第一章-土錨施工

土錨施工施工工藝流程

鉆(擴(kuò))孔安放拉桿灌漿安裝錨頭張拉錨固下層挖土清楚施工地區(qū)的土層分布和各土層的物理力學(xué)特性，這對(duì)于確定錨桿的布置和選擇鉆孔方法等都十分重要。了解地下水中化學(xué)物質(zhì)的成分和含量，以便研究對(duì)錨桿腐蝕的可能性和應(yīng)采取的防腐措施。要查明錨桿施工地區(qū)的地下管線、構(gòu)筑物等的位置和情況，慎重研究錨桿施工對(duì)它們產(chǎn)生的影響。要研究錨桿施工對(duì)鄰近建筑物等的影響，如錨桿的長(zhǎng)度超出建筑紅線應(yīng)得到有關(guān)部門(mén)和單位的批準(zhǔn)或許可。同時(shí)也應(yīng)研究附近的施工（如打樁、降低地下水位、巖石爆破等）對(duì)錨桿施工帶來(lái)的影響。編制錨桿施工組織設(shè)計(jì)，確定施工順序；保證供水、排水和動(dòng)力的需要；制訂機(jī)械進(jìn)場(chǎng)、正常使用和保養(yǎng)維修制度；安排好勞動(dòng)組織和施工進(jìn)度計(jì)劃；施工前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底。1．施工準(zhǔn)備工作鉆孔工藝影響錨桿的承載能力、施工效率和成本。鉆孔的費(fèi)用一般占總費(fèi)用的30%，有時(shí)達(dá)50%。鉆孔要求不擾動(dòng)土體，減少原來(lái)土體內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的變化，盡量不使自重應(yīng)力釋放。2．鉆孔（1）鉆孔機(jī)械我國(guó)目前用的錨桿鉆孔機(jī)械有兩類，一類是從國(guó)外引進(jìn)的錨桿專用鉆機(jī)如德國(guó)的Krupp鉆機(jī)等；另一類是國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)（如北京市機(jī)械施工公司研制的MZ-II型鉆機(jī)）及地質(zhì)鉆機(jī)和工程鉆機(jī)改裝的錨桿鉆機(jī)。（2）鉆孔方法鉆孔方法的選擇主要取決于土質(zhì)和鉆孔機(jī)械。常用的錨桿鉆孔方法有：1）螺旋鉆孔干作業(yè)法當(dāng)錨桿處于地下水位以上，呈非浸水狀態(tài)時(shí)，宜選用不護(hù)壁的螺旋鉆孔干作業(yè)法來(lái)成孔，該法對(duì)粘土、粉質(zhì)粘土、密實(shí)性和穩(wěn)定性較好的砂土等土層都適用。螺旋鉆機(jī)螺旋鉆桿說(shuō)明：用螺旋鉆桿進(jìn)行鉆孔，被鉆削下來(lái)的土屑對(duì)孔壁產(chǎn)生壓力和摩阻力，使土屑順螺旋鉆桿排出孔外。對(duì)于內(nèi)摩擦角大的土，和能形成粗糙孔壁的土，由于鉆削下來(lái)的松動(dòng)土屑與孔壁間的摩阻力大，土屑易于排出，就是在螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速和扭矩相對(duì)較小的情況下，亦能順利地鉆進(jìn)和排土。對(duì)于含水量高、呈軟塑或流動(dòng)狀態(tài)的土，由于鉆削下來(lái)的土屑與孔壁間的摩阻力小，土屑排出就較困難，需要提高螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)速，使土屑能有效地排出。凝聚力大的軟粘土、淤泥質(zhì)粘土等，對(duì)孔壁和螺旋葉片產(chǎn)生較強(qiáng)的附著力，需要較高的扭矩并配合一定的轉(zhuǎn)速才能排出土屑。螺旋鉆孔所用之鉆桿，每節(jié)長(zhǎng)約2~6m。螺旋鉆孔干作業(yè)法缺點(diǎn)是當(dāng)孔洞較長(zhǎng)時(shí)，孔洞易向上彎曲，其原因是鉆孔時(shí)鉆削下來(lái)的土屑沉積在鉆桿下方，造成鉆頭上抬。錨桿施工應(yīng)用較多的一種鉆孔工藝。這種鉆孔方法可以把鉆孔過(guò)程中的鉆進(jìn)、出渣、固壁、清孔等工序一次完成，可以防止坍孔，不留殘土，軟、硬土都能適用。