相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工工法.docx

相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工工法中建三局第一建设工程有限责任公司袁尚锋、付玉俊、邱伟、杨杨、祁秀芳1前言在城市建设中，为充分利用地下空间，将涉及大量地下结构施工。随着城市建筑越来越密集的今天，不可避免的会遇到相邻深基坑支护的问题，如何保证相邻深基坑间边坡的安全和稳定，是现代相邻深基坑边坡支护工程的关键技术要点。重庆国华天平大厦项目与越洋广场项目基坑毗邻，两者基坑间距为15m，两侧切坡高度达到40m，基坑间边坡以回填土为主，且基坑间有重庆市江北区主供电电缆箱涵通过，坡体不能挖掘，因此必须采取有效的支护形式以确保其在基坑施工过程中的安全。由于两工程基坑相邻过近，采取常规的桩锚体系无法有效进行锚固，为此施工现场采用对拉锚索桩锚体系的支护方式来保证基坑间边坡的稳定和市政电缆箱涵的安全。对拉锚索钻孔施工中如何保证从一侧钻孔到另一侧终孔时成孔的精确性，以及有效掌握钻孔过程中钻头的偏差情况，是本工程基坑支护施工中最关键的技术要点和难点。中建三局第一建设工程有限责任公司在工程施工过程中，针对以上技术难点，采取技术攻关，在采用相似三角形定位控制技术的同时，同步采用电子导向仪定位控制技术应用于现场施工，解决了以上技术难题，取得了良好的效果。在此基础上形成了“相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工技术”这一技术成果，同时形成了相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工工法，并于2013年通过工程局专家评定为局优秀施工工法。由于在处理相邻深基坑对拉锚索施工方面效果明显，技术先进，便于推广，故有着良好的社会效益和经济效益。2工法特点2.1 实时性，数据信息化使用电子导向仪，实时将钻头的倾角、钟点位置、测量信号、探棒的温度以调频的方式，通过无线电频信号传输给地面上的接收仪，操作人员可通过遥显仪实时观看钻头信息。2.2 成型精度高钻进过程中，可通过相似三角形计算法和电子导向仪双控，保证钻进过程中的钻头位置的准确，钻孔成型精度高。2.3数据互校性通过电子导向仪测出的钻头位置的实时监测数据与相似三角形计算出钻头位置偏差数据的对比，可以达到两种方式所获得的数据之间的相互印证、相互校核的作用，以保证监测数据的真事性和可靠性。2.4高效性，造价经济采用双控监测，一次成型率高。使用电子导向仪，对钻头位置实时监测，及时调整，减少因对钻头位置监测而浪费时间，提高工作效率。因此降低了造价、节约了施工成本。2.5环保避免了相邻深基坑边坡的挖除，避免了市政电缆箱涵的移位复原，采用非开挖成孔技术。使施工对城市地面占用和影响较小，能满足城市地下施工的高环保要求。3适用范围本工法适用于深度在50m以内的对穿锚索支护工程。4工艺原理4.1本工法采用钻机钻进成孔，于两侧对应支护桩形成对穿锚孔，通过将锚索锚固于桩体上，形成对拉锚固体系。该体系中锚索无自由端和锚固端，体系通过对锚索两端分别进行预应力张拉，并锚固于桩体，与桩形成一个整体，限制桩体位移，达到边坡支护的目的。4.2本工法在钻进过程中，采用电子导向仪对钻头情况实时监控。位于钻头处的探棒可实时将钻头的倾角、钟点位置、测量信号、探棒的温度以调频的方式，通过无线电频信号传输给地面上的遥显仪。