浅谈组合加劲混凝土桩、预应力锚杆复合支护施工要点.pdf

1 1 2 安徽建筑 2 0 0 9 年g4 期( 总第1 6 7 期) 浅谈组合加劲混凝土桩 、 预应力锚杆复合支护施工要点 co mp o u n d su p p o r t en g i n e e r i n g e s s e n t i a ls o f st i ff e n e d co n c r e t e pi l e an d pr e s t r e s s e d an c h o r bo lt 盛尧 ， 程鹏 ， 代 鹏飞 z ( 1 安徽省安高投资有限公司， 安徽合肥2 3 0 0 0 1 ； 2 安徽三建工程有限公司， 安徽合肥2 3 0 0 0 1 ) 摘要： 随着高层建筑、 地下空间的快速发展， 基坑支护工程越来越重要。文章主要结合安高广场( 三期) 基坑支护工程介绍组合加劲混凝土桩、 预应力锚杆复合支护结构的施工要点， 阐明该类支护的安全性、 经济性及技术价值。 为今后的深基坑支护工程提供参考。 关键词 ： 深基坑支护； 加 劲混凝土桩 ； 预应力锚杆 ； 技术价值 中圈分类号： t u 4 7 3 文献标识码： b 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 0 9 ) 0 4 0 1 1 2 - 0 3 s h e n g y a o e t a l ( a n h u i a n g a o i n v e s tme n t c o ， l t d ， h e f e i 2 3 0 0 0 1 ， c h i n a ) abs t r a c t ： s u p p o r t e n g i n e e r i n g f o u n d a t i o np h a s b c y,o mei n c r e a s i n g l yv i t a lwi t ht h e r a p i d d e v e l o p me n t 0 f h i g h- ris e b u i l d i n g a n d u n d e r g r o u n d s p a c e t he p a p e r c o m b i n e s w i t h p r a c ti c a l e n gin e e r i n g t o i n t r o d u c e t h e s u p p o rt e n g i n e e ri n g e s s e n ti a l s o f f o u n d a ti o n p i t c o - s t r e n g t h e n e d b y s t i ff e n ed c o n c r e t e p i l e a n d p r e s t r e s s e d a n c h o r b o l t ， a i mi n g a t p r e s e n tin g t h e s a f e t y ， e c o n o mic a n d t e c h n i c al v alu e o f thi s c o mp o u n d s u p p o r t s y s t e m a n d p r o v i d i n g r e f e r e n ce t o s i mil a r wo r k l a t e r ke y wo r ds ： s u p po rto f d e e pf o u n d a tio np i t ； s t i ffe n ed c o n c r e t ep il e； p r e s t r e s s e dan c h o rb o l t ； t e c h n i c a l v a l u e 0 前言 安高广场( 三期) 基坑支护工程四周环境条件较复杂， 周围 有高层建筑物、 架空高压线、 市内主要交通道路、 地下老人防坑 道及地下电信电缆、 燃气管道等。 