但用此法施工，工地如無(wú)良好的排水系統(tǒng)會(huì)積水多，有時(shí)會(huì)給施工帶來(lái)麻煩。2）壓水鉆進(jìn)成孔法鉆進(jìn)時(shí)壓力水從鉆桿中心流向孔底，在一定水頭壓力（約0.15~0.30MPa）下，水流攜帶鉆削下來(lái)的土屑從鉆桿與孔壁之間的孔隙處排出孔外。鉆進(jìn)時(shí)要不斷供水沖洗（包括接長(zhǎng)鉆桿和暫時(shí)停機(jī)時(shí)），而且要始終保持孔口的水位。待鉆到規(guī)定深度（一般鉆孔深度要大于錨桿長(zhǎng)度0.5~1.0m）后，繼續(xù)用壓力水沖洗殘留在鉆孔中的土屑，直至水流不顯渾濁為止。利用風(fēng)動(dòng)沖擊式潛孔沖擊器成孔，由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。它是利用活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)作定向沖擊，使?jié)摽讻_擊器擠壓土層向前鉆進(jìn)。由于它始終潛入孔底工作，沖擊功在傳遞過(guò)程中損失小，具有成孔效率高、噪音低等特點(diǎn)。3）潛鉆成孔法將鉆桿連接在沖擊器尾部，待達(dá)到預(yù)定深度后，由鉆桿沿鉆機(jī)導(dǎo)向架后退將沖擊器帶出鉆孔。導(dǎo)向架還能控制成孔器成孔的角度。潛鉆成孔法宜用于孔隙率大、含水量較低的土層中。成孔速度快，孔壁光滑而堅(jiān)實(shí)，由于不出土，孔壁無(wú)坍落和堵塞現(xiàn)象。沖擊器有較好的導(dǎo)向作用，成孔亦較直。但是，在含水量較高的土層中，在沖擊器高頻率的沖振下，孔壁土結(jié)構(gòu)易破壞，而且經(jīng)沖擊擠壓后孔壁光滑，如灌漿壓力較低，漿體與孔壁土結(jié)合不緊密，會(huì)影響土層錨桿的錨固能力。錨桿的鉆孔應(yīng)注意的特點(diǎn)和應(yīng)達(dá)到的要求如下：①孔壁要求平直，以便安放鋼拉桿和灌筑水泥漿；②孔壁不得坍陷和松動(dòng)，否則影響鋼拉桿安放和錨桿的承載能力；③鉆孔時(shí)不得使用膨潤(rùn)土循環(huán)泥漿護(hù)壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低錨固體與土壁間的摩阻力。④土層錨桿的鉆孔多數(shù)有一定的傾角，因此孔壁的穩(wěn)定性較差。⑤由于土層錨桿的長(zhǎng)細(xì)比很大，孔洞很長(zhǎng)，保證鉆孔的準(zhǔn)確方向和直線性較困難，易偏斜和彎曲。擴(kuò)孔的方法有4種，即機(jī)械擴(kuò)孔、爆炸擴(kuò)孔、水力擴(kuò)孔和壓漿擴(kuò)孔。機(jī)械擴(kuò)孔需要用專門(mén)的擴(kuò)孔裝置。該擴(kuò)孔裝置是一種擴(kuò)張式刀具置于一魚(yú)雷形裝置中，這種擴(kuò)張式刀具能通過(guò)機(jī)械方法隨著魚(yú)雷式裝置緩慢地旋轉(zhuǎn)而逐漸地張開(kāi)，直到所有切刀都完全張開(kāi)完成擴(kuò)孔錐為止。護(hù)孔裝置上的切刀應(yīng)用機(jī)械方法開(kāi)啟，開(kāi)啟速度由鉆孔人員控制，一般情況下切刀的開(kāi)啟速度要慢些，以保證擴(kuò)孔切削下來(lái)的土屑能及時(shí)排出而不致堵塞在擴(kuò)孔錐內(nèi)。（4）鉆孔的擴(kuò)孔？爆炸擴(kuò)孔是把計(jì)算好的炸藥放入鉆孔內(nèi)引爆，把土向四周擠壓形成球形擴(kuò)大頭。此法一般適用于砂性土，對(duì)粘性土爆炸擴(kuò)大擾動(dòng)大，易使土液化，有時(shí)反而使承載力降低。即使用于砂性土，也要防止擴(kuò)孔坍落。爆炸法擴(kuò)孔在城市中采用要慎重。水力擴(kuò)孔在我國(guó)已成功的用于錨桿施工。用水力擴(kuò)孔，當(dāng)錨桿鉆進(jìn)到錨固段時(shí)，換上水力擴(kuò)孔鉆頭，它是將合金鉆頭的頭端封住，只在中央留一直徑10mm的小孔，而且在鉆頭側(cè)面按1200角、與中心軸線成45°角開(kāi)設(shè)三個(gè)直徑10mm的射水孔。