摘要：本文介紹深基坑支護(hù)土層錨桿施工技術(shù)及質(zhì)量控制方法。
近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市建設(shè)空間利用率的提高，高層及超高層建筑不斷湧現(xiàn)，建筑物基礎(chǔ)埋深也不斷加深，有不少大樓地下室埋深已超過20米。因此，深基坑支護(hù)的施工技術(shù)也日益成熟，對(duì)確保基坑護(hù)壁穩(wěn)定，基坑附近建筑物，地下管線，道路等的安全起了保障作用。目前，深基坑支護(hù)工程多采取排樁或地下連續(xù)墻加支撐的支擋型結(jié)構(gòu)。我公司施工的某綜合樓基坑支護(hù)工程則是采用支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨桿+旋噴樁止水、局部采用支護(hù)樁加內(nèi)撐。從實(shí)施情況看，總體效果良好，其中預(yù)應(yīng)力錨索是基坑穩(wěn)定的關(guān)鍵。現(xiàn)把該工程錨桿施工中的幾個(gè)問題探討一下。
一、工程概況
本公司承建的某綜合樓工程位于廣州市中心城區(qū)，該工程為地下室四層，地上41層，總建筑面積10.12萬平方米；結(jié)構(gòu)類別為框筒結(jié)構(gòu)，建筑類別為一類。地下室基坑開挖深度約為14.95米（局部開挖16.3、17.7米）。基坑規(guī)則布置，東西長(zhǎng)約86米，南北長(zhǎng)約56米?；?xùn)|側(cè)邊線離路邊線約為8.5m；西側(cè)為一供電房和幾棟層的民房，離基坑邊線（南往北方向）約為5.5m～9m；基坑南側(cè)邊線距離主干路邊線約為10m；北側(cè)離已經(jīng)建成的某大廈（18層）約為16米，距離較近的是一棟9層建筑，距離約為11.5m。9層建筑無地下室。
二、施工準(zhǔn)備
錨桿施工質(zhì)量是基坑支護(hù)安全的關(guān)鍵，錨桿施工前，認(rèn)真熟悉支護(hù)工程設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)勘察資料，特別要認(rèn)真核查地質(zhì)勘察資料，并了解每根錨桿所處地質(zhì)狀況，計(jì)算設(shè)計(jì)的錨固段所處的巖層是否有夾層、裂隙發(fā)育情況。在基坑錨桿全面展開施工前，最好是對(duì)基坑的各個(gè)不同受力區(qū)進(jìn)行錨桿基本試驗(yàn)。錨桿基本試驗(yàn)是為確定錨桿極限承載力和獲得有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)而進(jìn)行的試驗(yàn)。由于土層錨桿技術(shù)正處于發(fā)展階段，設(shè)計(jì)理論尚有待完善，錨桿設(shè)計(jì)一般是根據(jù)設(shè)計(jì)者本身經(jīng)驗(yàn)及場(chǎng)地地質(zhì)條件進(jìn)行取值，而地質(zhì)條件又是變化多端的，地質(zhì)勘察資料是在施工場(chǎng)地內(nèi)推算出來的，恰好錨桿的錨固段是在施工場(chǎng)地外的，因此，做基本試驗(yàn)是很有必要的，也為設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。
除常規(guī)的內(nèi)組與現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作外，準(zhǔn)備工作的核心是：
1、研究熟悉地質(zhì)分層及巖性巖狀并延伸研究基坑外的地質(zhì)狀況，核實(shí)錨桿錨固端的最佳巖層，核定錨桿長(zhǎng)度。
2、創(chuàng)造條件必須對(duì)不同巖層不用荷載區(qū)域的錨桿，先打試驗(yàn)錨桿。
三、關(guān)于錨桿成孔工藝
1、護(hù)壁問題
現(xiàn)在大部分都是原地造泥漿護(hù)壁，甚至是清水開孔，如地質(zhì)較差，有雜填土層、砂層、淤泥層，可采用膨潤(rùn)土粉造漿護(hù)壁，泥粉造漿后，產(chǎn)生膠體，對(duì)孔內(nèi)起了護(hù)壁的作用，也會(huì)產(chǎn)生泥皮，泥皮對(duì)錨桿的磨阻力有一定的影響，所以在清孔時(shí)一定要把泥皮清干凈。有些地方地質(zhì)太差，開孔造漿也可以用水泥來造漿，即開孔時(shí)在泥漿中加入水泥。也可以在遇含砂層地段以防塌孔，可采用在鉆孔過程中邊鉆邊套管跟進(jìn)。
