深基坑預(yù)應(yīng)力錨索施工工法

1、預(yù)應(yīng)力錨索施工工法1. 前言預(yù)應(yīng)力錨索在深基坑中的應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注，它是近年來發(fā)展起來用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種擋土結(jié)構(gòu)由于具有安全有效經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)勢， 在我國基礎(chǔ)工程項目得以迅速推廣應(yīng)用。所謂的預(yù)應(yīng)力錨索是錨桿技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是通過鉆孔將鋼絞線或高強(qiáng)鋼筋錨固于穩(wěn)定土體中， 并通過張拉產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定邊坡土體或加固限制其變形的目的，可用于工業(yè)與民用建筑的基坑支護(hù)中, 并與其他支護(hù)聯(lián)合使用均取得良好效果獲得顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。工法特點1、適用于各種場地和地形， 施工作業(yè)面不大， 整個加固結(jié)構(gòu)輕便，占用空間小，不影響土方開挖和地下室施工，對施工場地狹小放坡困難有相鄰建筑，大型護(hù)坡

2、設(shè)備不能進(jìn)場時，具有獨特優(yōu)越性。2、預(yù)應(yīng)力錨索即可單獨使用充分利用巖土自身強(qiáng)度，從而節(jié)省大量的工程材料，同時又可與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)組合使用，改善受力狀態(tài)，具有顯著地經(jīng)濟(jì)效益。3、預(yù)應(yīng)力錨索柔性大，有良好的抗震性和延性，可以深層加固，同時能夠主動控制巖體變形， 調(diào)整土體受力狀態(tài)，有利于巖體穩(wěn)定性。2. 適用范圍預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)物加固、邊坡治理、大型地下洞室及深基坑支護(hù)等工程。即可用于永久性加固， 又可用于第1頁共15頁施工場地臨時加固工程，即可單獨使用又可與其他加固結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用。3. 工藝原理預(yù)應(yīng)力錨索由錨固段、自由段和錨頭三部分組成。錨固段位于穩(wěn)定土體內(nèi)起到提供錨固力的作用。

3、 自由段是連接錨固段的部分， 不但起到傳遞錨固力的作用， 而且對錨索鎖定提供必要的延伸量。 錨頭是把拉力施加在腰梁或冠梁上， 并對拉力進(jìn)行鎖定。 預(yù)應(yīng)力錨索在基坑開挖前（過程中） 預(yù)先施加應(yīng)力進(jìn)行鎖定，該應(yīng)力通過錨索自由段傳遞到錨固段，最后有錨固段所在的穩(wěn)定土體承擔(dān)， 由于提前施加的錨拉力，基坑開挖時護(hù)壁樁和其后土體的位移和變形有效地受到限制。1混凝土封錨 ; 2錨具； 3 鋼墊板； 4腰梁 ；5 孔壁 ; 6 自由段經(jīng)防腐處理的鋼絞線；7隔離支架； 8對中支架； 9 水泥漿； 10注漿管； 11 裸露鋼絞線； 12 導(dǎo)向帽；第2頁共15頁4. 工藝流程5. 施工準(zhǔn)備6.2 技術(shù)準(zhǔn)備1、錨索施

4、工必須清楚施工地區(qū)的土層分布和各土層的物理力學(xué)特性，還需要了解地下水及其隨時間的變化情況，以及地下水中化學(xué)物質(zhì)的成分和含量，這對于確定錨索的布置選擇鉆孔方法等十分重要。2、支護(hù)施工圖紙齊全，包括支護(hù)平面圖、剖面圖及總體尺寸；擋土的結(jié)構(gòu)類型、詳細(xì)設(shè)計圖紙及設(shè)計說明；標(biāo)明錨索位置、尺寸（直徑、孔徑、長度）傾角和間距。3、編制錨索施工組織設(shè)計，確定施工順序；保證供水、排水和動力的需要；制定機(jī)械進(jìn)場、 正常使用和保養(yǎng)得維修制度；安排好勞動組織和施工進(jìn)度計劃；施工前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底。4、錨索支護(hù)宜在排出地下水的條件下進(jìn)行施工，應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)慕怠⒌?頁共15頁排水措施排出地下水， 以避免土體處于飽和狀態(tài)并減輕

