鉆孔灌注樁和預應力錨桿組合在基坑支護中的應用研究

2019-06-27 01:48:48 科技創新與應用2019年8期

趙曉曉

摘? 要:鉆孔灌注樁與預應力錨桿組合是經過鉆孔灌注樁與預應力錨桿、樁頂冠梁生成圍護結構,其支護體系經過總體剛度避免基坑變形。通過鉆孔灌注樁擋土,預應力錨桿把支護結構承載的力傳導穩定地層,錨桿施加張拉應力有助于錨固體和土體摩擦力、拉桿和錨固體的握裹力與錨桿強度共同作用,保證錨固體穩定。鑒于此,作者結合實踐研究,對鉆孔灌注樁與預應力錨桿組合在基坑支護的運用展開分析。

關鍵詞:鉆孔灌注樁;預應力錨桿;基坑支護;應用方法

中圖分類號:TU753? ? ? ? 文獻標志碼:A? ? ? ? ?文章編號:2095-2945(2019)08-0160-02

Abstract: The combination of bored cast-in-place pile and prestressed anchor rod is through bored cast-in-place pile, prestressed anchor rod and pile top crown beam to form the enclosure structure, and its supporting system avoids the deformation of foundation pit through the overall stiffness. Through the bored cast-in-place pile to block the soil, the prestressed bolt transmits the force carried by the supporting structure to stabilize the strata. the tensile stress applied by the anchor rod is helpful to the friction force between the anchor body and the soil, the holding force of the tension rod and the anchor body and the strength of the anchor rod, to make sure the anchor is stable. In view of this, the author combines the practice research, carries on the analysis to the bored pile and the prestressed anchor rod combination in the foundation pit support application.

Keywords: bored pile; prestressed anchor rod; foundation pit support; application method

1 鉆孔灌注樁施工與預應力錨桿施工概述

1.1 鉆孔灌注樁施工

旋挖鉆機:主要用于中等密實以上的砂土層中的鉆孔施工。沖擊鉆機:主要用于地質堅硬,有巖層分布地層的鉆孔施工。回轉式鉆機:適用于粘土、砂土層中鉆孔施工。作業平臺平整牢固,以免鉆機不均勻沉陷。橋墩位于河中時,盡量采用圍堰筑島方式修筑工作平臺,為水中樁創造陸地條件。泥漿池:泥漿池容量必須保證鉆孔水頭高度,并能容納灌注混凝土時的樁孔排出的泥漿量。項目部測量人員放好樁位中心點后,報測量監理工程師驗收,合格后埋置護筒,埋設完畢,經項目部技術人員、監理復核后鉆機就位開鉆。護筒頂宜高于地面0.3m或水面1-2m,埋置深度在旱地或筑島處宜為2-4m。護筒底和外側用黏土回填夯實,使護筒外側不漏泥漿。樁位定點時,每個樁位至少4點護樁。護筒中心線與樁位中心線的允許偏差不大于20mm,護筒應垂直。樁位中心偏差不得大于5cm。將粘土倒入泥漿池,注水,用挖掘機進行攪拌,然后用泥漿泵將泥漿從泥漿池一端抽至另一端,過程中摻入適量火堿、膨潤土(能保證泥漿三大指標的前提下可以不加),直至泥漿均勻。沖擊鉆使用管形鉆頭鉆孔時,入孔泥漿比重可為1.1~1.3;沖擊鉆使用實心鉆頭鉆孔時,孔底泥漿比重不宜大于:黏土、粉土1.3;大漂石、卵石層1.4;巖石1.2;旋挖鉆鉆孔時入孔泥漿比重可為1.05~1.15。

