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文檔簡介
大跨度地鐵車站深基坑預應力錨索施工技術尹頌杰 摘要:結合具體工程對預應錨索施工實例,敘述了地鐵車站支撐結構預應力錨索的施工方案,詳細介紹了預應力錨索的工藝過程,探討了預應力錨索施工的關鍵技術與操作要點,提出了相關技術措施,以期為類似工程施工提供技術支持。 關鍵詞:大跨度,砂層,預應力錨索,施工 預應力錨索是在深基坑施工中廣泛應用的一種支護形式,在地鐵施工常用于結構臨時預留較大開孔、車站寬度較大等特殊部位,在支護體系起輔助支撐減小結構變形的作用,較好的彌補了以鋼管內支撐支護形式的缺點,同時不占用施工空間,形成無障礙的作業(yè)面,是一種有效、實用、簡單、合理的支護形式。本文以石家莊市城市軌道交通1號線留村站為例,說明其施工要點和關鍵技術。1 工程概況石家莊市城市軌道交通1號線留村站位于長江大道和天山大街十字路口處,沿長江大道東西向設置,為1號線與遠期規(guī)劃6號線換乘車站(雙島四線同臺換乘,1號線位于內側,6號線位于外側),1號線與6號線結構同期實施。車站起訖里程為K20+458.450K20+700.950,車站總長242.5m,標準段寬41.4m,預留遠期6號線盾構井段寬44.9m,標準段基坑深17.07m盾構井段深18.8m。車站主體結構采用明挖順做法施工,結構型式為地下二層四跨箱型框架結構,頂板覆土跨天山大街段約3.43m,其他部位約2.6m,圍護結構采用8001300鉆孔灌注樁+4道錨索支護體系,如圖1所示。圖1 留村站橫剖面圖按地層沉積年代、成因類型,將本工程沿線勘探范圍內的土層劃分為人工堆積層(Qml)、新近沉積層(Q4al)第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層(Q3al+pl)四大層。本站所在地層主要有雜填土、黃土狀粉質粘土1、粉細砂1、粉質粘土1、細中砂1、中粗砂1,結構底板所在土層為細中砂1。2 預應力錨索方案預應力錨索由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面,把一端(錨桿或錨索體)錨固在巖層或堅硬地層中,然后在另一個自由端進行張拉,從而對巖層施加壓力對不穩(wěn)定地層進行錨固,簡稱錨索。其施工的關鍵工藝是成孔,成孔的方法主要有沖擊鉆進法、螺旋鉆進法、套管鉆進法以及旋噴鉆進法??紤]本工程主要為砂層地質的情況,采用套管法鉆進結合常規(guī)錨固注漿、錨索張拉及封錨進行本站大跨度深基坑錨索支護體系施工。3 施工工藝3.1 工藝要點預應力錨索強度標準值為1860MPa,錨固孔傾角值設定為 1520,鉆孔直徑200mm。錨索安設完畢,對錨孔及鋼絞線驗收合格后進行注漿,采用一次注漿及二次高壓劈裂注漿,保證錨索牢固錨入地層。待錨固體不宜低于15MPa,并達到設計強度的70%后方能組織張拉,張拉采用分級等荷張拉,每級張拉直至壓力表無返回現(xiàn)象,方可進行鎖定作業(yè)。若預應力損失過大,須進行整體張拉與重新鎖定,錨索預加力鎖定值為0.70.9N。3.2 工藝流程預應力錨索主要工藝流程:錨孔測放鉆孔清孔錨索制作錨索安裝注漿養(yǎng)護鋼腰梁安裝錨索張拉補張拉及鎖定錨頭封閉,如圖2所示。土方開挖測量定位鉆機就位鉆孔錨索安裝洗孔、注漿二次注漿腰梁制作安裝張拉鎖定錨索制作鋼墊板加工 圖2預應力錨索施工工藝流程圖3.3 施工程序(1)錨孔測放:按設計要求,將錨孔位置準確測放在坡面上,孔位誤差不得超過50mm。如遇特殊困難場地時,需經設計、監(jiān)理單位認可,在確保坡體穩(wěn)定和結構安全的前提下,適當放寬定位精度或調整錨孔定位。