1、前言
土层锚杆在80年代用于高层建筑深基坑支护,一般压力灌注浆较多,也有二次灌浆及压力灌浆的,锚筋从粗钢筋发展到钢绞线,从一层锚杆到深坑四层锚杆,已制定了行业规范。目前土层锚杆的应用已较普遍,并且都为预应力锚杆。
2、土层锚杆施工
2.1 施工工艺
2.1.1 锚杆施工顺序
场地须先挖土后按钻孔、插入钢筋或钢绞线、灌浆、养护、安装锚头预应力张拉、挖土的顺序施工,并循环进行第二层、三层施工。
2.1.2 工艺流程
(1)干作业:干作业的工艺流程是(按机械公司自制钻杆):施工准备→移机就位→校正孔位调整角度→钻孔→接螺旋钻杆,继续钻孔到预定深度→退螺旋钻杆→插放钢筋或钢绞线→插入注浆管→灌水泥浆→养护→上腰梁及锚头(若地下连续墙或桩顶圈梁则不需腰梁)→预应力张拉→锁紧螺栓或楔片→锚杆施工完继续挖土;
(2)湿作业:湿作业的工序中增加用水冲钻入,采用内外套管钻进并拔出,在有地下水,有卵石、岩石的情况下施工便利。其工艺流程系按krupp公司钻机施工。
湿作业工艺流程为:施工准备→移机就位→安钻杆校正孔位调整倾角→打开水源→钻孔→反复提内钻杆冲洗→接内套管钻杆及外套管→继续钻进→反复提内钻杆冲洗到预定深度→反复提内钻杆冲洗至孔内出清水→停水→拔内钻杆(按节拔出)→插放钢绞线束及注桨管→灌浆→用拔管机拔外套管(按节拔出),二次灌浆→养护→安装腰梁→安锚头锚具→预应力张拉→楔片锁紧→锚杆完后挖土。
2.2 施工要点
2.2.1 施工前的准备工作
施工前除做好锚杆施工分项组织设计外,还应做好以下工作:
(1)与挖土方作业配合,使挖方作业面低于锚杆头标高50~60mm,并平整好锚杆操作范围内的场地,以便于钻孔机施工;
(2)采用湿作业施工时,要挖好排水沟、沉淀池、集水坑,准备好潜水泵.使成孔时排出的泥水通过排水沟到沉淀池,再入集水坑用水泵抽出,同时准备好钻孔用水;
(3)其他难备,包括电源、注浆机泵、注浆管钢索、腰梁、预应力张拉设备等。
2.2.2 钻孔
(1)钻孔前按设计及土层定出孔位作出标记;
(2)锚杆水平方向孔距误差不大于50mm,垂直方向孔距误差不大于100mm钻孔底部偏斜尺寸,不大于长度的3%,可用钻孔测斜仪控制钻孔方向;
(3)湿作业成孔:先启动水泵,注水钻进,并根据地质条件控制钻进速度,每节钻杆在接杆前,一定要反复冲洗外套管内的泥水,直到清水溢出。接外套管时要停止供水,把丝扣处泥砂清除干净,抹上少量黄油,要保证接的套管与原有套管在同一轴线上。钻进过程中随时注意速度。
(4)干作业成孔:要随时注意钻进速度,避免“别钻杆”,应把土充分倒出后再拔钻杆,以减少孔内虚土,方便拔杆。
2.3 多股钢绞线的锚索制作
国内常用钢绞线锚索,7φ5及7φ4其力学强度为:7φ5,a=138mm2,标准强度l470n/mm2设计强度1000n/mm2;7φ4,a=88mm2,标准强度1570n/mm2,设计强度l070n/mm2。钢绞线的制作是通过分割器(隔离件)组成,其距离为1.0~1.5m,一般钢绞线由3,5,7,9根成索。
2.4 灌浆
(1)灌浆材料用325号以上的水泥,水灰比0.45~0.55。如用砂浆,则配合比1:1~1:2砂粒不大于2m,砂浆仅用于一次注浆,锚固体的强度等级不宜低于m10;
(2)水泥浆或砂浆搅拌后用2.5~5.0mpa的压力泵以耐高压塑料管,将水泥浆注入钻孔内;
(3)湿作业有外套管留在孔内的,注浆后用液压拔管器拔外套管。拔外管时要保证拔管器油缸与外套管同心,如不合适,应在液压缸前用方木垫平垫实,使液压缸卡住下一节套管,保证卡住后,再慢慢开丝扣;
(4)如需在锚固段采用压力灌浆,则在外套管口戴上灌浆帽进行压力灌浆,第一节从0.3~0.5mpa,以后逐渐加大压力到2~3mpa。
2.5 预应力张拉
锚固体养护一般达到水泥砂浆强度的70%值,可以进行预应力张拉。
(1)为避免相邻锚杆张拉的应力损失,可采用“跳张法”即隔1拉1的方法;(2)正式张拉前,应取设计拉力的10%~20%,对锚杆预张1~2次,使各部位接触紧密,杆体与土层紧密,产生初剪;(3)正式张拉宜分级加载,每级加载后恒载3min记录伸长值。
2.6 腰梁设计与安装
(1)腰梁设计:腰梁是传力结构,将锚头的轴拉力传到桩上,分成水平力及垂直力。腰梁设计要充分考虑支护结构特点、材料、锚杆倾角、锚杆的垂直分力以及结构型式。一种是垂直分力较小,采用工字钢组合箱型直梁式,通过腰梁托板承受垂宣分力,制作简单,拆装方便。另一种倾角较大垂直分力大,腰梁需承受较大的复合力矩,采用直梁式无法承受,为此设计异形支承座板,其特点是组合工字钢斜梁,承受轴压力,充分发挥工字组合梁的特点。垂直分力由异形钢板承受,结构受力合理,节约钢材,加工简单。
(2)腰梁加工及安装:腰梁的加工安装要保证异形支承板承压面在一条直线上,才能使梁受力均匀。护坡桩施工过程中,各桩偏差大,不可能在同一平面上,有时甚至偏差较大,必须在腰梁安装中予以调整。方法是:在现场测量桩的偏差,在现场加工异形支撑板,进行调整,使腰梁承压面在同一平面上,对锚杆点也同样进行标高实测,找出最大偏差和平均值,用腰梁的两根工字钢间距进行调整。
直接安装法:把工字钢按设计要求放置在挡土桩上,用枕木垫平,然后焊缀板组成箱梁,其特点是安装方便省事。但后焊缀板不能通焊立缝,不易保证质量。组装成梁后整体吊装法:在现场基坑上面将梁分段组装焊接,再运到坑内整体吊装安装。
3、结语
土层锚杆技术目前已经相当成熟,但根据具体的工程状况进行改进还是有必要的,因此,在实际施工中大家要注意施工中的细节,随时改进施工技术,保证工程质量。