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岩土研究院

基坑土层锚杆施工工艺

354 2021-10-27 09:48:40

土层锚杆是将受拉杆件的一端固定在基坑外侧的稳定地层中,另一端与支护结构相连接,用于承受作用于支护结构的水平向荷载,其构造如图 4-33所示。用拉杆锚固支护结构的最大优点是在基坑内部施工时,开挖土方与锚杆互不干扰,尤其是在基坑形状不规则或面积很大、支撑布置困难的条件下,以锚杆代替内支撑优势明显。且锚杆的作用部位、方向、间距、密度和施工时间可根据需要灵活调整,抗拔力可通过试验确定,以保证设计有足够的安全度。

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1.钻孔机械

锚杆施工采用的钻孔机械应根据地质条件和设备性能等合理选择,保证钻孔顺直,便于设置锚杆。钻孔机械的种类较多,国内在土层锚杆施工中常用的有回转式钻机、螺旋钻机和旋转冲击钻等。

回转式钻机是以钻头切削土体,钻渣通过循环水流排出孔外而成孔,适用于黏性土和砂性土地基。钻头可根据钻进土层的软硬不同选用。当在地下水位以下的粉质黏土、粉细砂、砂卵石及软黏土等松散土层中钻进时,应用套管保护孔壁以避免塌孔。

螺旋钻机可使切削下来的土体沿螺旋叶片排出孔外,钻进时不需用水循环,不使用套管护壁,因此辅助作业时间少,钻进速度快,适用于在地下水位以上的黏土、粉质黏土及较密实的砂土中成孔。

旋转冲击钻又称万能钻机,可快速装卸,钻孔速度快,可钻任意角度的孔,根据地质条件可采用旋转、冲击或两者并用的方式钻进,同时打入套管,因此特别适用于砂砾石、卵石层及涌水地层。

2.锚杆的制作与安装

锚杆的筋材可以采用钢筋,因承受荷载需要,拉杆由 2 根以上钢筋组成时,应将钢筋点焊成束,间隔2~3m 点焊一点。为使拉杆钢筋能放置在钻孔的中心便于插入,宜在其下部焊船形支架,如图4-34所示,间隔1.5~2.0m一个。在孔口附近的拉杆应事先涂一层防锈漆并用两层沥青玻璃布包扎做好防锈层,使注浆时砂浆能封住防锈层头部。

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锚杆的筋材也可以采用钢绞线,此时也称锚索。由于锚索通常以一整盘的形式运送到现场,要在现场根据所需锚索长度切断,此时宜采用机械切割,不得使用电弧切割。钢绞线分为无黏结钢绞线和有黏结钢绞线。对无黏结钢绞线,应除去有效锚固段的保护层,并用溶剂或蒸汽清除该段的防护油脂。对有黏结钢绞线,应在锚索的自由段施作防腐层和隔离层。采用特殊形式的部件,还可加工制作压力分散型锚杆,充分发挥锚固段的锚固能力。

对于土层锚杆,要求在成孔后立即将拉杆插入孔内。避免塌孔.。若钻孔时使用套管,则在插入拉杆并注浆后再将套管拨出。插入时应注意将拉杆有支架的一面向下,一般情况下注浆管应与拉杆同时插入到钻孔底部。锚杆一般由人工安装,对大型锚杆可采用吊装。如遇到锚杆推送困难的情况,宜将锚杆抽出查明原因,必要时重新清孔后再推送。

3.注浆工艺

注浆管随拉杆同时插入钻孔内时,端部应临时包裹密封材料以免堵塞,注浆时浆液在压力作用下冲破密封材料注入孔内。注浆压力取决干注浆的目的和方法、注浆部位的上覆地层厚度等因素,通常锚杆的注浆压力不超过2MPa。常用的注浆方式有一次注浆和二次高压注浆两种。

一次注浆即浆液通过注浆管从孔底开始向孔口灌注,直至浆液将钻孔灌满的注浆方法。随着浆液的注入,应逐步将注浆管向外拔出,但注浆过程中管口必须埋在浆液内,避免浆液内夹入空气或水等,以保证注浆质量。

二次高压注浆是在一次注浆形成的注浆体基础上,对锚杆的锚固段进行二次或多次高压劈裂注浆,使浆液向周围地层挤压渗透,形成直径较大的锚固体并提高锚杆周围地层的力学性能,大大提高锚杆承载能力,非常适用干承载力低的软弱十层。该方法需随拉杆同时插入二次注浆管,二次注浆管在注浆完成后不拔出。

4.张拉锁定

锚杆注浆后养护7~8d,注浆体强度达到设计强度的80%后,可用液压千厅顶进讲行预应力张拉。应注意预应力并非越大越好,当实际荷载较小时,过大的预应力作为反向荷载可能对支护结构不利。

由于高应力锚杆常由多根钢绞线组成,此时采用一次性张拉无法保证每一根钢绞线受力的一致性,可采用单根预张拉后再整体张拉的施工方法减小应力不均匀现象。使用小型千斤顶进行单根对称分级循环张拉的方法也可减小应力不均匀现象,但这种方法在张拉某一根钢绞线时会对其他钢绞线产生影响,通过增加分级循环次数可降低相互影响,一般可根据锚杆承载力的大小分为3~5级。

锚杆张拉应力的大小应按设计要求控制,由锚具回缩等原因造成的预应力损失通过超张拉的方法克服,超张拉值一般为设计预应力值的5% ~10%。考虑到张拉时应力向远端分布的时效性,以及施工的安全性,加载速率要平缓,并在达到每一级张拉应力的预定值后,使张拉设备稳压一定时间,确定张拉力稳定后再进行锁定。