地面上的钻机操作员可适时看到探头信息，从而调节钻机钻头的钻进方向4.3本工法使用全站仪，每两米对钻杆后端位置偏差进行测量，使用相似三角形法，计算出钻头偏差值，与钻头允许偏差值进行对比后，调整钻进方向，保证钻进过程的精确性。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工工艺流程见图5.1。图5.1 相邻深基坑边坡支护对拉锚索双控施工工艺流程5.2操作要点5.2.1钻孔测量放线钻孔测量是本工艺的重点，如何保证锚孔成功对穿两侧支护桩是现场施工关键。于工程现场建立平面坐标控制网，通过已知控制点1、2，使用全站仪测放出需对穿两桩中心点的平面坐标值并记录。钻孔测量放线见图5.2.1-1。图5.2.1-1 钻孔测量放线于图纸上连接需对穿桩桩中心点，取两点连线反向延长线上一点。根据桩心点平面坐标，通过计算，得出该点平面坐标。使用全站仪，于施工现场通过控制点1、2，根据计算所得的选取点的平面坐标，测放出选取点实际位置，确定该点位置后，将其作为钻孔测放控制线的控制点3。钻孔测量放线见图5.2.1-2.图5.2.1-2 钻孔测量放线将全站仪架设置于控制点3处，根据桩心点位置，后视该点，调整全站仪水平方向角度，锁定角度，用以锁定钻杆钻进角度。根据钻孔实际位置进行标高测放，确定钻机钻进点位置。5.2.2钻机就位锁定钻孔标高测放完成后，根据钻孔标高及机械高度，使用钢管及扣件搭设钻机操作架。架体搭设严格按照相关规范执行，确保架体安全、稳定。操作架搭设完成后，根据钻孔位置，安放钻机。施工过程中，通过全站仪，调整钻机钻杆方向，确保钻孔方向与钻杆方向在同一直线上。钻机调整完毕后，使用扣件将钻机与架体连锁定在一起，减少钻机在钻进过程中振动导致的位置偏差。5.2.3钻进成孔经现场检查，钻机安放平稳牢固，初始定位准确，钻杆方向与钻孔方向一致后，进行钻进成孔工作。钻进中合理掌握好钻压、转速、水压等参数，确保孔壁不垮塌，对于土层段采用大一级套管跟管钻进（壁厚5mm），确保顺利成孔和质量。钻进过程中，及时对转进过程中的偏差进行测设，发现偏差及时更正，确保两侧钻孔偏差小于设计最大偏差值。钻孔完毕，用高压风或高压水将钻孔内冲洗干净，验收合格后，做好孔口保护。5.2.4偏差测定本工法采取双控法钻孔位置的偏差进行测定。1、偏差包络图根据最大允许偏差控制值，通过CAD绘制出偏差值三维包络图，见图5.2.4-1。图5.2.4-1偏差值三维包络图根据偏差值三维包络图提前做出偏差控制量表，以便施工时进行对比检查，纠偏控制。表5.2.1 偏差控制量表Z010002000300040005000600070008000X0Y0xyZ0900010000110001200013000140001500016000X0Y0xy表中 Z0：钻进深度 X0：在该段钻进深度时，水平向坐标值 Y0：在该段钻进深度时，竖向坐标值 x：在该段钻进深度时，水平向允许偏差值 y：在该段钻进深度时，竖向允许偏差值2、电子导向仪测控钻进过程中，采用电子导向仪对钻头情况实时监控钻头情况。电子导向仪由遥显仪和探棒两大部分组成。位于钻头处的探棒可实时将钻头的倾角、钟点位置、测量信号、探棒的温度以调频的方式，通过无线电频信号传输给地面上的遥显仪。地面上的钻机操作员可适时看到探头信息，从而调节钻机钻头的钻进方向。电子导向仪见图5.2.4-2。图5.2.4-2电子导向仪在施工过程中按以下表格进行电子导向仪实测数据填报。