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　　1引言

 

　　土層錨桿是一種受拉桿件，它是一端與支護(hù)結(jié)構(gòu)連接，另一端錨桿在土體中，將支護(hù)結(jié)構(gòu)和其它結(jié)構(gòu)所承受的荷載通過拉桿傳遞到處于穩(wěn)定土層中的描固體上，再四描固體將傳來的荷載分散到周圍穩(wěn)定的土層中去。土層錨桿不僅用于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且在永久性建筑工程中也得到廣泛的應(yīng)用，是基坑支護(hù)工程的一種重要形式。土層錨桿施工的前提需要了解土層錨桿的構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上根據(jù)具體工程情況及相關(guān)因素進(jìn)行土層錨桿設(shè)計(jì)，一個(gè)準(zhǔn)確、完整的土層錨桿設(shè)計(jì)才能促使土層錨桿施工的順利進(jìn)行。

 

　　筆者于2008年至2010年在漳平市糧食直屬儲(chǔ)備庫南洋中心庫區(qū)工程中就應(yīng)用了土層錨桿施工技術(shù)，為工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

 

　　錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)的土層錨桿通常由錨頭、錨頭墊座、支護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔、防護(hù)套管、拉索、錨固體、錨底板等部分組成，其長度通常需要考慮錨固長度、非錨固長度、錨固段長度等因素。根據(jù)其構(gòu)造一般分為一般灌漿錨桿、高壓灌漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿、拉孔錨桿能類。另外，還有重復(fù)灌漿錨桿、可回收錨筋錨桿等類型。

 

 

　　錨桿設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟：一是分析必要因子。一般需考慮錨桿使用的所限、錨固體橫截面積及長度、錨桿鋼筋級別及大小、水泥砂漿強(qiáng)度等方面的要素。二是錨桿的布置是一個(gè)重要過程，需要考慮錨桿層數(shù)、錨桿間距、錨桿傾角等因素。三是錨桿圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全確定是一個(gè)必要過程，一般按照相關(guān)土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范進(jìn)行操作。四是錨桿長度的確定。錨桿長度由錨固長度、非錨固長度、錨固段長度組成，在其構(gòu)造中已作闡述。五是錨桿桿件計(jì)算一般包括鋼絞線、粗鋼筋這兩方面的計(jì)算。最后，安全性是一個(gè)工程設(shè)計(jì)施工的重要環(huán)節(jié)，錨桿設(shè)計(jì)的安全性通過錨桿圍護(hù)的穩(wěn)定性來檢驗(yàn)，一般情況下要進(jìn)行錨桿圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性檢驗(yàn)和深部破裂面穩(wěn)定性檢驗(yàn)兩種。

 

 

　　4.1鉆孔

 

　　(1)鉆孔機(jī)械選擇。土層錨桿鉆孔用的鉆孔機(jī)械，按工作原理分，有旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)、沖擊式鉆孔機(jī)和旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆孔機(jī)三類。主要根據(jù)土質(zhì)、鉆孔深度和地下水情況進(jìn)行選擇。

 

　　(2)鉆孔方法。土層錨桿的鉆孔工藝直接影響土層錨桿的承載能力、施工效率和整個(gè)支護(hù)工程的成本。因此，根據(jù)不同土質(zhì)正確選擇鉆孔方法對保證土層錨桿的質(zhì)量和降低工程成本至關(guān)重要。

 

　　(3)擴(kuò)孔。由于有的土質(zhì)不好或密實(shí)度不高，容易造成錨桿孔壁開裂、掉塊，甚至坍塌。因此在有必要的情況下，要對錨桿孔進(jìn)行擴(kuò)孔形成大頭土層錨桿的承載能力會(huì)有所提高。擴(kuò)孔的方法有四種：機(jī)械擴(kuò)孔、爆炸擴(kuò)孔、水力擴(kuò)孔及壓漿擴(kuò)孔。

 

　　(4)土層錨桿鉆孔的特點(diǎn)及應(yīng)達(dá)到的要求。由于土層錨桿的鉆孔多數(shù)有一定的傾角，因此孔壁的穩(wěn)定性較差；且土層錨桿的長細(xì)比很大，孔洞很長，保證鉆孔的準(zhǔn)確方向和直線性較困難，易偏斜和彎曲，因此施工時(shí)應(yīng)該注意：孔壁要求平直，以便安放鋼拉桿和灌注水泥漿；孔壁不得坍陷和松動(dòng)，否則影響鋼拉桿安放和土層錨桿的承載能力；鉆孔時(shí)不得使用膨潤土循環(huán)泥漿護(hù)壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低錨固體與土壁間的摩阻力。

 

　　4.2安放拉桿

 

　　土層錨桿用的拉桿，常用的有鋼管、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線。主要根據(jù)土質(zhì)、土層錨桿的承載能力和現(xiàn)有材料的情況來選擇。所受承載能力較小時(shí)，多用粗鋼筋；所受承載能力較大時(shí)，多用鋼絞線。

 