5、作用于面層上的凈水壓力?；铀闹苤ёo(hù)范圍內(nèi)應(yīng)預(yù)修整，構(gòu)筑排水溝或混凝土地面，防止地表水向下滲透?？拷悠马?4m的地面應(yīng)適當(dāng)墊高，并應(yīng)里高外低，便于徑流遠(yuǎn)離邊坡。5、現(xiàn)場測試監(jiān)控方案，以及為防止危及周圍建筑物、道路地下設(shè)施安全而采取的措施及應(yīng)急方案；了解支護(hù)坡頂?shù)脑试S最大變形量，對鄰近建筑物、道路、地下設(shè)施等環(huán)境影響的允許程度。6、確定基坑開挖線、軸線定位點、水準(zhǔn)基點、變形觀測點等，并在設(shè)置后加以妥善保護(hù)。6.2材料及機(jī)具設(shè)備的準(zhǔn)備1、主要設(shè)備 : 錨桿鉆機(jī)、空壓機(jī)、高壓泵、低壓泵、泥漿攪拌機(jī)、切割機(jī)、電焊機(jī)、高壓油泵、張拉機(jī)等。2、主要材料 : 鉆頭、鉆具、電氣焊、鋼絞線、錨板與夾片、錨具

6、、隔離支架、對中支架等特殊配套工具。3、材料要求 :制作錨索的材料主要有不同規(guī)格的鋼絞線和高強(qiáng)鋼絲。選取錨索用材料時應(yīng)考慮材料的特點、錨固力大小、 錨索長度和施工場地等因素。錨索材料應(yīng)按設(shè)計要求選取符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品，當(dāng)使用非國家標(biāo)準(zhǔn)的材料時， 應(yīng)對材料的性能進(jìn)行充分論證，并出具相應(yīng)的技術(shù)鑒定材料。使用的錨索材料必須有出廠質(zhì)量證明書和標(biāo)牌外，還應(yīng)對其性能進(jìn)行抽樣檢驗，包括外觀和力學(xué)性能兩方面。第4頁共15頁水泥用強(qiáng)度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥， 并有出場合格證； 水用 pH值小于 4 的水；所用的化學(xué)添加劑必須有出場合格證。6. 操作要點7.1邊坡修整邊坡開挖必須按設(shè)計要求分層分級開

7、挖, 嚴(yán)格做到開挖一級支護(hù)一級 , 上一級未支護(hù)完 , 不得開挖下一級 , 避免邊坡暴露時間過長, 造成新的危害。對具有特殊變形跡象的邊坡開挖, 可采用分段跳挖或兩側(cè)向中間推進(jìn)開挖的方式并同步進(jìn)行支擋。在開挖過程中要根據(jù)鉆機(jī)特點確定土方開挖深度和開挖工作面，一般挖土至預(yù)應(yīng)力錨索標(biāo)高以下 500mm，留出的工作面寬度不小于 7m。每層土體開挖后的樁面配置 6.5250mm的雙向鋼筋網(wǎng)，并噴涂混凝噴，在涂過程中要保證預(yù)應(yīng)力錨索所在位置的混凝土面平整堅固，并滿足局部抗壓要求。 該過程應(yīng)在土方開挖后隨即進(jìn)行，防止樁間土坍塌。7.2孔位放線按照設(shè)計要求采用拉線尺量，結(jié)合水準(zhǔn)儀測量放線。并用油漆標(biāo)記確定，

8、確定錨孔位置?？孜蛔鴺?biāo)誤差不得大于100mm。具體位置詳見下圖第5頁共15頁7.3造孔搭設(shè)鋼管腳手架，腳手架的平臺位置與鉆孔位置對應(yīng)，鋼管腳手架的橫桿與縱桿之間利用斜桿加固，然后鋪設(shè)厚木板形成鉆機(jī)操作平臺。要求腳手架在平臺和坡面上的受力點打入地層不小于20cm，同時所有的扣件牢固連接。造孔的孔深、孔徑均不得小于設(shè)計值，鉆孔的傾角、方位角應(yīng)符合設(shè)計要求。其允許誤差值如下：（ l ）有效孔深的超深不得大于 20cm；（ 2）機(jī)械式錨固段的超徑不得大于孔徑的3，最大不得大于5mm；（3）孔斜誤差不得大于3；凡有特殊要求時其孔斜誤差不宜大于 08；（4）孔徑不得小于設(shè)計孔徑的10mm；鉆機(jī)嚴(yán)格按照設(shè)計