电子导向仪实测数据表Z1X1Y1H表中 Z1：实测钻进深度 X1：电子导向测设得到的水平向X坐标值 Y1：电子导向测设得到的水平向Y坐标值 H：电子导向读测的钻头深度 ：电子导向读测钻头倾角3、相似三角形测控钻进过程中，可通过全站仪至于控制点3，对钻杆尾端位置偏差进行测量。钻杆尾端实测数据表Z1200040006000800010000120001400016000X1Y1表中 Z1：钻进深度 X1：在该段钻进深度时，水平向坐标值 Y1：在该段钻进深度时，竖向坐标值首先计算出钻进过程中钻杆尾端的偏差值，其次通过相似三角形原理，计算出钻头位置的偏差值。偏差测定见图5.2.6。图5.2.4-3偏差测定由此可见，通过相似三角形原理，可通过钻杆尾端偏差值d计算出钻头位移偏差值。如下：D=d（L2L1） 5.2.4-1式中 D：钻头水平方向偏差值；d：钻杆尾端水平方向偏差值；L1：钻杆外部长度；L2：钻杆钻进深度。钻进过程中，钻机每钻进2m，即对钻头偏差量进行一次测定。 4、偏差值的确定及纠偏根据设计要求，钻孔最终水平方向偏差不能大于R2。最大偏差允许值计算见图5.2.7。图5.2.4-3最大允许偏差计算由此，根据相似三角形原理，钻头位移偏差值D与钻杆钻进深度L2间关系应满足：D（RL2）（2L） 5.2.4-2式中 R：桩身半径；L：钻孔长度；L2：钻杆钻进深度。钻进过程中，每隔2米或电子导向仪测控值出现异常时，可通过对钻杆尾端偏差值的测定，计算出钻头偏差值，通过偏差值三维包络图或通过偏差计算对该钻进深度允许偏差值进行对比。当钻头偏差大于该值时，及时取出钻头，向孔内灌注约2m砂浆，以调整钻头方向，再次进行钻进作业。5.2.7钻孔完毕钻机移位钻孔完毕后，解除钻机与架体的锁定，移动钻机，准备进行下一次施工。5.2.8锚索体编制及锚索下放锚索制安严格按照设计要求及规范执行。钢铰线制作采用在料场人工编制,人工配合吊车安装。制作工序：下料-防腐-组装-止浆环、灌浆管-回浆管。下料应先把切口的两端用铁丝扎紧，再用砂轮机切断，保证断口整齐无散头，下料长度应根据孔深锚墩厚度及张拉所需的长度相加作为锚索长度。 锚索组装应按设计图纸精心组装，保证注、回浆管道畅通，钢铰线无交叉，扭曲（绑扎要牢固）对所制成的锚索应对锚孔编号挂牌。锚索穿索前对已钻好的孔进行检查，以便一次穿索成孔，穿索时要求缓慢均匀送入，保持索体直顺，严禁扭转。穿索中不得损坏结构，否则应与以更换。5.2.9锚索张拉制作完成锚索下放完成后，于孔口处绑扎钢筋，支设模板，浇筑混凝土，完成锚墩的制作。锚索正式张拉前，应取0.10.2轴向拉力设计值Nt对锚索预张拉12次，使锚索体完全平直，各部位接触紧密。根据锚索设计及规范要求，张拉过程中采用逐级加载张拉。完成锚索张拉后，切除多余钢绞线，灌浆封锚。6材料和设备6.1材料使用表6.11主材：钢绞线、水泥、砂、架线环、锚具、夹具、钢垫板、混凝土、钢筋、PVC塑料套管6.12辅材：钢管、扣件、工具锚、黄油6.2机具设备表机具设备表见表6.2机具设备表表6.2 机具设备表序号设备名称单位数量用途1钻机台1锚索成孔2导向仪台1导向3全站仪台1定位、测量4卷尺个1测量5液压千斤顶台1锚索张拉6油泵台1锚索张拉7搅拌机台1砂浆拌制7空压机台1锚索清孔7质量控制7.1采用的标准规范施工过程中严格遵守岩土锚杆技术规程、重庆市建筑地基基础工程施工质量验收规范等相关质量验收规范。7.2质量措施7.2.1钻孔钻进过程中采用电子导向仪和全站仪对钻孔位置偏差进行实时测定，严格控制对拉锚索水平、竖向偏差，锚固两侧水平偏差不超过D/4，竖向偏差不超过200mm。偏差过大时，现场回注2m砂浆，调整钻头方向，再次钻进。