深基坑樁錨應力損失分析及處理

1、深基坑樁錨應力損失分析及處理 摘要 在深基坑樁錨支護體系施工中，發(fā)現(xiàn)預應力錨索的軸力存在不同程度的損失，有的甚至張拉后24小時內(nèi)出現(xiàn)應力損失一半左右的情況，嚴重影響到基坑的穩(wěn)定安全；本文從施工的各個工序進行分析和處理進行總結。關鍵詞 鋼圍囹 錨索張拉 應力損失 1、工程概況： 東孚隧道是廈門（海滄）至漳州（天寶）高速公路的起點段工 程，該隧道主要位于廈門市海滄區(qū)境內(nèi)，下穿東孚火車編組站39股道及東孚工業(yè)區(qū)，線路起訖里程為LK14+960LY（Z）K15+960段（路線總長1000m），其中LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段為明挖段，開挖深度達20m，基坑四周均采用鉆孔樁結合錨索

2、、旋噴樁進行支護，共設四層錨索，基坑頂四周為海滄工業(yè)區(qū)廠房及街道干道，因此控制好基坑的穩(wěn)定至關重要。2、 錨索設計情況2.1錨索設計參數(shù)基坑LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段支護主要是鉆孔樁直徑1.0m，水下C30混凝土灌注，樁間距1.2m，樁頂設置1m×0.8m冠梁，樁間設600mm高壓旋噴樁止水， 基坑豎向設置四道錨索，錨索設置在鋼腰梁上，與圍護樁形成共同作用；錨索橫向間距為1.2m（見圖1錨索立面圖）；每道錨索的根數(shù)和自由段長度見表1。 表1支錨道號支錨類型鋼筋或自由段長度錨固段長度實配計算面積錨桿剛度 鋼絞線配筋實用值(m)實用值(m)(mm2)(MN/m)1

3、錨索3s15.216.023.0420.0323.54.482錨索4s15.213.524.0560.0497.66.843錨索6s15.211.027.0840.0733.811.574錨索5s15.28.522.0700.0600.112.672.2錨索的結構錨索與鋼腰梁、圍護樁連接形成共同受力，是基坑的主要支護作用（見圖2錨索構造及錨索與孔樁連接大樣圖） 圖2 錨索構造及錨索與孔樁連接大樣圖3、 錨索施工應力損失原因分析3.1施工工藝流程：孔位放線、鉆孔錨索制作、安裝注 漿鋼腰梁制作、安裝錨索張拉錨具鎖定錨具保護3.2對施工過程中的施工工藝進行調查（見表2） 基坑第一層施工的275根錨索

4、選取不同里程的60根錨索施工進行跟蹤調查。對施工過程中出現(xiàn)的錨索應力損失問題進行了統(tǒng)計。 施工過程應力損失抽樣調查表 表2序 號項目出現(xiàn)次數(shù)調查總數(shù)百分比1降雨造成土體環(huán)境及溫度變化216035%2鋼腰梁結構變形266043.33%3圍護樁受力后變形產(chǎn)生的預應力損失 246040%4張拉系統(tǒng)（錨具及夾片）引起的預應力損失236038.33%5張拉時持荷時間小于2min206033.33%6注漿漿液水灰比控制不當及二次注漿壓力不達標156125.00%3.3原因分析3.3.1降雨造成土體環(huán)境及溫度變化，降雨量及降雨歷時對錨固力的影響集中反映在砂層部位，降雨對錨索預應力的影響主要表現(xiàn)為由于錨固應力