根据以上情况 ， 本支护不能采 用放坡的形式。 若本支护使用预应力锚杆和土钉墙作为主要支 护体系，很可能会因为周边环境复杂造成边坡的滑移破坏， 同 时易造成周边建筑物和交通道路开裂与沉降、 管道的开裂破坏 等， 对基坑支护的施工和安全使用造成隐患。 同时， 因施工场地 的限制， 更可能会造成不必要的经济损失和工期拖延。 另外， 由 于地下有复杂的燃气管道和老人防坑道， 人工开挖过程中可能 会遇到有害气体。根据合建设 2 0 0 6 1 2 6 1号文人工挖孔桩限制 使用范围第二条： 对存在释放有害气体的岩土禁止使用人工挖 孔桩。 无论从经济和安全的角度考虑。 人工挖孔桩都不可选用。 经多方案比选决定采用以组合加劲混凝土桩作为主要支护体 系， 结合预应力锚杆与土钉墙作为辅助支护的方式进行支护。 1 工 程概况 安高广场( 三期 ) 基坑支护工程位于合肥市合作化路与望 江路交叉 口东南角，工程 占地面积 1 5 0 0 0 m2 ，基桩坡顶标高 为 0 0 0 0 ， 坑底标高为 一 1 4 4 0 0 m。 根据地质和周边环境 ， 设计采用组合加劲混凝土桩结合预 应力锚杆的方式进行支护。 本工程基坑开挖深度 1 4 4 m，整个基坑均落在硬塑 一 坚硬 状态的粘土层中；设计组合加劲混凝土桩 3 5 3 根 ，桩长分别为 1 5 0 m、 1 7 0 m、 1 8 5 m、 2 0 0 m、 2 1 0 m五种，桩径均为 06 0 0 1 n l n ， 施 工采用长螺旋钻机成孔。 沿基坑深度方向设置 4道预应力锚杆， 分别采用 2 qb2 0 、 2 中2 2 、 2 2 5钢筋与 m 3 6螺杆焊接制作， 长度 分别为 1 2 m、 1 8 m、 2 0 m、 2 2 m， 局部遇人防处为 9 m长， 每道预应 力锚杆通过腰梁连接成封闭整体。 2 施工工艺 收稿日期： 2 0 0 9 - 0 5 - 2 1 作者简介： 盛尧 ( 1 9 5 9 -) ， 男， 安徽 合肥人 ， 高级政 工师。 施工程序： 加劲混凝土桩施工一桩身养护一冠梁施工一土 方开挖 ( 分层分段) 一修理边坡一绑扎钢筋网片一土钉墙施 工一预应力锚杆施工。 2 1 加劲混凝土桩工艺流程 桩位放线一钻机就位一钻孔一成孔至设计标高一提钻杆 至地表一型钢起吊、 安装一浇注桩芯混凝土。 t 型钢制作 2 2冠梁工艺流程 清理桩头土方、 破桩头浮浆一胎膜施工一绑扎钢筋一支模 板一 浇冠 梁混凝土 。 2 3土钉墙工艺流程 土体操作面修整一绑扎钢筋网片一插定位钢筋一喷射细 石混凝土 。 2 4预应力锚杆工艺流程 施工准备一移机就位一校正孔位调正角度一钻孔一安螺 旋钻杆继续钻孔到设计深度一退螺旋钻杆一插放杆体一插入 注浆管一灌入水泥浆一养护一上锚头一预应力张拉一紧螺栓。 3 施工要点 3 1 加劲混凝土桩施工 加劲混凝土桩质量主要通过桩定位成孔 、 型钢制作、 型钢 定位放置、 混凝土的浇筑质量等方面进行控制。 在桩成孔前， 桩位采用双轴线控制。 根据设计桩径， 现场 采用 6 0 0 m m螺旋钻杆。由于施工场地的环境及钻机 自 身的 重量， 桩在成孔过程中钻杆的垂直度可能会发生变化， 为此在 桩成孔过程中通过钻杆导杆两侧面的垂球 ， 两垂球与导杆所在 的两个面成 9 0 。