(2)鉆孔:準確安裝固定鉆機,并嚴格認真進行機位調整,確保錨索鉆孔時不得擾動周圍地層,錨桿水平、垂直方向孔距誤差不應大于100mm,鉆頭直徑不應小于設計鉆孔直徑3mm,鉆孔軸線的偏斜率不應大于錨桿長度的2%,錨桿鉆孔深度不應小于設計長度,也不宜大于設計長度500mm。成孔后清孔要徹底,并應立即插入錨索灌漿。(3)錨孔清理:鉆進達到設計深度后,不能立即停鉆,要求穩(wěn)鉆12分鐘,防止孔底尖滅、達不到設計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯,必須清理干凈,在鉆孔完成后,使用高壓空氣(風壓0.20.4MPa)將孔內巖粉及水體全部清除出孔外,以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。(4)錨孔檢驗:孔徑、孔深檢查一般采用設計孔徑、鉆頭和標準鉆桿在現(xiàn)場監(jiān)理旁站的條件下驗孔,要求驗孔過程中鉆頭平順推進,不產生沖擊或抖動,鉆具輸送長度滿足設計錨孔深度,退鉆要求順暢,用高壓風吹孔不存明顯飛濺塵碴及水體現(xiàn)象。同時要求復查錨孔孔位、傾角和方位,全部錨孔施工分項工作合格后,即可認為錨孔鉆造檢驗合格。(5)錨索體制作及安裝:錨索自由段鋼絞線采用PVC軟管套住,保證自由段錨索自由伸縮。錨索選用松弛預應力鋼絞線,鋼絞線應嚴格按設計尺寸下斜,每股長度誤差不大于50mm,將自由段和錨固段分別作出標記,在錨固段范圍內的錨索每隔2m穿一個架線環(huán),兩架線環(huán)之間扎一道箍筋環(huán),自由端的鋼絞線應放入塑料管內并涂上黃油,兩端用膠帶密封防止注漿液滲入自由端。(6)錨固注漿:注漿管宜與錨索桿體綁扎在一起,一次注漿管距孔底宜為300500mm,二次注漿管的出漿孔應進行可灌密封處理。注漿壓力0.40.6Mpa,水泥漿的水灰比0.450.5,水泥標號42.5級,注漿體強度不小于25Mpa。待一次注漿形成的水泥結石體強度達到5MPa后進行二次高壓注漿,二次注漿壓力為2.55.0MPa,進行自由段的注漿,注漿材料同錨固階段。(7)鋼腰梁制作安裝:錨索張拉前,將工字鋼腰梁安放在鋼支架及錨索自由端(應保證錨索自由端不受力),并將腰梁與樁身緊貼,無法緊貼處,應用C20細石混凝土填充,將鋼墊塊固定于工字鋼腰梁上,并保證鋼墊塊的上表面與錨索垂直。(8)錨索張拉及鎖定、封錨:張拉錨索采用整體式張拉,當錨固漿體強度大于15MPa后方可進行張拉,錨索張拉前,應對張拉設備進行標定。正式張拉前應取設計值的0.10.2倍,預張拉12次,使其各部分接觸緊密,錨索桿體完全平直,錨索張拉應按50%N、75%N、110%三級進行張拉(N為錨索預加軸力),持荷時間及張拉速率按照表1進行施工,張拉順序考慮臨近錨索的相互影響,對于鋼絞線的松弛、地層的徐變等因素造成的預應力損失,在張拉后可進行補張拉,然后鎖定。錨索張拉持荷時間及張拉速率表 表1 荷載分級持荷時間(min)加荷速率(KN/min)0.2N21000.5N50.75N51.1N1050注:N表示錨桿軸向預加拉力。3.4 控制難點(1)砂層錨索施工成孔本站覆土為約3.3m,埋深17.4m,主要處在砂層中由此錨索施工期間錨索成孔成為施工中難點,根據(jù)以往施工經驗傳統(tǒng)螺旋鉆施工工藝適用與黏土底層施工,在全砂層鉆孔施工時經常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,成孔困難,嚴重者可能造成地面沉降。傳統(tǒng)錨索成孔流程:錨孔測放鉆孔清孔錨索制作錨索安裝注漿養(yǎng)護鋼腰梁安裝錨索張拉補張拉及鎖定錨頭封閉。