2、錨固段長(zhǎng)度問題
鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)照地質(zhì)資料，如果該錨固體正處于夾層或裂隙發(fā)育處，且成孔時(shí)間很短時(shí)，建議加深錨桿長(zhǎng)度，增加錨固段長(zhǎng)度。在一定條件下，增加錨固段長(zhǎng)度無疑是對(duì)承載力的提高是有益的，但一味地提高錨固段長(zhǎng)度，對(duì)承載力的貢獻(xiàn)會(huì)相當(dāng)有限。一般認(rèn)為，對(duì)于拉力型錨桿，在較好的土層，如密實(shí)的砂土，風(fēng)化泥頁巖，堅(jiān)硬的粘性土中，錨固段長(zhǎng)度宜取8-10米，此為有效錨固長(zhǎng)度，這主要由于拉力型錨桿的荷載傳遞特性決定在錨桿錨固段前段出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得錨桿受的拉力不能向錨固段深部有效傳遞，錨固段后部磨阻力不能充分發(fā)揮所致。但對(duì)于軟的粘性土，松散的砂性土，特別是軟土，錨固體有效錨固長(zhǎng)度要大于10米。
3、關(guān)于錨桿制作
錨桿加工時(shí)，一般沿軸向每隔1.5~2.0m設(shè)置一中位架，中位架作用有兩個(gè)：
?、佟⒈ＷC桿體在孔內(nèi)有一定的水泥漿砼保護(hù)層，防止桿體材料在孔內(nèi)直接托底。
②、防止桿材在運(yùn)輸安裝時(shí)散孔。
錨桿制作時(shí)應(yīng)將兩根注漿管與錨桿一起制作，注漿管的底端距孔底不大于50~100mm，兩根注漿管分一次注漿管和二次注漿管。二次注漿管開孔位置是確保二次注漿漿體能否起作用的關(guān)鍵。宜在孔底往上錨固段三分之一每隔500㎜設(shè)置出漿孔。錨桿成孔后，應(yīng)及時(shí)下錨，進(jìn)行清孔，并進(jìn)行注漿，一氣呵成，對(duì)錨桿質(zhì)量是起到保證作用。
4、錨桿設(shè)計(jì)角度問題
?、佟⑸罨渝^桿支護(hù)中，錨固力產(chǎn)生于滑裂面外深部穩(wěn)定地層，為了降低工程造價(jià)，錨桿長(zhǎng)度一般在滿足受力要求的情況下盡量縮短長(zhǎng)度，所以錨桿往往設(shè)計(jì)成與水平面成一定的角度，角度越大，越早進(jìn)入穩(wěn)定地層。
?、?、從結(jié)構(gòu)受力分析，錨桿軸力Nt分解為：水平分力和垂直分力，只有水平分力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)是有益的，因此，角度越小，水平分力越大，對(duì)支護(hù)有利，反之角度越大，水平分力越小，相應(yīng)的垂直分力會(huì)越大。如角度過大，產(chǎn)生垂直分力過大，會(huì)加大對(duì)支護(hù)樁的壓力，在軟弱地層中，會(huì)使它產(chǎn)生下沉等不良影響，還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下滑力，使錨桿臺(tái)座或支承腰梁產(chǎn)生向下滑移。引起預(yù)應(yīng)力松弛，并可能造成坑壁變形也隨之增大。
③、從施工方面分析錨桿具有一定的角度，有利于鉆孔孔壁保持穩(wěn)定，下錨操作及灌漿施工。但是，角度太大時(shí)，鉆孔時(shí)機(jī)器須貼近孔口，同時(shí)須墊高機(jī)座，會(huì)給工人起卸鉆具帶來操作困難。所以，錨桿傾角是綜合考慮以上各因素及施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件后進(jìn)行取值的，建議錨桿傾角宜為20度~35度。規(guī)范規(guī)定是15度~25度。
四、關(guān)于錨桿清孔問題
1、錨桿成孔后，孔內(nèi)受水浸泡，巖層強(qiáng)度下降，成孔后，要及時(shí)下錨，并進(jìn)行清孔，清孔是錨桿的一個(gè)關(guān)鍵工序，孔清得干凈與否，往往是錨桿張拉達(dá)不達(dá)到設(shè)計(jì)張拉值的原因之一。泥漿護(hù)壁會(huì)形成泥皮而影響錨固力，清孔關(guān)鍵是把孔內(nèi)的泥皮清理干凈，可用大泵量往孔內(nèi)泵入清水洗孔約10~20分鐘，完全可以漿泥皮清除。
2、關(guān)于錨桿注漿工藝