　　(1)鋼筋拉桿。鋼筋拉桿由一根或數(shù)根粗鋼筋組合而成，如為數(shù)根粗鋼筋則需用綁扎或電焊連接成一整體。土層錨桿的長度一般都在10m以上，有的達(dá)30m甚至更長，為了將拉桿安置在鉆孔的中心，防止自由段產(chǎn)生過大的撓度和插人鉆孔時(shí)不攪動(dòng)土壁，對錨固段，還為了增加拉桿與錨固體的握裹力，在拉桿表面需設(shè)置定位器(或撐筋環(huán))。鋼筋拉桿的定位器用細(xì)鋼筋制作，在鋼筋拉桿軸心按120º夾角布置，間距一般為2—2.5m。定位器的外徑宜小于鉆孔直徑10mm。

 

　　(2)鋼絲束拉桿。鋼絲束拉桿可以制成通長一根，它的柔性較好，往鉆孔中沉放較方便。但施工時(shí)應(yīng)將灌漿管與鋼絲束綁扎在一起同時(shí)沉放，否則放置灌漿管有困難。

 

　　鋼絲束拉桿的錨固段亦需用定位器，該定位器為撐筋環(huán)，鋼絲束的鋼絲分為內(nèi)外兩層，外層鋼絲綁扎在撐筋環(huán)上，撐筋環(huán)的間距為0.5—1.0m，這樣錨固段就形成一連串的菱形，使鋼絲束與錨固體砂漿的接觸面積增大，增強(qiáng)了鉆結(jié)力，內(nèi)層鋼絲則從撐筋環(huán)的中間穿過。

 

　　鋼絲束拉桿的錨頭要能保證各根鋼絲受力均勻，常用者有徽頭錨具等，可按預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)錨具選用。沉放鋼絲束時(shí)要對準(zhǔn)鉆孔中心，如有偏斜易將鋼絲束端部插人孔壁內(nèi)，既破壞了孔壁，引起坍孔，又可能堵塞灌漿管。為此，可用長25cm的小竹筒將鋼絲束下端套起來。

 

　　(3)鋼絞線拉桿。鋼絞線拉桿的柔性更好，向鉆孔中沉放更容易，因此在國內(nèi)外應(yīng)用得比較多，用于承載能力大的土層錨桿。要仔細(xì)清除錨固段的鋼絞線表面的油脂，以保證與錨固體砂漿有良好的貓結(jié)。自由段的鋼絞線要套以聚丙烯防護(hù)套等進(jìn)行防腐處理。鋼絞線拉桿需用特制的定位架。

 

　　安放錨桿體時(shí)，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎，注漿管宜隨錨桿一同放人孔內(nèi)，管端距孔底為50—1OOmm，桿體放人角度與鉆孔傾角保持一致，安好后使桿體始終處于鉆孔中心；若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至能順利送人錨桿為止。

 

　　4.3灌槳

 

　　灌漿是土層錨桿施工中的一個(gè)重要工序。施工時(shí)，應(yīng)將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來，以備將來查用。灌漿的作用是：形成錨固段，將錨桿錨固在土層中；防止鋼拉桿腐蝕；充填土層中的孔隙和裂縫。灌漿方法有一次灌漿法和二次灌漿法兩種。

 

　　灌漿材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，一般宜選用水泥：砂=1—1：2，水灰比0.38—0.45的水泥砂漿或水灰比0.40—0.45的純水泥漿，必要時(shí)可加人一定量的外加劑或摻合料。漿液應(yīng)攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完，注漿管路應(yīng)經(jīng)常保持暢通。

 

　　灌漿時(shí)應(yīng)遵循以下步驟：常壓灌漿采用砂漿泵將漿液經(jīng)壓漿管輸送至孔底，再由孔底返出孔口，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)，可停止灌漿；漿液硬化后不能充滿錨固體時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿量不得小于計(jì)算量，其充盈系數(shù)為1.1—1.3；灌漿時(shí)，宜邊灌注邊拔出注漿管；拔出套管，拔管時(shí)應(yīng)注意鋼筋有無被帶出的情況，否則應(yīng)再壓進(jìn)去直至不帶出為止，再繼續(xù)拔管；灌漿完畢應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈，并保護(hù)好。

 

　　4.4張拉錨固

 

　　土層錨桿灌漿后，待錨固體強(qiáng)度達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上，便可對錨桿進(jìn)行張拉。張拉前先在支護(hù)結(jié)構(gòu)上裝圍擦。張拉所用設(shè)備與預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉所用設(shè)備相同。預(yù)加應(yīng)力的錨桿，要正確估算預(yù)應(yīng)力損失。由于土層錨桿與一般預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不同，預(yù)應(yīng)力損失的因素除了通常發(fā)生的外，還包括相鄰錨桿施工引起的預(yù)應(yīng)力損失、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形引起的預(yù)應(yīng)力損失、以及土體蠕變引起的預(yù)應(yīng)力損失。錨桿鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時(shí).應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

 

 

　　5.1工程概況

 