傳統(tǒng)錨索施工工藝鉆孔、錨索安裝兩道工序分開施工,期間存在時間空擋,砂層自身穩(wěn)定性極差無法保證自身穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用MD-135D套管鉆機,采用新的鉆機錨索施工鉆孔同時進行旋噴水泥漿,將砂層進行加固在旋噴的同時將錨索鋼絞線安裝到位,加固土體同時減少了錨索安裝和鉆孔兩個工序之間的時間,有效的保證了鉆孔的穩(wěn)定性。采用套管旋噴工藝加大了水泥漿用增加了土體強度,同時增加了錨索錨固段的錨固力,錨索抗拉拔能力更強。(2)注漿控制及張拉控制注漿和張拉工序是錨索施工重要一環(huán)節(jié),注漿控制質量直接影響錨索抗拉拔的能力,決定基坑的穩(wěn)定性是否可靠。為保證注漿控制需采取以下措施:a.錨索編束時,每根鋼絞線或高強鋼絲需順直、不扭不叉、排列均勻,嚴格依據(jù)設計尺寸下料,每股長度誤差不大于50mm。鋼絞線要求采用機械切割,嚴禁采用電弧切割,并經除油和除銹處理合格,對有死彎、機械損傷及銹坑材料應剔除。鋼絞線或高強鋼絲應按設計要求平直編排,錨固段每2m設置一個隔離支架,并在錨固段兩隔離支架之間中部設一道緊箍環(huán),采用16號鐵絲繞制,不得少于兩圈,保證錨索體保護層厚度不小于20mm。錨索編束(包括注漿管)應捆扎牢固,捆扎材料不宜用鍍鋅材料。錨索體自由段應按設計要求采用塑料套管,與錨固段相交處的塑料管管口應密封并用鉛絲綁架。同時,要求按設計要求進行防腐處理。若采用壓力分散型錨索或其它荷載分散型錨索,應嚴格按照設計相關要求下料和編制。b.采用二次補充注漿的錨筋體組裝時,應同時裝放二次注漿管和止?jié){密封裝置。止?jié){裝置應設在自由段和錨固段的分界處,并具良好可靠的密封性能。宜用密封袋作止?jié){密封裝置,密封袋兩端應牢固地綁扎在錨筋體上。當采用高壓劈裂注漿提高地層錨固力時,要求以漿體強度控制開始劈注時間(一次漿體強度為5MPa),并注意二次注漿管之錨固段內設花孔和封塞。c.錨筋體自由段的防腐與隔離應嚴格按照設計要求施做。d.注漿管:注漿管需滿足設計要求,具有足夠強度,保證在注漿施工過程中注漿順利,不堵塞、爆管或破損拉斷。一次注漿管捆扎在錨筋體中軸部位,注漿管頭部距錨筋體末端宜為3050mm。若采用二次注漿,須另置注漿管。二次補充注漿管捆扎在防腐塑料套管外側,二次高壓注漿管與一次注漿管一起捆扎或采用同一管路,管口要求用膠布封堵嚴實,并按設計要求預留花管孔眼和安放止?jié){裝置。4 技術措施(1)鉆孔的孔位、孔深、傾斜度應按設計要求進行嚴格控制,其孔距、排距偏差允許為20cm,傾斜度及方位角允許偏差為1,有效孔深的超深不大于20cm,且每鉆進5m,用測斜儀校正一次,保證孔位達到設計和規(guī)范要求。(2)工具錨夾片與工作錨夾片兩者不可混用,工具錨夾片使用一般不宜超過10次。工作錨板、限位板和工具錨板之間的鋼絞線一定要保持順直,不能相互扭結,以保證張拉的順利進行。(3)錨固段和張拉段交界處的止?jié){環(huán)必須能承受大于0.5MPa的注漿壓力且不漏漿,止?jié){環(huán)處鋼絞線與止?jié){環(huán)之間必須密封好,止?jié){環(huán)充氣壓力0.5MPa,并用壓力表檢查有無漏氣現(xiàn)象。(4)認真做好施工記錄,各道工序施工人員必須經培訓并經考核合格后方可上崗作業(yè),嚴禁違章操作。(5)嚴格執(zhí)行“三檢”制,作好班組自檢,必須作好各工序的施工記錄,施工中上道工序不合格或未經監(jiān)理工程師驗收簽證的預應力錨索階
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