深基坑樁錨應(yīng)力損失分析及處理

1、深基坑樁錨應(yīng)力損失分析及處理 摘要 在深基坑樁錨支護(hù)體系施工中，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)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(shí)內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力損失一半左右的情況，嚴(yán)重影響到基坑的穩(wěn)定安全；本文從施工的各個(gè)工序進(jìn)行分析和處理進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞 鋼圍囹 錨索張拉 應(yīng)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(diǎn)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L(zhǎng)K14+960LY（Z）K15+960段（路線總長(zhǎng)1000m），其中LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段為明挖段，開(kāi)挖深度達(dá)20m，基坑四周均采用鉆孔樁結(jié)合錨索

2、、旋噴樁進(jìn)行支護(hù)，共設(shè)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(guān)重要。2、 錨索設(shè)計(jì)情況2.1錨索設(shè)計(jì)參數(shù)基坑LY（Z）K15+315LY（Z）K15+415段支護(hù)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(shè)置1m×0.8m冠梁，樁間設(shè)600mm高壓旋噴樁止水， 基坑豎向設(shè)置四道錨索，錨索設(shè)置在鋼腰梁上，與圍護(hù)樁形成共同作用；錨索橫向間距為1.2m（見(jiàn)圖1錨索立面圖）；每道錨索的根數(shù)和自由段長(zhǎng)度見(jiàn)表1。 表1支錨道號(hào)支錨類型鋼筋或自由段長(zhǎng)度錨固段長(zhǎng)度實(shí)配計(jì)算面積錨桿剛度 鋼絞線配筋實(shí)用值(m)實(shí)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(jié)構(gòu)錨索與鋼腰梁、圍護(hù)樁連接形成共同受力，是基坑的主要支護(hù)作用（見(jiàn)圖2錨索構(gòu)造及錨索與孔樁連接大樣圖） 圖2 錨索構(gòu)造及錨索與孔樁連接大樣圖3、 錨索施工應(yīng)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(hù)3.2對(duì)施工過(guò)程中的施工工藝進(jìn)行調(diào)查（見(jiàn)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(jìn)行跟蹤調(diào)查。對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的錨索應(yīng)力損失問(wèn)題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。 施工過(guò)程應(yīng)力損失抽樣調(diào)查表 表2序 號(hào)項(xiàng)目出現(xiàn)次數(shù)調(diào)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(jié)構(gòu)變形266043.33%3圍護(hù)樁受力后變形產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 246040%4張拉系統(tǒng)（錨具及夾片）引起的預(yù)應(yīng)力損失236038.33%5張拉時(shí)持荷時(shí)間小于2min206033.33%6注漿漿液水灰比控制不當(dāng)及二次注漿壓力不達(dá)標(biāo)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(shí)對(duì)錨固力的影響集中反映在砂層部位，降雨對(duì)錨索預(yù)應(yīng)力的影響主要表現(xiàn)為由于錨固應(yīng)力

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

6、縮問(wèn)題,據(jù)廠家資料及產(chǎn)品說(shuō)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(yù)應(yīng)力損失可由下式求得 NS = A ·S = A ·rL ·Ey / L 其中： N S 為預(yù)應(yīng)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(zhǎng)度。3.3.5張拉時(shí)持荷時(shí)間小于2min：由于本工程錨索長(zhǎng)度一般在30m以上，加上錨索剛度不足錨索張拉時(shí)，自由段與孔內(nèi)水泥漿，土體存在一個(gè)或者多個(gè)接觸點(diǎn)，將導(dǎo)致摩擦力的產(chǎn)生，當(dāng)張拉持荷時(shí)間過(guò)短時(shí)會(huì)放張后摩擦力消失會(huì)使錨索應(yīng)力損失更快。3.3.6注漿漿液水灰比控制不當(dāng)及

7、二次注漿壓力不達(dá)標(biāo)：由于現(xiàn)場(chǎng)控制不力導(dǎo)致注漿漿液水灰比或大或小，初次注漿壓力二次注漿沒(méi)有嚴(yán)格按要求也是造成錨固段后期應(yīng)力損失的原因。 4、處理措施：4.1對(duì)于砂層地段的錨索，在雨期施工時(shí)要加強(qiáng)錨索拉力監(jiān)測(cè)：每隔米設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，錨索張拉前，在墊板處安裝錨索應(yīng)力傳感器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大,應(yīng)立即采取補(bǔ)張拉進(jìn)行彌補(bǔ)。4.2鋼腰梁變形問(wèn)題嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的尺寸加工鋼腰梁，允許誤差控制在5mm內(nèi)，對(duì)已張拉的因支撐點(diǎn)過(guò)大造成墊板彎曲的用28的鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，進(jìn)行補(bǔ)張?jiān)阡撗褐谱鲿r(shí)加強(qiáng)控制，增加加固措施，鋼板支撐點(diǎn)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(jiàn)圖5。 圖5加固后的鋼腰梁沒(méi)有明顯

8、變形4.3加強(qiáng)觀測(cè)錨索張拉后應(yīng)力的變化對(duì)，圍護(hù)樁之間的間隙用混凝土或鋼板填充，并在錨索初張時(shí)加長(zhǎng)持荷時(shí)間，必要時(shí)采用超張拉，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jié)狀態(tài),，以消除圍護(hù)樁受力后變形產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 。4.4張拉后夾片松動(dòng)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(yù)應(yīng)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(shí)最大壓力要持荷時(shí)間2min以上，減小放張后應(yīng)力損失。4.6錨索灌漿材料采用強(qiáng)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(cè) 第一層應(yīng)力損失的錨索單元在經(jīng)過(guò)加固補(bǔ)強(qiáng)后，進(jìn)行了補(bǔ)張拉。經(jīng)過(guò)與第三方監(jiān)測(cè)單位配合監(jiān)測(cè)，第一層所有錨索單元在補(bǔ)加后48小時(shí)應(yīng)力損失控制在6%8%之間，第二層錨索單元在張拉后48小時(shí)內(nèi)應(yīng)力損失控制在3%5%；見(jiàn)第二、第三層錨索監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化曲線圖6、圖7。圖6第二層錨索監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化曲線圖圖7第三層錨索監(jiān)測(cè)點(diǎn)