预应力锚索技术在某高住楼施工应用分析

2014-01-28广东省第四建筑工程公司许珂

中国建设信息化 2014年17期

关键词：腰梁杆体成孔

文｜广东省第四建筑工程公司许珂

1.工程概况

某高层建筑商住楼1、2栋工程位于市区繁华路段，总建筑面积约40392m2，总高度为101.5米，地上为29层，地下室2层。结构体系为框支剪力墙结构，基础采用人工挖孔桩。地下室基坑周边总长约480米，呈“L”形，面积约10435m2。

2.基坑支护概况

本基坑采用人工挖孔桩排桩加预应力锚索构成支护体系，局部位置采用两级放坡加钢管土钉作支护，止水帷幕采用水泥搅拌桩，布置于人工挖孔桩两侧，人工挖孔桩上部采用钢筋混凝土冠梁。

场地现土面标高约为-0.5m，地下室底板底标高为-8.9m，基坑土方拟开挖至-8.9m。

（1）人工挖孔桩

人工挖孔桩桩径为Φ1200，间距为1600mm，桩共约为288条，桩身砼强度等级为C25，护壁厚度为200mm，护壁砼强度等级为C20，桩长约为16～20m，桩入岩深度按不同的工况而异，具体为：

工况1：人工挖孔桩长为进入强风化岩2m，且最小嵌固深度6m；

工况2：人工挖孔桩长为进入强全化岩3m，且最小嵌固深度8m，或进入强风化岩2m，且最小嵌固深度8m；

工况3：人工挖孔桩长为进入粉质粘土层4m，且最小嵌固深度8m，或进入强风化岩2m，且最小嵌固深度7m；

工况4：人工挖孔桩长为进入强风化岩2m，且最小嵌固深度6m；

工况5：人工挖孔桩长为进入强风化岩2m，且最小嵌固深度6m。

（2）深层水泥搅拌桩

搅拌桩桩径为Φ500，横向搭接150mm，总共约2851根，要求穿过砂层，进入残积土不小于1m，长约7～14m。采用喷浆工艺，要求四喷四搅，固化剂采用32.5R普硅水泥。水灰比0.5～0.6；搅拌桩水泥掺入量不低于14%。

（3）锚杆

预应力锚索设置于-3.0m位置，由支护桩之间穿过，预应力锚索（YM1、YM2、YM4、YM5）采用4φS15.2(1×7)钢绞线，用钻机成孔，成孔直径为130，倾角25°，水平间距1.6m。浆液采用水灰比为0.45～0.50的32.5R水泥净浆，浆体强度要求大于20Mpa；

自由段长度为3.5m～6.0m；锚固长度为27～30.5m，具体按不同工况而变化。

（4）冠梁、腰梁、拉梁

冠梁尺寸为1600×600mm、1600X1100mm两种，冠梁砼强度为C25，梁面标高为-0.5；

腰梁设置于锚杆位置，呈不规则四边形，其砼强度为C25；

拉梁位于基坑北面，与隔壁基坑冠梁相连接，水平间距为4800mm，梁截面为1000×600mm，梁底平冠梁底，梁面标高为-0.9，砼强度为C25。

（5）土钉护坡

局部二级放坡中第一级放坡高度为4m，宽为6m，第二级放坡高度为4.4m，宽为6.6m，坡度均为1:1.5，两级放坡中间平台宽度为2m。

坡面采用钢花管土钉，钢花管直径为Φ48，打入深度分为12m（布置在第一级）、6m(布置在第二级)两种。钢花管采用压密注浆工艺，全长灌注水灰比为0.45～0.5的32.5R水泥净浆。坡面绑扎φ8@200×200钢筋网，面喷100厚C20混凝土。

3 预应力锚索施工方法

3.1 预应力锚索（YM1、YM2、YM4、YM5）采用4φS15.2(1×7)钢绞线，用钻机成孔，成孔直径为130，倾角25°，水平间距1.6m。浆液采用水灰比为0.45～0.50的32.5R水泥净浆，浆体强度要求大于20Mpa；

3.2 预应力锚索：YM1,L=32.5 m，自由长度5.5 m，锚固段长度27.0 m；YM2，L=36.5 m，自由长度6.0 m，锚固段长度30.5 m；YM4,L=30.0 m，自由长度5.5 m，锚固段长度24.5 m；YM5，L=35.0 m，自由长度3.5 m，锚固长度29.5 m。锚索注浆采用二次注浆，第一次注浆采用底部注浆工艺，注浆压力0.5Mpa，每二次注浆采用劈裂注浆工艺，在第一次注浆初凝后进行，注浆压力2Mpa。

4、施工及技术措施

4.1 基本拉拨试验

锚杆在施工前，选取3～5根锚杆进行钻孔、注浆、张拉与锁定，做基本拉拨试验，以确定土钉的各项参数，通过拉拨试验，对原设计进行复核，报告设计人员及监理工程师，确定具体施工工艺和参数。

4.2 锚杆施工工艺

锚杆施工工艺包括定位放样、钻机就位、成孔、锚杆制作、安放锚杆、注浆、二次注浆、腰梁制作、张拉锁定等工序。

4.3 预应力锚索及腰梁制作

1）制作前要认真检查原材料型号、品种、规格及其主要技术性能是否符合设计要求。

2）钢绞线应除油污、除锈，严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于500mm.