9、孔位傾角和方位角準(zhǔn)確就位，并用測角工具控制角度，當(dāng)鉆進(jìn)200mm300mm后應(yīng)校正角度，鉆機(jī)在鉆孔過程中應(yīng)做到“正、平、穩(wěn)、固” ，鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)的推力和扭矩要適當(dāng)以便在出現(xiàn)卡鉆是能夠有足夠的力量進(jìn)行處理。鉆孔后要反復(fù)提插孔內(nèi)鉆桿，并用水沖洗直至出清水，再接下一節(jié)鉆桿，為了使錨固端發(fā)揮最大的錨固作用， 孔壁不得塌陷和松動， 否則會影響拉桿的安放和錨索的承載力。當(dāng)土層易坍塌時，應(yīng)加快成孔速度，必要時下套管護(hù)壁。鉆孔過程中既要注意地下隱蔽物安全，又要防止鉆進(jìn)過程中鉆到第6頁共15頁地下電纜等物的不安全因素， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錨孔地層出現(xiàn)異常情況要及時向上匯報，經(jīng)分析查明后方可繼續(xù)。鉆孔必須采用清水，不能采用

10、泥漿及渾濁泥水清孔，否則因泥漿附著于鉆孔孔壁起隔離作用，使水泥漿無法滲入周圍土體中，使水泥漿與孔壁間的摩擦力減小。7.4錨索制作安裝鋼絞線下料長度計算公式：L=a+b+cL鋼絞線下料長度 ,mm;a鋼絞線設(shè)計長度 ,mm;b外錨頭厚度， mm；c錨具長度（墊板、千斤頂） ，mm；下料時鋼絞線的切割應(yīng)采用砂輪切割機(jī)，禁止用電焊或氣割，以免鋼絞線頭松散及鋼絞線受熱損傷而降低抗拉強(qiáng)度。為保證鋼絞線在孔中處于居中位置，防止自由段產(chǎn)生過大的撓度和插入鉆孔時不攪動孔壁并保證鋼絞線有足夠的保護(hù)層，應(yīng)沿沿鋼絞線間距 1.5m 套上隔離支架和對中支架，并用鉛絲綁扎牢固，在綁扎過程中鋼絞線要順直，不要歪扭，更不要

11、出現(xiàn)相互交錯的現(xiàn)象。注漿管居中放置前端距錨索端頭500mm，并在注漿管前端開設(shè)兩對注漿孔。鋼絞線前端套上導(dǎo)向帽， 并導(dǎo)向帽牢固的固定在鋼絞線上。錨索自由段涂防銹漆兩道并用塑料波紋管包裹，兩端用膠帶密封防止時水泥漿液滲入自由段的塑料波紋管內(nèi)。要求組裝的錨索整體性好， 每根鋼絞第7頁共15頁線上無傷痕，搬運過程中不走形錯位，注漿管暢通，錨固段鋼絞線無油污。最后在錨索上編號以便對號入孔。錨索主要配件示意圖a)導(dǎo)向帽；b）隔離支架；c）對中支架錨束制作所采用的隔離架、支撐環(huán)裝置及綁扎方式均不得妨礙張拉與灌漿的施工操作。 對中支架必須保證鋼絞線處于居中位置， 鋼絞線四周應(yīng)有足夠的水泥漿保護(hù)層厚度，從而提

12、高錨固力。錨索安裝應(yīng)在鉆孔驗收合格后立即進(jìn)行，安裝時應(yīng)采用人工通過架體送入孔中完成， 注漿管隨錨索綁在一起同時放入孔內(nèi)，放置時要求操作人員均勻用力并按設(shè)計的傾角和方位角平順推進(jìn)，嚴(yán)禁抖動、扭轉(zhuǎn)和串動防止中途散束和卡阻。在錨索推進(jìn)預(yù)定深度后， 檢查注漿管是否暢通。7.5灌漿灌漿的關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、泥漿排出孔外，保證灌漿飽滿密實。注漿水泥應(yīng)有出場材質(zhì)證明書，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定計量拌合均勻，水泥漿水灰比宜采用0.45-0.50的純水泥漿。隨伴隨用，攪拌時間應(yīng)3min，確保攪拌均勻并經(jīng)88mm篩網(wǎng)過濾方可使用。錨索注漿分為常壓注漿和高壓注漿兩個步驟，注漿體強(qiáng)度不低于第8頁共15頁25Mpa。錨索放入孔

