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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2008-02-20

海南商业广场营业楼锚杆施工

关键字：锚杆施工，钻孔，注浆，锚锁张拉
　　海南商业广场基坑位于海口市中心区，东面有海台大厦、四层办公楼，西面临南宝路，北面临海秀路，南面较空。
　　基坑开挖深度10m，长153m，宽77m。土层力学指标如表1所示。

　　基坑护壁采用桩、锚结构，旋喷桩封水。大体上分四个单元，设计参数如表2所示。

　　基坑四周设有高压旋喷止水桩，桩径Φ650mm，桩长13.5m。
　　锚索孔径Φ130mm，角度20°，东面锚索距地面高度分别为3.1m，6.1m，4.1m，6.6m；南、西、北三面锚索距地面高度分别为3.1m，6.1m。
　　一、锚杆施工
　　1．锚杆施工流程
　　确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚索→一次注浆→二次补浆→施工锚索腰梁→张拉→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护。
　　2．确定孔位
　　钻孔位置直接影响锚杆的安装质量和力学效果，因此，钻孔前应由技术人员按设计要求定出孔位，标注醒目的标志，不可由钻机机长目测定位。
　　3．调整钻杆角度
　　钻孔就位后，由机长调整钻杆钻进角度，并经现场技术人员用量角仪检查合格后，才可正式开钻。另外，要特别注意检查钻杆左右倾斜度。因本工程第一道锚杆均为一桩一锚，水平间距才1米，钻孔过大的左右倾斜度会导致相邻两根锚杆锚固体的间距变小，出现应力集中，影响锚固效果，入射角允许偏差±2°。
　　4．钻孔
　　因本工程地质较复杂，锚杆通过旋喷桩、粘土及砂土，通过旋喷桩、粘土层时容易堵管，而通过砂土时极容易塌孔。经比较，采用等同锚杆直径的套管跟进，压水钻进的方法钻孔，钻进时压力水从钻管流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，包括接长钻管和暂时停机，而且要始终保持孔口水位，若发现不能压水进去，说明已堵管，应拔出钻管，把粘土塞取出，再继续钻进。待钻进至规定深度（钻孔深度大于锚杆长度0.5m），钻机继续旋转，并压水冲洗残留在孔中的土屑，直到流出的水不浑浊为止。此时应安插锚索，并立即注浆。
　　5．锚索的制作与安装
　　（1）每根钢铰线的下料长度＝锚杆设计长度＋腰梁的宽度＋锚索张拉时端部最小长度（与选用的千斤顶有关）。
　　本工程为：下料长度＝锚杆设计长度＋1.1m。
　　（2）钢铰线自由段部分应满涂黄油，并套入塑料管，两端绑牢，以保证自由段的钢铰线能伸缩自由。
　　（3）捆扎钢铰线隔离架沿锚杆长度方向每隔1.5m设置一个。
　　（4）锚索的安插
　　锚索加工完成，经检查合格后，安装前小心运至孔口。入孔前将4"镀锌管（作注浆管）平行并入一起，然后将锚索与注浆管同步送入孔内，直到孔口外端剩1.1m为止。如发现锚索安插人管内困难，说明钻管内有粘土堵管，不要再继续用力插入，使钢铰线与隔离架松散，而应把钻管拔出，清除出钻孔内的粘土，重新在厚位钻孔到位。
　　6．注浆
　　（1）本工程采用边注浆边拔管的注浆方法，拔管比注浆迟后不小于5m。
　　（2）采用425。普通硅酸盐水泥配制水泥浆，水灰比控制在0.4～0.45，注浆压力控制在0.4～0.6Mpa，直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出，注浆管不拔。
　　（3）接着用水泥袋湿粘土加钢板封口，并严密堵实，以0.4～0.6Mpa稳压注浆5分钟，才拔出注浆管。
　　（4）注浆量要大于其理论计算量的1.2倍。本工程所有锚杆的注浆量均大于1.25倍。
　　7．锚索张拉与锁定
　　（1）张拉前首先处理好腰梁表面锚索孔口使其平整，避免张拉应力集中，加垫－200×200×8的钢板，用60KN的拉力进行预拉。
　　（2）张拉时，锚固体的强度应达到l5Mpa（以试块试压为依据）。
　　（3）考虑到设计要求张拉荷载要达到设计拉力，而锁定荷载为设计拉力的85%，因此张拉时的锚头处不放锁片，张拉荷载达设计拉力后，卸荷到0，再锚头安插锁片，才张拉到锁定荷载。
　　（4）张拉过程中，按照设计要求张拉荷载分级及观测时间进行，每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。当张拉等级达到设计拉力时，保持10分钟（砂土）至15分钟（粘性土，在观测时间内测读锚头位移）3次，每次测读位移值不大于1mm才算变位趋于稳定，否则继续观察其变位趋于稳定方可。
　　（5）考虑到相邻锚杆的水平间距才1m，锚杆张拉对邻近锚杆有影响，因此本工程采用"跳张法"的张拉顺序进行张拉。
　　二、钻杆施工引起地面塌陷的分析
　　第一排锚杆钻孔时，出现有涌水、涌砂、孔口塌孔，引起地面塌陷。分析认为，以下几点是主要原因：
　　（1）坑内降水，坑外封水，使坑外水位明显高于坑内水位，坑外砂土本身饱和水易流动所引起。在锚杆施工过程中，我们发现这个问题后，曾要求建设方及监理方同意在基坑南边设置5个坑外降水井（因南边距建筑物约有40m），不被采纳。
　　（2）第一排锚索孔口在人工填砂与淤泥质粘土层交界面处，因人工填砂层，结构松散，未完成自重固结，而且滞水，淤泥质粘土透水性差，使其交界面水量较丰富，导致钻孔时涌水、涌砂，孔口塌孔，给施工中造成一定的困难。碰到这个问题后，建议设计院把第一排锚索孔口标高降低0.3m，设计院有关人员经现场观察后，采纳我方意见。
　　（3）边注浆边拔管的注浆工艺加剧了涌砂现象。从地层结构可知，锚索孔均穿过粘土层，钻孔时极容易被粘土塞堵管，为实现边注浆边拔管的注浆工艺，有时须把第一次钻进后将钻管拔出处理掉钻管内的粘土塞，然后进行二次钻进。两次钻进使孔壁受到重复扰动，增加了涌砂的机会。
　　（4）锚索孔直径较大（Φ130mm），在砂层中不易成孔，塌孔、涌砂也会引起地面塌陷。
　　三、对桩锚支护结构设计的讨论
　　桩锚结构中桩是抗弯构件，锚索是抗拉构件。桩是基坑开挖前设置的，锚索是在基坑开挖过程中设置的。基坑是分层开挖形成的，随着开挖的进行，坑壁土体产生应力重新分布，支护结构与土体相互作用，因此护壁设计必须考虑开挖过程、空间、时间效应。
　　1．设置第一排锚索
　　要决定的问题主要有两方面：锚索位置和锚索锚固力。锚索距地表高度应大于Hc，小于Hk。这里Hc是土体自稳高度，Hk是护壁桩极限抗弯高度。另外也应考虑桩顶最大位移值及土层分布情况，尽可能把锚索孔口位置设在不易涌水、涌砂，孔口塌孔处。
　　2．锚索自由段和锚固段的作法来源于极限平衡理论。锚索在滑动面以内部分称自由段，滑动面以外部分称锚固段。自由段的作用是传递预应力，锚固段的作用是承担预应力。近年来基坑边坡稳定分析多采用朗肯力学模型，其滑动面与水平夹角β＝45°＋Φ/2。对于海南商业广场基坑Φ角取加权平均值求得β＝51°，由此求得东、南、西、北四面锚索自由段长度列于表3。假定Φ=0，按圆弧滑动面求得的自由段长度也列于表3。从表3可以看出：自由段长度设计值比朗肯值大5－7.5m，比圆弧面值大3.5－6.5m。
　　从造价上讲，自由段过长是多余的浪费。从技术上讲咱由段过长反而增加护壁桩桩顶位移。