， 调节钻机 4个支腿控制其垂直度 ， 然后启动 钻机进行成孔。 严格按照图纸设计槽钢和钢板规格、 间距、 长度尺寸及 焊缝高度进行下料焊接， 确保型钢成型尺寸和成型质量。 采用吊车将型钢吊人桩孔内。 在每根型钢上焊 3 4 道导 向圈 ， 以保证型钢居中； 用汽车吊将型钢吊起时， 稍作停顿 ， 调 第1 6 卷第4 期 盛 尧等 浅谈组合加劲混凝土桩 、 预应力锚杆复合支护施工要点 1 1 3 整型钢方向后再下放 ， 当型钢离孔底 2 0 0 m m时， 再次调整型钢 的方向， 确保型钢的保护层厚度和方向。 型钢截 面 桩 剖面图 为确保混凝土的密实度 ，采用导管连续浇注分层振捣 ( 1 o m 1 5 m ) ， 确保混凝土浇筑质量。 3 2冠梁施工 在桩芯混凝土强度达到 7 0 后， 采用机械挖沟槽至桩顶标 高， 同时破除桩顶浮浆， 砌筑 1 2 0 m m砖胎模 ， 按设计要求绑扎 好冠梁钢筋后， 支设模板， 冠梁混凝土一次性浇筑结束。 3 3土钉墙施工 土钉墙表观和质量主要通过土体基层操作面平整度、 钢筋 网片绑扎、 混凝土配合比和喷射厚度进行控制。 采用人工和机械配合的方式对操作面进行修整， 直到加 劲混凝土桩露出且使桩两侧的土面与桩面平齐为止， 以确保支 护面的平整度。 每层钢筋网片绑扎时， 钢筋搭接长度及位置须满足相关 规范要求 ， 以确保整个支护面的整体性。 待钢筋网片绑扎结束 ， 每间隔 l m用 l 根 1 5 e m长钢筋 ， 打人土中7 e m、 外露 8 c m， 用以控制土钉墙墙面混凝土厚度 ， 并 将钢筋网片固定在相应位置 ， 确保钢筋网片两侧的保护层厚度。 严格控制混凝土原材料质量和施工配合比， 采用喷射法 进行坡面混凝土施工， 确保其厚度符合设计要求。 3 4预应力锚杆施工 预应力锚杆质量主要通过成孔质量、 杆体制作、 注浆 以及 锚杆张拉等方面进行控制。 本工程锚杆采用干作业成孔，使土体顺螺杆出孔外成 孔。 在施工过程中， 要保证钻孔位置正确， 随时调整好锚孔位置 ( 上下左右及角度) 。防止出现同一层标高锚孔高低参差不齐、 相互交错现象， 成孔长度应比设计深度多 l o e m 一 2 0 e m ， 以防管 土钉 墙局部剖面图 子堵塞。 严格按照图纸设计尺寸控制锚杆杆体总长度( 总长度 = 自由段长度 +锚固段长度 +外露长度) ， 锚杆采用双面搭接焊， 搭接长度为 5 d ， 确保连接牢靠， 以防张拉时发生脱扣现象。 为确保锚杆杆体能够安置于钻孔的中心， 在杆体上设置对 中支架 ， 对中支架采用 q b 6 5钢筋制作 1 5 0 0 ； 在焊接对中支 架时， 为方便控制自由段的长度 ， 按照自由段设计长度， 在锚杆 杆体 自由段端部位置焊第一道对中支架 ； 为确保 自由段杆体能 够 自由伸长 ， 在该段采用涂抹黄油并包裹塑料薄膜( 3层) ， 从 而保证该段的自由变形 ， 为后期预应力的施加起到很好的拉力 传递作用。杆体制作过程中， 必须严格按照设计要求控制锚固 段长度， 保证杆体与土体的结合能够承受土体的拉力 ， 以确保 边坡的稳定性。杆体应由专人制作， 确保杆体顺直。 锚杆孔应及时注浆，注浆采用水灰比为 0 4 5 0 5 5 的纯 水泥浆( 水泥采用 p 0 3 2 5 级 ) ， 注浆液应搅拌均匀 ， 随拌随用 ， 浆液应在初凝前用完 ， 严防碎石、 杂物混入浆液； 注浆作业开始 和中途停止较长时间再作业时 ， 宜用水或稀水泥净浆润滑注浆 泵及注浆管路。 