錨桿注漿一般采用純水泥漿，規(guī)范規(guī)定水灰比0.45~0.55，建議一次注漿的水灰比適當(dāng)?shù)卣{(diào)小一些，為0.43左右。錨桿施工一般與土方開挖交替進(jìn)行，在張拉鎖定之前，一般需要等一段時(shí)間的齡期，以使錨桿注漿體達(dá)到一定強(qiáng)度，土層錨桿規(guī)范要求大于15MPa或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%?？赏ㄟ^加入高效減水劑，使注漿體強(qiáng)度提高，一般20天齡期可縮短到14天齡期即可進(jìn)行張拉施工。使工期大為縮短。
3、重復(fù)高壓注漿問題
小北路商務(wù)辦公樓工程采用二次高壓注漿法。二次高壓注漿是指在下錨的同時(shí)下入兩條注漿管，一條為帶花眼的注漿管，并用膠布漿小孔封閉，另一條在進(jìn)行完一次常壓注漿后被拔出。等漿體在初凝后終凝前，再?gòu)念A(yù)埋的注漿管用大于1.5MPa的高壓進(jìn)行劈裂注漿，使?jié){液自土體擴(kuò)散、擠壓，使錨固體擴(kuò)大。二次注漿的壓力宜在2.5MPa。
在一次常壓注漿后，等20分鐘左右對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)注漿。并在二次高壓注漿時(shí)，也要對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)注漿，這種做法，對(duì)提高含淤泥或砂的軟土層及裂隙發(fā)育的涌漏水風(fēng)化層的錨固效果非常明顯。
小北路商務(wù)辦公樓工程屬于節(jié)理性裂隙發(fā)育的頁巖風(fēng)化地層，錨桿孔內(nèi)的注漿體部分從裂隙滲漏出孔外，形成跑漿，有幾根錨桿在二次注漿時(shí)水泥用量每根達(dá)到100包水泥，因此，重復(fù)高壓注漿是有必要的，起到提高單位錨固長(zhǎng)度的承載力。注漿工藝的好壞也是錨桿達(dá)不達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵成因之一。
五、錨桿應(yīng)力松弛問題
1、松馳原因分析
?、?、由于自由段設(shè)計(jì)太短，使得一部分錨固段處于滑裂面內(nèi)的主動(dòng)區(qū)，土方開挖后產(chǎn)生負(fù)磨阻效應(yīng)造成應(yīng)力松馳。
?、凇㈠^桿傾角過大時(shí)，錨桿垂直分力使錨頭臺(tái)座及腰梁向下產(chǎn)生滑移，造成應(yīng)力松馳。
?、?、當(dāng)多排錨桿一起構(gòu)成支護(hù)體系時(shí)，下層錨桿張拉鎖定時(shí)，會(huì)對(duì)上層錨桿受力情況產(chǎn)生影響，同一排內(nèi)相鄰錨桿施工時(shí)也會(huì)相互影響，引起預(yù)應(yīng)力損失。
?、堋㈠^固時(shí)，錨具滑移。
?、?、鋼材本身松弛。
?、?、錨具夾片長(zhǎng)期外露銹蝕。
2、錨桿張拉問題
?、佟⒌装宓某袎好鎽?yīng)平整。
?、?、裝千斤頂時(shí)，應(yīng)使千斤頂與錨桿同一水平線上，這樣使錨具的夾片均勻夾住錨索，使錨索均勻受力。
?、?、一定要預(yù)張拉，使其各部位的接觸緊密，桿體完全平直。
?、?、錨桿張拉鎖定時(shí)，根椐施工經(jīng)驗(yàn)鎖定值應(yīng)比設(shè)計(jì)鎖定高出10%~20%左右，來抵消錨桿張拉產(chǎn)生的應(yīng)力損失。
六、結(jié)語
錨桿施工質(zhì)量的好壞是基坑支護(hù)工程安全的關(guān)鍵保證，錨桿施工前，應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，如在施工過程中遇到與地質(zhì)資料不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)反映，錨桿施工的每一道工序都應(yīng)認(rèn)真地進(jìn)行跟蹤記錄，特別是清孔、注漿工序都應(yīng)全程旁站記錄，對(duì)錨桿的張拉數(shù)據(jù)，有達(dá)不到設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)及時(shí)如實(shí)地反映給設(shè)計(jì)人員，由設(shè)計(jì)者復(fù)核后，采取補(bǔ)強(qiáng)措施，確保深基坑支護(hù)工程的安全。
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