13、后半小時內(nèi)應(yīng)進(jìn)行一次常壓注漿，從孔底向上直至孔口溢漿為止， 待漿面下降至一定位置后進(jìn)行補漿，以保證注漿飽滿；二次高壓注漿在一次常壓注漿強(qiáng)度達(dá)到5.0Mpa 后進(jìn)行，且二次注漿漿液冒出孔口方可停止注漿，注漿壓力控制在2.5 5.0Mpa，并在施工中嚴(yán)格記錄水泥用量。注漿完成后，自然養(yǎng)護(hù)不少于7 天，在漿體硬化前，不能承受外力或有外力引起的錨桿移動。若注漿量超過理論注漿量的 3 倍且壓力較小時，應(yīng)及時查明附近是否有地下工程。在注漿過程中還應(yīng)防止注漿壓力過大造成邊坡發(fā)生破壞，所以在注漿前必須進(jìn)行有關(guān)的穩(wěn)定驗算和現(xiàn)場調(diào)查。為給錨索張拉提供依據(jù)，注漿時應(yīng)對預(yù)應(yīng)力錨索的漿液取樣做抗壓試驗，并要求錨索張拉時

14、混凝土強(qiáng)度不得低于設(shè)計強(qiáng)度的 80。 7.6 錨具安裝錨墊板采用 30030020 鋼板，腰梁采用 20a#工字鋼，腰梁與樁間用細(xì)石混凝土填充密實。 安裝應(yīng)保證錨具面與鋼絞線受力方向垂直。7.7張拉鎖定第9頁共15頁預(yù)應(yīng)力張拉前應(yīng)對張拉設(shè)備、壓力表、千斤頂?shù)冗M(jìn)行標(biāo)定，張拉機(jī)具操作人員應(yīng)定人定位持證上崗。錨索承壓墊板應(yīng)平整，錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及鋼絞線同軸線，確保受力均勻。錨索張拉宜在錨固體強(qiáng)度大于 20Mpa并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 80后進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力錨索張拉時應(yīng)分段分區(qū)進(jìn)行，防止臨近錨索相互影響，應(yīng)采用“隔二拉一”或“隔一拉一”的方式進(jìn)行。張拉開始應(yīng)取 10 20的設(shè)

15、計張拉荷載對錨索張拉 12 次，使鋼絞線拉緊各部位接觸緊密， 再進(jìn)行整索張拉。分級加載和整索加載程序在補充差異荷載后分五級按有關(guān)規(guī)范規(guī)定施加，即荷載的 25、50、75、100和 110。最后荷載張拉時應(yīng)維持 10min。預(yù)應(yīng)力卸載后 48h 內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨桿設(shè)計值的 10時，應(yīng)進(jìn)行補償張拉。張拉加載及卸載應(yīng)緩慢平穩(wěn)。張拉過程中應(yīng)采用雙重控制，以壓力表讀數(shù)為主， 伸長值為輔進(jìn)行復(fù)核， 當(dāng)錨索張拉實測伸長值與理論計算伸長值偏差超出10或小于 5時，應(yīng)停機(jī)檢查，待查明原因并采取措施后方可恢復(fù)張拉。張拉過程中如遇預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷裂，夾片出現(xiàn)可視裂紋，千斤頂嚴(yán)重漏油，油泵壓力表反應(yīng)異常等情況

16、，應(yīng)停機(jī)檢查處理。第10頁共15頁張拉過程中發(fā)現(xiàn)有以下幾種情況容易造成張拉失敗，進(jìn)而導(dǎo)致錨索失效。第一種破壞形式是注漿體與地層界面間發(fā)生破壞，這是因為一是注漿壓力難以達(dá)到要求，漿液擴(kuò)散范圍過??； 二是成孔孔壁粗糙程度難以足夠的粘結(jié)力； 三是下錨后注漿不及時造成孔內(nèi)可能發(fā)生坍孔，影響了注漿的質(zhì)量。 第二種破壞形式表現(xiàn)為沿錨索體與注漿體界面破壞，從施工記錄及破壞情況分析來看，原因一是因為無粘結(jié)鋼絞線外包塑皮破壞， 二是因為注漿漿液發(fā)生分層現(xiàn)象。第三種問題是以設(shè)計承載力難以鎖定錨索， 錨頭位移過大； 這種情況主要發(fā)生在錨墊墩坐落于土石交錯地段， 還有一種原因分析后認(rèn)為主要是因為錨固段埋入穩(wěn)定地層中的