水力擴(kuò)孔時(shí)，保持射水壓力0.5~1.5MPa，鉆進(jìn)速度為0.5m/min，如果鉆進(jìn)速度再減小，鉆孔直徑還可以增大。錨桿用的拉桿，常用的有鋼管、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線。主要根據(jù)錨桿的承載能力和現(xiàn)有材料的情況來(lái)選擇。承載能力較小時(shí)，多用粗鋼筋；承載能力較大時(shí)，多用鋼絞線。3．安放拉桿（1）鋼筋拉桿鋼筋拉桿由一根或數(shù)根粗鋼筋組合而成，如為數(shù)根粗鋼筋則需用綁扎或電焊連接成一體。其長(zhǎng)度應(yīng)按錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度加上張拉長(zhǎng)度。鋼筋拉桿防腐蝕性能好，易于安裝，當(dāng)錨桿承載能力不很大時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選用。對(duì)有自由段的錨桿，鋼筋拉桿的自由段要做好防腐和隔離處理。防腐層施工時(shí)，宜清除拉桿上的鐵銹，再涂一度環(huán)氧防腐漆冷底子油，待其干燥后，再涂一度環(huán)氧玻璃銅（或玻璃聚氨酷預(yù)聚體等），待其固化后，再纏繞兩層聚乙烯塑料薄膜。鋼筋拉桿的防腐，一般是用將防腐系統(tǒng)和隔離系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)的辦法。為了將拉桿安置在鉆孔的中心，防止自由段產(chǎn)生過(guò)大的撓度和插入鉆孔時(shí)不攪動(dòng)土壁；在拉桿表面需設(shè)置定位器（或撐筋環(huán)）。,間距一般為2~2.5m。鋼絲束拉桿的自由段需理順扎緊，然后進(jìn)行防腐處理。防腐方法可用玻璃纖維布纏繞兩層，外面再用粘膠帶纏繞，亦可將鋼絲束拉桿的自由段插入特制護(hù)管內(nèi)，護(hù)管與孔壁間的空隙可與錨固段同時(shí)進(jìn)行灌漿。鋼絲束拉桿的錨固段亦需用定位器，該定位器為撐筋環(huán)，如圖所示。鋼絲束的鋼絲為內(nèi)外兩層，外層鋼絲綁扎在撐筋環(huán)上，撐筋環(huán)的間距為0.5~1.0m，這樣錨固段就形成一連串的菱形，使鋼絲束與錨固體砂漿的接觸面積增大，增強(qiáng)了粘結(jié)力，內(nèi)層鋼絲則從撐筋環(huán)的中間穿過(guò)。（2）鋼絲束拉桿1-錨頭；2-自由段及防腐層；3-錨固體砂漿；4-撐筋環(huán)；5-鋼絲束結(jié)；6-錨固段的外層鋼絲；7-小竹筒灌漿的作用：①形成錨固段，將錨桿錨固在土層中；②防止鋼拉桿腐蝕；③充填土層中的孔隙和裂縫。灌漿的漿液為水泥砂漿（細(xì)砂）或水泥漿。由于氯化物會(huì)引起鋼拉桿腐蝕，因此其含量不應(yīng)超過(guò)水泥重的0.1%。由于水泥水化時(shí)會(huì)生成SO3，所以硫酸鹽的含量不應(yīng)超過(guò)水泥重的4%。我國(guó)多用普通硅酸鹽水泥，有些工程為了早強(qiáng)、抗凍和抗收縮，曾使用過(guò)硫鋁酸鹽水泥。拌合水泥漿或水泥砂漿所用的水，一般應(yīng)避免采用含高濃度氯化物的水，因?yàn)樗鼤?huì)加速鋼拉桿的腐蝕。若對(duì)水質(zhì)有疑問(wèn)，應(yīng)事先進(jìn)行化驗(yàn)。4．壓力灌漿第一次灌漿是灌筑水泥砂漿，利用普通的單缸活塞式壓漿機(jī)，其壓力為0.3~0.5MPa，流量為100L/min。第一次灌漿量根據(jù)孔徑和錨固段的長(zhǎng)度而定。第一次灌漿后把灌漿管拔出，可以重復(fù)使用。待第一次灌筑的漿液強(qiáng)度達(dá)到5MPa后，進(jìn)行第二次灌漿，利用BW200-40/50型等泥漿泵，控制壓力為2.5~5.0MPa左右，要穩(wěn)壓2min，漿液沖破第一次灌漿體，向錨固體與土的接觸面之間擴(kuò)散，使錨固體直徑擴(kuò)大（圖6-