1.05~1.10轴向拉力设计值时,对岩层、砂性土层保持10min,对粘性土层保持15min,然后卸载至锁定荷载设计值进行锁定。喷射结束后,立即在喷射管内进行静压充填灌浆,直到浆面不再下沉为止。
考虑到本项目基坑面积比较大,淤泥质粉质黏土层强度低,具有高压缩性,地基承载力较小。采用混凝土支撑体系立柱较多,淤泥质粉质黏土需要换填,施工极为不方便,严重影响施工进度。通过采用预应力扩大头锚索体对基坑进行监测位移很小,保证了基坑施工安全,同时相比传统施工提高施工进度。
结束语:锚杆支护施工工序简单,操作方便迅速、安全,施工进度快。不需要等基坑大面积开挖后再施工,极大的节约了混凝土内支撑施工影响的时间,能够确保现场施工进度,有利于项目整体工期的控制。
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