17、深度不足所引起。7.8封錨預(yù)應(yīng)力錨索為受力構(gòu)件，外錨頭一旦失效就會前功盡棄，故對外錨頭要加以保護(hù)， 防止產(chǎn)生銹蝕。 一般情況下采用C20細(xì)石混凝土將外錨頭（含鋼墊板）保護(hù)起來。其作法如下：用手提式切割機(jī)把外露鋼絞線切掉，留長為500mm，然后支模，保護(hù)層厚度4 ，最后澆注混凝土。錨索剖面圖第11頁共15頁7. 錨索施工時應(yīng)注意的問題1、由于地質(zhì)原因， 有時預(yù)定的設(shè)計孔位次造孔成功，需要調(diào)整孔位。出現(xiàn)這種情況時，要把廢孔用砂漿注滿，再另行開孔，調(diào)整的角度在 2以內(nèi)。2、鋼絞線在組裝前和組裝后都不要有傷痕，特別要防止電焊燒傷和硬物擊打。3、注漿管進(jìn)入后， 前端被泥土或巖粉堵塞，可用壓縮空氣或高壓水

18、沖管，直到暢通為止。經(jīng)過處理仍然不通，可拔出注漿管在原位另送注漿管，如果送不進(jìn)去，只有有拔出錨索，重新用鉆機(jī)洗孔，再送入錨索。4、在滑動邊坡上施工錨索， 先施工的錨索將首先承受因邊坡滑動產(chǎn)生的張力，當(dāng)張力超過錨索的斷裂強(qiáng)度時，有的鋼絞線可能斷裂，錨具中的卡片飛出， 斷裂點通常在卡片附近。 如果此時多余的鋼絞線尚未切除，可將斷裂錨索處的錨墊板下面的巖土挖除，把錨索切斷，重新從錨環(huán)中穿入短鋼絞線錨索，用鋼絞線對接器把鋼絞線接好，然后再單根張拉，最后把錨墊板挖空處用片石填滿，并向片石中注漿。5、在施工過程中要保護(hù)好已送入的錨索外露端，鋼絞線不能被機(jī)械碾壓，產(chǎn)生變型或破損。8. 試驗與監(jiān)測預(yù)應(yīng)力錨索試

19、驗包括材料試驗，錨索受力性能試驗及驗收試驗。材料試驗分鋼絞線力學(xué)性能試驗、錨具硬度檢查。第12頁共15頁錨索受力性能試驗的條件，所用的錨索、張拉機(jī)具及施工工藝必須與實際工程相同，張拉力值應(yīng)以測力計讀書為準(zhǔn)。驗收試驗按設(shè)計要求隨機(jī)抽樣進(jìn)行，其抽樣數(shù)一般為 5，但不得小于 3 束驗收合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由設(shè)計確定。各項試驗應(yīng)提出實驗報告， 實驗報告的主要內(nèi)容包括： 試驗方法、數(shù)量使用的材料、設(shè)備、儀器、加載過程、伸長值量測，實驗結(jié)果整理分析，并作出試驗結(jié)論。施工期間監(jiān)測工作必須與預(yù)應(yīng)力錨索張拉同步進(jìn)行，及時整理資料，迅速反饋信息，進(jìn)行動態(tài)設(shè)計，調(diào)整施工工藝。按照規(guī)范規(guī)定對基坑、周邊建筑物、道路管線的沉降位移

20、進(jìn)行檢測，在基坑四周設(shè)置水平位移及沉降觀測點， 基坑監(jiān)測必須由專人對監(jiān)測結(jié)果及時進(jìn)行反饋， 發(fā)現(xiàn)異常情況及時通知相關(guān)人員， 并作研究處理。9. 質(zhì)量要求1、鉆孔的孔位、孔深、傾斜度應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證孔位達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求。2、嚴(yán)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(jīng)監(jiān)理工程師驗收簽證的預(yù)應(yīng)力錨索階段產(chǎn)品，不得進(jìn)入下一道工序施工。3、認(rèn)真做好施工記錄， 各道工序施工人員必須經(jīng)培訓(xùn)并經(jīng)考核合格后方可上崗作業(yè)，嚴(yán)禁違章操作。4、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第13頁共15頁不宜超過 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(jié)，以保證張拉的順利進(jìn)行。5、錨索入孔時索體的彎曲半徑必須大于5m。6、自由段內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋宜采用帶塑料套管的雙重防腐，塑料套管材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度， 保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞，具有