3）钢绞线按一定规律平直排列，按锚索大样图进行排列，沿杆体轴线方向每隔2.0m设置一个隔离架(托架)，托架尺寸应符合设计要求，杆体的保护层要确保大于或等于2cm。捆扎牢固预应力筋(包括注浆管、托架)。

4）自由段钢绞线要清除其表面污物，并涂刷防腐涂料套上聚乙烯塑料管。锚固段的钢绞线要清除其表面油脂污物。预应力锚索每隔2m中至中安放好定位支架。塑料管管口要进行密封并用铅丝绑紧。

5）止浆密封装置采用止浆袋应设置在自由段与锚固段的分界处，密封袋两端应牢固绑扎在锚杆上。

6）预应力锚索采用高强低松弛钢绞线，强度设计值为1320 MPa。

7）预应力锚索制作长度按设计长度令增加1.5 m张拉段。

8）钢筋混凝土腰梁在-3.0m标高处设置一道，混凝土强度等级C25腰梁成型采用胶合板模板。

9）预应力锚索和腰梁制作要求按设计支护结构大样图。

4.4 锚杆成孔

1）按设计要求定位开孔，根据地质条件和使用要求选用XY-100钻机成孔，钻孔直径为φ130，锚杆与水平面夹角为25。

2）钻孔采用压水钻进成孔法。其特点是在成孔过程中的钻进、出渣、固壁、清孔等工序一次完成，同时可以防止塌孔。

3）钻机放置好后，要对钻杆的倾斜角度进行调整，如需要在软粘土成孔时，应用套管钻进，否则要在钻孔孔口处放入1～2m的护壁套管。

4）在沙性层，孔位处于地下水位以下钻孔时，为防止水、沙向外涌出，造成继续钻进困难或其它危害，要在孔口采取止水措施和采用快速钻进，入岩后再冲洗。

5）钻孔要求孔壁平直，不得坍塌松动；不得使用膨润土循环泥浆护壁。

6）锚杆钻孔桩完成后，经监理检查签认后应及时安放锚杆，注浆锚固，以防塌孔。

4.5 预应力锚索安放要点

1）确保杆体的质量符合要求后，才能把杆体放入钻孔，杆体放入时要保证钻孔清理干净。

2）杆体安放时，要保证其平直，注浆管应与锚杆一同放入钻孔内，确保杆体放入角度与钻孔角度一致。

3）杆体插入孔内，安放时用力要匀，锚索安放长度要与钻孔深度相一致。深度要大于或等锚杆长度的95%。

4）预应力锚索安放前自由段钢绞线要清除其表面污物，并涂刷防腐涂料套上聚乙烯塑料管。锚固段的钢绞线要清除其表面油脂污物。预应力锚索每隔2m中至中安放好定位支架。

4.6 预应力锚孔压力注浆

1）预应力锚索采用二次注浆工艺，第一次注浆采用底部注浆工艺，注浆压力0.5MPa ，第二次注浆采用劈裂注浆工艺，注浆压力2.0Mpa，注浆水灰比0.45～ 0.50。

2）二次注浆方法：在锚孔内同时装入两根注浆管，注浆管采用3/4in涂锌铁管制成。两根注浆管分别用于第一次注浆和第二次注浆。第一次注浆管安装位置距锚索底端500mm，管底出口处用黑胶布封住，防止沉放时管口进土。第二次注浆用管安装位置距锚索底端1000mm，管底出口处也用黑胶布封住，防止沉放时管口进土，同时从管端底部500mm处开始向上每隔2000左右做1000mm长的花管段，花管钻φ8出浆孔眼，每隔300～400交错环向1200布置，花管段用黑胶布封住孔眼。

3）第一次注浆是采取灌筑纯水泥浆，水灰比为0.45～0.50，水泥为普硅32.5R，注浆压力0.5MPa。第一次常压注浆作业从孔底开始，直至孔口溢出浆液。第一次常压注浆完，可把注浆管拔出，重复使用。

4）二次压力注浆材料采用纯水泥浆，第二次注浆，应在一次注浆形成的水泥结合体初凝后进行。二次注浆压力2.0MPa,注浆完后要稳压2min.注浆水灰比0.45～0.50，水泥为普硅32.5R。

5）水泥浆在硬化或凝固过程中，产生于缩或收缩缝，保证浆体与周围土体的紧密结合，应加入一定量的膨胀剂和早强剂，须搅拌均匀与随拌随用。一次拌和的水泥浆应在初凝前用完。本工程注浆体强度等级≥20 MPa。