1.2 預應力錨固

預應力錨索施工質量的控制以單元工程為基礎、以工序質量控制為重點,進行全過程跟蹤監督,本道工序驗收不合格,決不進行下一道工序的施工。首先,在現場施工部位標明預應力錨索開孔位置,根據規范要求孔位偏差不得大于250px。搭建鉆機平臺要求穩固牢靠,鉆機傾角及方位角要進行嚴格校驗,當孔位受建筑物或地形條件限制無法施工時,征得設計同意后確定控制。其次,預應力錨索制作。預應力錨索索體在專用的施工場地進行編制。每根鋼絞線下料長度應根據實測孔深、錨墩厚度、墊板、工作錨板、限位錨板、千斤頂等沿孔軸線方向的總和再預留一定長度確定。沿預應力錨索長度方向均安設隔離架,隔離架間距不大于2m,相鄰兩隔離架之間安設束線環(綁扎絲)對預應力錨索。最后,注漿。預應力錨索注漿是為了形成錨固段和為預應力錨索提供防腐蝕保護層。另外,一定壓力的注漿可以使注漿體滲入地層的裂隙和縫隙中,從而起到固結地層、提高地層承載力的作用。注漿是預應力錨索施工的關鍵工序之一,其效果的好壞將直接影響到預應力錨索的錨固性能和永久性。當注漿強度達到設計強度80%以后開始張拉預應力錨索。張拉設備要求配套使用,并通過有關認證機構的標定,繪制壓力表讀數~張拉力關系曲線,以正式文件提交給監理工程師。經拆卸、檢修或經受強烈撞擊的壓力。預應力錨索張拉采用單根預緊后再分級整體張拉的施工方法。為確保鋼絞線理順并受力均勻,張拉前應按設計荷載的10%進行單根鋼絞線預緊。

2 深基坑支護

伴隨著城市化進程的加快,高層建筑數量越來越多,深基坑開挖時能夠提供邊坡放坡的區域越來越小,進而很多企業通過支護確保施工順利進行。自護結構分為:高壓噴射、深層攪拌生成的水泥土墻。該支護形式適合應用在開挖深度在6m以下的區域,無較大施工噪音且具有防滲性,提升人工降水效果。鋼筋支護樁也是一種常見的支護形式,架設錨桿條件下適合應用在一定深度的基坑護坡。拱圈式墻體結構是通過拱式結構科學受力,適合應用到開挖深度在10m左右的環境。沉井結構與地下連續墻具有較大剛度,無較大影響且土層環境適應性強,適合應用到不同深度的基坑開挖,也可以用于主體結構。土釘墻、纖維織物袋土迭累形式。支護結構使用還需結合基坑開挖深度、土層環境、水文地質綜合分析。水平土壓力作為支護結構重要承載,土壓力確定仍然延續土壓力理論。不過,這種測量方法與實際測量存在偏差,主動土壓力與被動土壓力都與遮擋物有著密切聯系,其大小對土工實驗數值也具有敏感性。所以,想要精準確定支護結構土壓力具有重要作用。

3 問題成因分析與處理方法

3.1 問題成因

建筑施工時存在較多不確定因素,通過綜合分析得出影響工程質量主要成因為:第一,混凝土澆筑導管深度缺乏控制。第二,混凝土澆筑樁身孔壁坍塌;第三,錨桿隔離保護方案不夠精細化,錨桿沒有選擇二次注漿工藝技術。

3.2 處理方法

方法一:鉆孔灌注樁混凝土灌輸時,導管位置深度是重要環節。埋設過淺容易導致泥水流入導管,產生脫提漏現象降低樁身效果;反之,過深使得灌注混凝土流動性變差,增加混凝土和導管摩擦性,導管提高過程中導致斷樁。混凝土灌輸施工準備階段標記警戒線。澆灌階段,管道不斷提起、拆卸,結合溫度環境濱化調整混凝土初凝現象。方法二:結合項目巖土地質勘查檢測結果對土質稀松地區或成孔后降低轉速,提升泥漿比重。樁位成孔后準備混凝土澆筑,確保樁身的混凝土等待灌注時間在3h以內。方法三:優化傳統錨桿自由段涂抹防銹土層,外包二層塑料薄膜,錨桿自由段涂抹防腐材料,外套預應力專用套管技術。方法四:二次注漿和一次注漿間隔10h左右,伴隨著注漿的持續展開不斷提升灌漿壓力,讓漿液深入到土層中。

4 案例分析

以某工程為例,該工程建筑樓層16層,一層為地下室,基坑地面標高約87~95m,基坑面積為2900m2,周長為170m,底面高程81m,基坑開挖深度在5~12m之間。基坑支護區域南端與東端呈“L”形。

