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预应力锚索护壁桩在深基坑支护锚索中的应用

科技成果蚵究旅告 孩系力鴒索護嗖旅在深I坑支护锚索十 的雇用 同螵集宏遍工裡遗锬殯限责住公司 工O一四序工用 预应力锚索护壁桩在深基坑支护锚索中的应用 一、立项原洇及背景 我国近几年城市发展迅速，地面建筑建设速度快但部分城市内旧有建筑 物多，新建建筑物与旧奋建筑、城市道路距离短、地下室成为新建建筑的“标配”、 旧有防空洞的处理等这些因素使得“毗邻而建”成为常态，为了尽可能使得旧 有建筑得到保护城市交通鈈受中断，同时增加施工场地护壁桩加预应力锚索 正越来越多的应用于施工实践。 同煤集闭老年人学教学楼工程是该型工程的典型案例该工程坐落于同煤集 团老年大学院内，占地面积593.7 m2建筑面积地下一层，层高为 4. 2米地上三层局部四层，建筑物总高度为18. 95米建筑结构形式为框架结 构，基础采用柱下独立基础墙体基础为钢筋混凝土条形基础，本工程基础下为 湿陷性黄土层为消除地基湿陷，将基底下3米嘚粉土全部挖除然后用37灰土 分层夯实回填遇防空洞须局部挖除，基底K设100厚C15素混凝土垫层本工 程基础为深基础，坑底设计标高为-8. 8米遇囿防空洞吋，可达-10. 8米 拟新建建筑物北侧为一处民房，影响不大南侧、东侧紧邻老年大学旧教 学楼，西侧为通往同煤总医院的交通主干噵若按不支护锚索，高宽比10. 75放坡 开挖则拟新建建筑物基坑开挖后，南侧、东侧建筑物西侧公路均须拆除。为 避免破坏旧有建筑物和噵路必须采取支护锚索措施，而单独使用预应力锚杆或护壁 桩均无法满足施工要求现决定采用人挖孔护壁桩加预应力锚索进行支护锚索。护壁 桩分布于东、南、丙三面护壁桩桩底标高为-12. 000m,桩径为800,间距1.6 米，共64根桩身、冠梁混凝土强度等级为C30。锚索分为两排分别设置于 -4.5米和-6. 5米，每套锚索采用2X 1086钢绞线长度为15米，锚孔孔径为 150mm,倾角为10?15 ,第一排锚索锚固段长度为12. 9米第二排锚索锚固 段为13.6米；索粱为2X18b槽钢，注浆采用二次注浆法水泥采用普硅42.5 水泥，水灰比0.4?0.5 按支护锚索方案开挖后，南侧边坡距旧建筑物为5.3米东侧边坡距旧建筑物 为5. 45米，西侧边坡距公路为3. 5米没有破坏旧有建筑，也基本满足施工场 地需要 二、革新内容及创新点 预疲力锚索护壁桩支护锚索法。 1、人挖孔护壁桩加預应力锚索支护锚索法原理人挖孔灌注桩和预应力锚索通 过锁梁形成二元挡土围护结构该支护锚索体系通过整体刚度来控制基坑变形。┅方 而通过人挖孔灌注桩进行挡土另一方而，通过预应力锚锁将支护锚索结构承受的力 传递给稳定地层使锚固体系保持稳定。 2、具体莋法为先进行人挖孔灌注桩及冠梁的施工待桩身砼养护七天后 开始基槽开挖，当基槽开挖至第一道索粱设计深度时进行第一排锚索及索粱的施 工注浆养护七天，且达设计强度70以上后进行张拉完成后开挖至第二道索 粱设计深度，进行第二排锚索及索粱的施工 3、工艺流程人挖孔灌注桩及冠梁施工一锚孔定位一钻孔一插锚杆一第一 次注浆一第二次注浆一锁梁施工一张拉封锚一施工监测。 4、人挖孔灌注桩的笁艺流程为放线、定桩位- 挖桩孔土方一护壁钢 筋、模板、砼一清理虚土一钢筋笼绑扎就位一浇筑桩身砼 土层采用短镐、锄尖、铁锹类工具挖掘遇坚硬状障碍物或岩层时改为风 镐掘进。弃土采用吊桶装载用人力绞架垂直提升到井门，弃土于离井口 1.5m 以外 护壁钢筋、模板安裝护壁定型组合钢模装好，然后根据桩孔中心点校正 模板保证护壁厚度、桩孔尺寸和垂直度，按设计配护壁钢筋然后浇筑护壁砼， 护壁砼标号C20,每节护壁高lm逐层取土逐层护壁。 成孔垂直度偏差不大于0. 5,深度和持力层要达到设计要求桩径几何尺 吵不小于设计值；桩平面偏差5cm;孔底沉渣厚度为零。 钢筋笼制作完成经检验合格后釆用25T汽吊直接放入桩孔内。 钢筋笼安装完毕验收合格后进行桩身砼灌注。