7.2.2锚索原材料型号、规格、品种，备部件质量及技术性能应符合规范和设计要求。锚杆孔位，孔径、孔深及布置形式应符合设计要求。锚索组装前，钢绞线应除油污、除锈，按设计尺寸下料，每根钢绞线长度误差不大于50mm。7.2.3钢绞线（锚杆）应按一定规律平直排列，隔离支架及架线环的布置应严格按照设计要求铺设，并且保证杆体的保护层厚度不小于25mm；钢绞线及排气管应捆扎牢固，捆扎材料不得使用镀锌材料。7.2.4安放锚索(杆)时应防止杆体扭曲，注浆管应随锚索一同放入钻孔，注浆管头部距孔底控制在100mm，杆体放入角度应与钻孔保持一致。8安全控制8.1采用的标准规范施工过程中严格遵守建筑施工安全检查标准、施工现场零时用电安全技术规范等相关现场安全现行规范。8.2安全措施8.2.1 每天施工前应对所有施工设备进行安全检查，合格后方可使用。8.2.2 向锚孔注浆时，注浆灌内应保持一定数量的砂浆，以防罐体放空，砂浆喷出伤人。处理管路堵塞前，应消除罐内压力。8.2.3预应力张拉操作必须严格遵守操作规程，操作时应有专人负责千斤顶受力方向危险区内不得有人穿行或停留。张拉过程中应防止以下情况：夹片脱落和飞出、内锚头突然失效、断丝与滑丝。8.2.4进入施工现场的作业人员必须经过培训合格后方可上岗作业。8.2.5张拉过程中，千斤顶后方(45范围内)不得站人，测量伸长值或者敲打工具锚时，操作人员应站在千斤顶侧面，无关人员不许进入现场。8.2.6临时用电、机具电气设备要安装触电保护器，设专人负责，经常进行维护、修理。8.2.7预应力张拉区域标示明显的安全标志，禁止非操作人员进入。张拉锚索的端头设置档板。档板距所张拉钢筋的端部2m，其宽度距张拉钢筋两外侧各不小于1m。9环保措施9.1施工现场内应有完整的排水措施，使用三级沉淀沙井妥善处理泥浆水，未经处理不准排入市政设施和河流。9.2 锚索成孔时，若使用干钻法，必须在孔口采用喷水及覆盖降尘。9.3 场内道路要平整、坚实、畅通主要地应全部硬底化，杜绝运输中泥浆遍体流物料撒漏。车辆出工地前，轮胎、车身必须冲洗干净，并防止掉土污染路面。9.4施工时不得妨碍周围居民的工作、生活、休息，尽量不使用超声标准的机械设备施工。9.5工程现场内的建筑垃圾要及时清理。9.6现场按施工现场总平面布置图布置，材料堆放整齐，做好现场清洁有序，搞好现场的卫生防疫工作。10效益分析10.1经济效益本工艺锚固效果可靠，受力机理合理，有效解决基坑间间距过近，单侧锚索锚固长度达不到要求的问题。采用电子导向仪对钻头钻进过程中的偏差及时发现，及时调整，与常规操作中采用全站仪对钻头偏差进行测控相比，精度更高，可提高施工中一次成型率，提高功效，节约工期，固有良好的经济效益。 10.2社会效益此工法，技术成熟，施工速度较快，成品质量高，锚固效果好，避免了相邻深基坑边坡的挖除，避免了市政电缆箱涵的移位复原，采用非开挖成孔技术，使施工对城市地面占用和影响较小，能满足城市地下施工的高环保要求。可于同类工程中推广，社会效益显著。11应用实例11.1应用实例一重庆国华天平大厦平基土石方、高切坡及基坑支护工程位于重庆江北嘴中央商务区，南邻嘉陵江，面对江南的渝中区朝天门，江景开阔。项目东侧与重庆越洋土石方工程相接，项目基坑相距15m，其间有市政箱涵，不能挖掘，边坡土体为回填土，两侧切坡高度达40m。相邻处边坡无法形成锚固端，现场使用对拉锚索体系解决相邻两侧边坡的支护问题，如何保证对穿钻孔的精确是本工程的重点及难点。中建三局第一建设工程有限责任公司采用相邻深基坑边坡支护对拉锚