注浆管应插至孔底 ， 边注浆边拔注浆管， 切不可 拔出过快 ， 应始终保持注浆管头在水泥浆液 中， 直到浆从孔底 对中支架大样图 l 1 4 岩土工程与基础处理 2 0 0 9 年8 月 向孔 口压出为止 。 为有效地提高锚杆抗拔力 ， 采用二次注浆 ， 第一次采用 0 5 mp a低压注浆 ，第二次采用不小于 1 0 mp a的压力进行注 浆。 两次注浆间隔时间一般为 3 h 6 h 。 在注浆体硬化之前， 不得 承受任何外力或外力引起的锚杆移动 ，土方的开挖采用跳挖 法， 且上部不得堆载。 待浆体强度达到设计强度 7 0 以上时， 方可进行锚杆张 拉。 锚杆张拉前， 分别在杆体上下部位设两道槽钢腰梁， 腰粱利 用 2 1 1 6槽钢通过钢板一1 5 02 0 01 0 8 0 0焊接制成， 与土钉 墙和支护桩紧贴。张拉采用穿心式千斤顶 ， 先用小吨位千斤顶 张拉， 使腰梁与托架贴紧， 然后再用大千斤顶采用跳拉法进行 整排锚杆的张拉， 以保证锚杆与腰梁受力均匀。在张拉和锁定 时， 台座的承压面应平整， 并与锚杆的轴线方向垂直。 当张拉到 设计荷载时， 拧紧螺母 ， 完成锚定工作。 腰梁槽钢连接大样 b一b 进行分层分段开挖 ， 每层开挖深度为土钉下 8 0 0 m m， 每段开挖 长度为 1 0 m 2 0 m，保证开挖每层后的作业面在 2 4 h内将钢筋 网片绑扎结束， 并采用喷射法施工完坡面混凝土。 深基坑四周土体内的水对基坑支护的安全影响较大， 应 采取引水的方式进行处理。施工过程中通过预埋泄水管( 横向 间距 1 5 m、 竖向间距同上下层之间锚杆间距) ， 将土体中的水 引出。 第一层土方开挖须在桩混凝土强度达到设计强度的 7 5 后进行。分层开挖深度为锚杆纵向间距加 8 0 0 mm， 随着土 方开挖， 在每层表面形成一定的自然坡度 ， 然后设置相应的排 水沟和集水井， 确保基坑内无积水现象， 避免土体被水浸泡。 采用每隔 2 0 m跳挖的方式， 分层开挖、 分层支护直至设 计标高。 3 6基坑监测 该工程基坑设计最大水平位移值为 3 5 mm。在支护桩顶冠 梁施工结束后， 在冠梁上布置 2 6个监测点， 按监测方案定期监 测 。 4 工程支护效果 经 过一 年的施工 ， 三层地 下室结构施工 完成 ， 并且 回填 土 工作结束。在基坑整个使用过程中是安全稳定的， 基坑四周水 平位移检测数据都在设计允许范围之内， 且经受住了 2月份大 雪及 5 , 6月份几场大雨的考验 。 该深基坑 支护 圆满完成了它的 使命 ， 同时也给类似的基坑工程提供了宝贵的资料。 5 经济分析 本支护围护桩成孔采用长螺旋钻机( 桩径 6 0 0 m m) ， 支护桩 总造价为 2 9 7万元 ； 若采用直径为 9 0 0 m m的人工挖孔桩， 经测 算支护桩总造价约为 4 1 6万元； 根据以上数据相比支护桩造价 可节约 1 l 9万元， 同时桩径的缩小又为后期主体结构的施工提 供了更大的操作空间。 6 结语 通过加劲混凝土桩预应力锚杆复合支护体系在安高广场 ( 三期) 深基坑支护的应用， 证明了该方案的可行性。这种复合 3 5土方开挖与现场排水 支护具有安全可靠、 形式简单、 施工操作空间大、 经济合理 、 工 为避免由于超深超长开挖土方以及长时间对作业面暴 期短等优点， 适用于开挖深度较深、 场地狭窄、 周边环境复杂的 晒造成塌方事故，在施工时严格按照图纸设计土方开挖要求 ： 深基坑支护。 夺 孛 夺 夺 夺 夺 争 夺 孛 孛 争 夺 夺 夺 寺 夺 孛 夺 夺 夺 夺 专 寺 寺 辛 孛 夺 夺 孛 牛 孛 夺 夺 夺 - 夺 夺 孛 夺 夺 ( 上接 第 1 1 0页) 凝土， 清理塌方体， 纵向空间达到一榀支护