　　某工程地上15層，地下2層，基坑面積為3500㎡。該工程東、西、南三側(cè)均臨近建筑物，相鄰的建筑最近的為3.5m，周邊建筑的基本情況如下：西側(cè)建筑為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深為2m；東側(cè)建筑為6層磚混結(jié)構(gòu)，混凝土條形基礎(chǔ)，埋置深度為l.5m，由于建造時(shí)間較早，損壞比較嚴(yán)重；南側(cè)為一幢四層樓房，同樣為混凝土條形基礎(chǔ)，埋置深度為1.5m。該工程基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)為東、西、南三側(cè)采用地下連續(xù)墻加一排土層錨桿，基坑北側(cè)采用聯(lián)鎖鉆孔灌柱樁。其中東、西、南三邊的支護(hù)結(jié)構(gòu)共建造地下連續(xù)墻3000㎡，完成土層錨桿86根。錨桿長度為18—25m，拉桿為2—3根7Φ5鋼絞線。

 

　　該工程在地質(zhì)方面原來為一個(gè)大坑，其深度在2.2—2.7m之間，地下水位隨季節(jié)有所變化，一般靜止水位為0.7—2.9m之間。

 

　　5.2錨桿設(shè)計(jì)

 

　　(1)基坑支護(hù)方案確定?；又ёo(hù)必須保證開挖能順利進(jìn)行，并不影響鄰近建筑的正常使用。由于該工程基坑距周圍建筑較近，為支護(hù)和降水帶來了很大的困難，在支護(hù)工程設(shè)計(jì)時(shí)，考慮地下連續(xù)墻具有擋土、抗?jié)B和承載三位一體，加一層錨桿支護(hù)控制連續(xù)墻水平位移，最后確定了地下連續(xù)墻加錨桿支護(hù)方案。該工程連續(xù)墻采用抓斗成墻，其斗寬為80cm，抓斗張開后齒距為2.25m，因此墻厚定為80cm，槽段定為2.25m。連續(xù)墻軸線為204.75m，共分成91個(gè)槽段，槽段間平接，內(nèi)設(shè)鋼筋籠。錨桿安設(shè)在距地表2m處，每個(gè)槽段設(shè)置一根錨桿，錨桿間距為2.25m0

 

　　5.3錨桿施工

 

　　(1)成孔。上層錨桿成孔多采用取管鉆進(jìn)，選種方法適用于土層較好，可保證成孔質(zhì)量，有較高的成孔率。根據(jù)該工程地基土層含水量大、細(xì)穎粒多的特點(diǎn)，成孔選用只有外套管無內(nèi)套管的方法，外套管直徑為Φ127mm，鉆頭為中空型.并直接安裝在外套管上，鉆頭外徑為Φ140mm。成孔結(jié)束后經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)，驗(yàn)證套內(nèi)無殘留土芯，保證拉桿束體能順利地放人孔中。注漿后，用鉆機(jī)自備卷揚(yáng)設(shè)備，將套管從土中拔出。該工程采用的鉆機(jī)為SG2—Ⅲ液壓地質(zhì)鉆機(jī)。

 

　　采用上述成孔工藝，兩臺(tái)鉆機(jī)每日可鉆20—25m深的孔2—3個(gè)，最多時(shí)可達(dá)4個(gè)孔，滿足了施工進(jìn)度的要求。此工程共成孔91個(gè)，實(shí)測孔軸線與水平面夾角最大為31.5º，最小為25º，平均為28.9º。

 

　　(2)安放拉桿。拉桿的材質(zhì)為題所述：2—3根7Φ5鋼絞線。安放時(shí)設(shè)置特制的定位架，防止鉆人時(shí)攪動(dòng)土壁；鋼絞線表面除油除銹，桿體自由段套以聚丙烯防護(hù)套等進(jìn)行防腐處理，與錨固體連接處用鉛絲綁扎。

 

　　(3)注漿。錨固體采用早強(qiáng)、高強(qiáng)水泥漿體，水泥為525號普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4。漿體3d強(qiáng)度達(dá)到30MPa以上。制備的水泥漿體，嚴(yán)格控制漿體密度和流動(dòng)度兩項(xiàng)指標(biāo)，用擠壓泵向孔內(nèi)注漿，注漿壓力在0.6—0.9MPa之間，每孔注漿量在300—710L范圍。

 

　　(4)張拉。錨桿注漿7d后，對錨桿施加預(yù)應(yīng)力。通過油泵壓力表讀數(shù)控制各級施加荷載大小，同時(shí)記錄錨桿伸長值。為減少預(yù)應(yīng)力損失，采用重復(fù)張拉措施，第一次張拉到160kN，等1—2d后，再張拉到設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行鎖定。通過觀測，錨桿的變形均在彈性范圍內(nèi)，并且由于采取重復(fù)張拉手段，錨桿軸向拉力在15d內(nèi)基本穩(wěn)定鎖定荷載，明顯減少了預(yù)應(yīng)力損失。

 

 

　　通過土層錨桿基本知識(shí)的介紹，從構(gòu)造了解，到錨桿設(shè)計(jì)，以及施工實(shí)例分析，讓我們對土層錨桿有了一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。其具體工程方面，從錨桿設(shè)計(jì)到錨桿施工應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇分析.以保證施工的質(zhì)量及效率。