4.1 水文地質環境

工程現場地層土質為人工填土、殘積砂質粘性土、中風化花崗巖。其中,砂質粘性土多為松散土,層頂深埋為96~101m,層厚4.5~8.0m。全風化花崗巖為土柱狀,層頂深埋為89~95m,厚度為10~17m。強風化花崗巖為半巖半土樁,層頂深埋75~85m,厚度為16~30m。中風化花崗巖多為塊狀,層頂埋深約47~65m,層厚1.5~5.6m。施工區域中地下水上層賦存殘破坡積砂層內,全風化花崗巖屬于強透水層,下端強風化基巖透水性為中等。地下水動態受溫度環境與降雨影響,排泄狀態不好。鉆孔地下穩定水位埋深標高約1.2~19.4m,動態穩定。

4.2 基坑邊坡支護

第一,工藝方法比較。地下連續墻剛度大、止水效果良好,適合應用在復雜的環境下。不過造價較高,施工設備要求嚴格。土釘墻施工簡單、工期短、節約成本投入。不過,要求圍巖土質良好,土釘支護只穩定局部土體,抗滑力受到限制。灌注樁與預應力錨桿組合影響小、樁施工沒有震動、噪音等、強身強度大、支護穩定、變形小。預應力錨桿,錨固力、抗滑力較強,兩者結合有助于提高錨固體系穩定性,且經濟投入少。因此,該工程結合地質環境狀態、經濟效益分析,決定采用鉆孔灌注樁與錨桿支護結構形式。第二,鉆孔灌注樁和錨桿支護經過圍梁生成二元擋土維護結構,借助總體強度控制基坑變形。經過鉆孔灌注樁擋土,再利用預應力錨桿把支護結構承載力傳到穩定地層。錨桿施加張拉應力有助于錨固體和土地體摩擦力、拉桿和錨固體握裹力共同作用,保證錨固體系穩定。第三,基坑邊坡支護設計。結合工程地質條件將基坑四周分為A~D不同區域計算,全部選擇鉆孔灌注樁與錨索支護、鉆孔灌注樁順著基坑邊線設置,選擇鉆挖法跳鉆施工。錨桿施工中,孔徑150,傾角20°,3根鋼絞線,注水泥漿。首排錨索長20m,自由段5m、錨固段15m處于樁項冠梁位置。CD區設置一道腰梁,腰梁和錨索連接。樁間墻掛網噴砼。樁頂放坡一級,坡高9~15m,坡度為65°。選擇錨桿掛網噴砼支護。

4.3 工藝技術需求

第一,施工流程。施工準備→放線定位→護筒埋設→樁機準備→施工、護壁→吊放鋼筋籠→灌注水下混凝土→成樁。第二,工藝技術要求。選擇全站儀監測放線定出鉆孔灌注樁樁位與各排錨孔軸線、孔位。施工準備階段進行工藝試驗,做好混凝土配比、外摻劑配方、鉆機轉速、張拉參數控制。施工過程中,施工鉆孔灌注樁,當灌注樁強度符合要求后分段分級開挖,準備錨索施工。錨索施工準備階段,對各孔位進行標注,孔位偏差保持在50mm以內。錨索施工傾角偏差在±2°內。注漿孔周圍面層混凝土需達到抵抗注漿壓力擴散效果。此外,注漿過程中注意避免壓力較大給四周環境帶來影響。基坑邊坡設計10個沉降、位移觀測點,基坑外2~5m順著周圍設置地下水觀測點6眼,定期觀察。同時,工作人員掌握好邊坡沉降與位置量、地下水變化,引導基坑支護與開挖。

5 結束語

綜合分析,第一,項目交工后,檢測結果顯示,支護結構水平位移與沉降全部達到標準要求,較為穩定安全。第二,鉆孔灌注樁與錨桿融合有助于提升基坑安全性、穩定性、施工簡單、支護到位、施工時間段,值得在今后基坑支護中推廣應用。

參考文獻:

[1]姜志.橋梁水下鉆孔灌注樁施工技術應用研究[J].交通世界,2018(34):120-121.

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