5、的增加,這種錨固應力具有時間滯后效應，但隨著砂層里水的流失,增加的錨固預應力也會消散；溫度的變化使錨索發(fā)生變化,從而導致預應力的變化。3.3.2鋼腰梁結構變形：由于鋼腰梁尺寸加工的偏差，導致鋼墊板與工字鋼支撐點間距過大，造成鋼板受力后撓度變形過大，導致應力損失見圖3。 圖3鋼腰梁的鋼板變形3.3.3圍護樁受力后變形產(chǎn)生的預應力損失 ：錨索的所有應力通過鋼腰梁傳遞到圍護樁受力，導致圍護樁混凝土構筑物本身也具有收縮、蠕變性質,且受到較大壓力后也會產(chǎn)生一定量的壓縮變形進而引起預應力損失。 3.3.4張拉系統(tǒng)（錨具及夾片）引起的預應力損失：由于現(xiàn)場施工采用OVM-15-3型錨具，該類型錨具都存在夾片回

6、縮問題,據(jù)廠家資料及產(chǎn)品說明,OVM 型錨具鋼絞線的回縮量均為6 mm；因此鋼絞線回縮產(chǎn)生的預應力損失可由下式求得 NS = A ·S = A ·rL ·Ey / L 其中： N S 為預應力損失值，A 為鋼絞線的截面積，L 為錨具、夾片的變形回縮值， Ey 為鋼絞線的彈性模量， L 為自由段的有效長度。3.3.5張拉時持荷時間小于2min：由于本工程錨索長度一般在30m以上，加上錨索剛度不足錨索張拉時，自由段與孔內(nèi)水泥漿，土體存在一個或者多個接觸點，將導致摩擦力的產(chǎn)生，當張拉持荷時間過短時會放張后摩擦力消失會使錨索應力損失更快。3.3.6注漿漿液水灰比控制不當及

7、二次注漿壓力不達標：由于現(xiàn)場控制不力導致注漿漿液水灰比或大或小，初次注漿壓力二次注漿沒有嚴格按要求也是造成錨固段后期應力損失的原因。 4、處理措施：4.1對于砂層地段的錨索，在雨期施工時要加強錨索拉力監(jiān)測：每隔米設一個監(jiān)測點，錨索張拉前，在墊板處安裝錨索應力傳感器，當發(fā)現(xiàn)預應力損失過大,應立即采取補張拉進行彌補。4.2鋼腰梁變形問題嚴格按設計的尺寸加工鋼腰梁，允許誤差控制在5mm內(nèi)，對已張拉的因支撐點過大造成墊板彎曲的用28的鋼筋進行補強加固，進行補張在鋼腰梁制作時加強控制，增加加固措施，鋼板支撐點的間距控制在錨具直徑+2CM，加厚鋼墊板厚度以增加的抗彎能力見圖5。 圖5加固后的鋼腰梁沒有明顯

8、變形4.3加強觀測錨索張拉后應力的變化對，圍護樁之間的間隙用混凝土或鋼板填充，并在錨索初張時加長持荷時間，必要時采用超張拉，在結構強度許可的情況下,采用超張拉可使樁后地層處于超壓密、超固結狀態(tài),，以消除圍護樁受力后變形產(chǎn)生的預應力損失 。4.4張拉后夾片松動位移，放張前重新將夾片敲緊，制作特制工具，在張拉后用以敲緊夾片張拉系統(tǒng)（錨具及夾片）引起的預應力損失；控制夾片回縮產(chǎn)生的回縮量減少到3-4mm；4.5張拉時最大壓力要持荷時間2min以上，減小放張后應力損失。4.6錨索灌漿材料采用強度不低于25MPa的水泥漿，注漿材料宜采用水灰比為0.40.45的純水泥漿，注漿壓力宜為0.51.5MPa;二次高壓注漿宜使用水灰比為0.450.50的純水泥漿,注漿壓力宜為2.03.0MPa；5、處理后的施工監(jiān)測 第一層應力損失的錨索單元在經(jīng)過加固補強后，進行了補張拉。經(jīng)過與第三方監(jiān)測單位配合監(jiān)測，第一層所有錨索單元在補加后48小時應力損失控制在6%8%之間，第二層錨索單元在張拉后48小時內(nèi)應力損失控制在3%5%；見第二、第三層錨索監(jiān)測點應力變化曲線圖6、圖7。圖6第二層錨索監(jiān)測點應力變化曲線圖圖7第三層錨索監(jiān)測點