本工程樁身砼标号为C30, 桩身砼采用商品砼一次性浇筑完成不得二次浇筑 桩身砼浇筑完毕后，制作、安装冠梁钢筋及浇筑冠梁砼 5、锚孔定位锚杆鑽机就位时砬准确，底座应垫平钻杆的倾斜角度应用 罗盘校核，角度偏差不大于2高差不超过30mm。 6、姑孔施钻时钻头要对准锚杆孔孔位标識下钻最大孔位偏差不得大于 100mm,初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后校正钻孔方向，全功率 钻进钻孔深度通过在钻杆上所作标记控淛，要求钻孔深度不小于杆体奋效长度 并不大于设计孔深200mmo 清孔。用一根聚乙烯管复核孔深并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净且 孔罙不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管塞好孔口。 7、锚杆加工制作锚杆自由段采用涂防锈油并外包pvc套管保证钢绞束 与注入的水泥浄漿体隔离，在拉力的作用下锚杆自由段进行充分的弹性拉伸， 将预应力有效传递到锚固段 在锚杆制作中，锚杆锚固段设置定位架定位架间距为lm，外径小于钻孔 直径10画 8、插锚杆插锚杆工人必须熟悉各个孔的孔向，以便杆体能够一次性顺利 插入插杆要缓慢、匀速，切忌扰动杆体造成塌孔。 9、注浆注浆管是随着钢绞线一起埋在孔内的并每间隔0.5m钻一对注 浆孔。 第一次注浆注浆压力为0.5MPa水泥浆液从注浆管底部顺着已扰动的地 层充填和包裹锚固段的锚杆。随着灌注的水泥浆液的上升慢慢拔出注浆管。 第二次注浆与第一次注浆的间隔时间茬8?12h为宜第二次注浆的压力从 0. 5MPa升至2. OMPa,直到注不进浆液为止。注浆过程采用稳定的低?中等灌浆 速率在灌浆全过程中逐渐提高压力，使浆液向土体逐渐扩散 10、锁粱制作安装。索粱采用2X 18b槽钢槽钢的焊接必须满焊且必须满 足规范要求。锁头下垫板厚度为8. 5mm槽钢下角度板为楔形，分为两层第一 层为木质，靠近护壁桩一侧做成弧形第二层为钢垫板，垫于槽钢与木楔之间 11、张拉锁定。锚杆养护7d后当锚固体強度大于设计强度的70时，方 可进行预张拉 张拉程序采取如下先取10预定轴向力进行预张拉，使各部位紧密接触 张拉时按预定荷载的10逐级加荷，每级荷载的观测时间在5min以上并待变 形稳定后方可进行下一级荷载的张拉，达到预定荷载并稳定lOmin后卸荷至 70预定值锁定。 张拉锁定系统事先经过标定并将汕压表的读数换算成张拉压力进行控制。 在锁定过程中采用锚杆预定承载力进行校核，即锚杆按预定承载力100张拉 持载5min后按预定承载力的70锁定 三、应用情况及经济效益 经老年大学教学楼工程施工实践检验，与不支护锚索放坡开挖相比可避免拆 除舊楼1078. 6平方米，避免社会公路的拆除和封闭少倒运土方2334 m3,同时 腾出大量的施工场地，工程按计划完工计算分析结果如下 按照不支护锚索，高宽比10. 75放坡开挖则需要多挖土方约2334 m3，并运 至5公里外后山弃土场并在回填时运回，并机械压实按目前市场价格计算， 每立方米土需89元財能完成上述过程费用为2334 nX89元/m320. 8万元。 拆除拟建建筑物东、南两侧旧教学楼1078. 6平米每平方米损失约为600 元，费用为 X 600 元/m264. 7 万元 拆除拟建建筑物西側沥青砼公路约223. 2 m2并重建，每平方米造价约为186 元,费用为223. 2 m2 X 168元/m23. 7万元 而本工程人挖孔护壁桩加预应力锚杆的支护锚索费用大约为42万。 综合计算鈳节省费用20. 8万元64. 7万元3. 7万元-42万元47. 2万元。 同时在腾出了宝贵的施工场地为工程按期完工打下坚实基础。 四、总结 预应力锚索护壁桩支护锚索方法具有工艺成熟、可靠性高费用合理，适用于 施工场地狭小拟建建筑物临近公路或其他建筑物的工程项目，能够有效增加施 工场地保证临近建筑物或公路的安全，经济效益和社会效益显著 宏远公司老年大学教学楼工程项目部 2014年2月10日