　　3．锁定荷载的确定
　　原设计规定：锚索预应力张拉到设计值后，在观测时间内观察锚固位移趋于稳定时，可锁定。下面经南面（2号桩）第一排锚索为例进行分析。自由段长9m，锚固力P＝287.3kn，安全系数1.5，锚索钢铰线拙模量E＝l.94×102KN/mm2，强度标准值为1860KNmm2，截面面积S＝140mm2×3。
　　计算分析：
　　若锚索张拉锁定后下层土开挖引起外锚头产生2cm水平位移，由上述数据求得锚头水平位移使锚索产生的附加应力为：

　　结论：一排锚索锁定荷载达到设计值是不科学的。应考虑到开挖时土体应力释放引变形而导致的附加应力，一排锚索锁定荷载为设计值的85%左右较为合理。我们建议，设计院采纳。
　　4．锚索孔直径的选择
　　近年来海口施工的锚索孔径都为Ф1l0mm，唯独海南商业广场设计成Ф130mm-Ф150mm。同在海秀路上相距200－400m远的绿岛大厦基坑锚索、新世纪大厦基坑锚索均设计面Ф110的孔径都已成功（三个基坑的地质条件相似，开挖深度接近，锚固力属于同一量级）。
　　会审图纸时我们曾提出：孔径采用Ф130mm－Ф150mm，在砂层不易成孔，会导致塌孔，涌砂引起地面塌陷。当时设计院没有听取这种意见，后来在施工中发现有多个钻孔涌砂后，才把Ф150mm孔径改为Ф130mm实践证明砂层中确实不易成孔，塌孔涌砂严重引起地面下沉、塌陷。土体被扰动后较大范围土体应力重新分布从而增大了土体位移。
　　以上事实说明，当锚固力不太大时应尽量避免采用大孔径锚杆。
　　本工程基坑支护结构锚杆有752根，总长15023m，抽查42根锚杆进行抗拔力检验，全部合格。
　　在预应力张拉中发现有两根锚杆抗拔力达不到设计拉力值，合格率达99.7%。
　　经过几个月的地下室施工，现已完成二层地下室主体工程，基坑支护结构稳定，护壁桩顶最大水平位移为65mm，附近建筑物未发现有变形成裂缝。只是基坑四周附近地面有下沉、塌陷。
　　我们认为在深基坑支护结构的设计与施工，能按CSC工法的方法与思想来进行，即把设计与施工综合成一个整体来考虑，会取得更好的效果。