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        錨索抗滑樁工作機(jī)理及其施工技術(shù)研究

        2013-05-30 04:52:44侯士博
        關(guān)鍵詞:抗滑樁錨索施工技術(shù)

        侯士博

        【摘 要】錨索抗滑樁作為一種實(shí)用的抗滑支擋結(jié)構(gòu)在工程中具有廣泛的應(yīng)用,本文分析了錨索抗滑樁的工作機(jī)理,并對(duì)抗滑樁、樁頭錨索的施工技術(shù)進(jìn)行研究。

        【關(guān)鍵詞】錨索;抗滑樁;工作機(jī)理;施工技術(shù)

        0.引言

        錨索抗滑樁是在普通懸臂式抗滑樁的頂部設(shè)置可承受預(yù)應(yīng)力的錨索,將抗滑樁由被動(dòng)受力變?yōu)橹鲃?dòng)受力,進(jìn)而改變抗滑樁的受力,減小其內(nèi)力和變形,同時(shí)也可降低工程造價(jià)。本文主依托于工程實(shí)際,研究錨索抗滑樁的工作機(jī)理及其相應(yīng)的施工技術(shù)。

        1.工程概況

        本工程錨索抗滑樁全長(zhǎng)95m,樁中心間距5m,共20根樁。1~12#樁長(zhǎng)20m,而13~20#樁長(zhǎng)18m。樁的截面尺寸2.0×2.5m,樁身采用C25鋼筋混凝土,護(hù)壁為0.2m厚C20混凝土。每根樁頭設(shè)2孔錨索,錨孔向外偏斜2~3°,單孔錨索設(shè)計(jì)荷載為700KN,設(shè)計(jì)孔深為22m,設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)為10m。全段抗滑樁共計(jì)樁長(zhǎng)384m,C25鋼筋混凝土1920m3,無粘結(jié)鋼絞線880m。

        2.錨索抗滑樁工作機(jī)理

        抗滑樁的施工同一般樁基非常類似,都是在地層中先成孔,再放置鋼筋或型鋼,最后澆筑混凝土。成樁過程中,水泥砂漿向周圍圍巖滲透,致使樁周地層強(qiáng)度提高,樁與滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層咬合非常緊密。受滑坡推力作用,抗滑樁調(diào)動(dòng)了超過樁寬范圍相當(dāng)大一部分地層的抗力與之共同抗滑,將滑坡推力傳遞到穩(wěn)定地層。

        錨索抗滑樁中的錨索為受拉構(gòu)件,其一端錨固于巖層或地基中,另一端錨固在抗滑樁上,與抗滑樁共同維持巖土體的穩(wěn)定性。在普通抗滑樁頂部加上預(yù)應(yīng)力錨索,不僅可利用錨固作用加固邊坡,而且改變了滑樁原有的懸臂梁式受力狀態(tài),使其變成上部鉸支、下部近似彈性支承的梁式受力結(jié)構(gòu)。由于錨索的作用,不但使抗滑樁上的彎矩峰值Mmax減小,滑面處的彎矩也相應(yīng)減小,樁的內(nèi)力將會(huì)分布更加均勻、合理。

        3.抗滑樁施工技術(shù)

        3.1基坑開挖

        (1)放線定位:按設(shè)計(jì)圖紙放線,定樁位。

        (2)開挖石方:由于抗滑樁處地層以為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r為主,開挖主要采取分段爆破開挖,每段高度以0.5~1.0m。開挖面積的范圍為設(shè)計(jì)樁徑加護(hù)壁厚度(2.2×2.7m),每米開挖石方量為5.94m3。由人工從上到下逐段進(jìn)行,同一段內(nèi)開挖次序先中間后周邊;擴(kuò)底部分采取先挖樁身立方體,再按擴(kuò)底尺寸從上到下修成擴(kuò)底形。在地下水位以下施工時(shí),要先降水隨后方可進(jìn)行施工。

        (3)測(cè)量控制:樁位軸線采取在地面設(shè)十字控制網(wǎng)、基準(zhǔn)點(diǎn)。安裝提升設(shè)備時(shí),使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔中心一致,以做開挖時(shí)粗略控制中心線用。

        3.2澆筑護(hù)壁混凝土

        (1)樁孔護(hù)壁混凝土每挖完一節(jié),經(jīng)檢查斷面尺寸符合設(shè)計(jì)要求,立即澆筑護(hù)壁混凝土,坍落度控制在30~50mm,確??妆诜€(wěn)定性。

        (2)設(shè)置操作平臺(tái),用來臨時(shí)放置混凝土拌合料和灌注護(hù)壁混凝土用。

        (3)支設(shè)護(hù)壁模板:模板高度一般為1m。由于抗滑樁基坑圍巖不穩(wěn)定,為確?;臃€(wěn)定及基坑下作業(yè)人員的安全,護(hù)壁支護(hù)質(zhì)量的好壞特別重要。為此,在基坑開挖時(shí),要求在開挖過程中采用工字鋼支撐擋土板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù),在圍巖特別惡劣的部位,還要先在基坑四周注水泥漿加固處理。護(hù)壁中心線控制,是將樁控制軸線、高程引到第一節(jié)混凝土護(hù)壁上。

        (4)澆筑護(hù)壁混凝土:護(hù)壁混凝土要搗實(shí),上下壁搭接50~75mm,護(hù)壁采用外齒或內(nèi)齒式;護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,厚度200mm,第一節(jié)混凝土護(hù)壁高出地面200mm左右,便于擋水和定位。

        (5)拆除模板繼續(xù)下一段施工:護(hù)壁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后(常溫下24小時(shí))便可拆模,再開挖下一段,然后繼續(xù)支模灌注混凝土,如此循環(huán),直到挖至設(shè)計(jì)要求的深度。

        (6)每節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后,將樁位軸線、標(biāo)高測(cè)設(shè)在護(hù)壁上口,然后用十字線對(duì)中,吊線墜向井底投設(shè),以半徑尺桿檢查孔壁的垂直度。隨之進(jìn)行修整,孔深必須以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)逐根引測(cè)。保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。成孔以后必須對(duì)樁身直徑,孔底標(biāo)高,樁位中心線,井壁垂直度等進(jìn)行檢測(cè)。

        3.3灌注抗滑樁身混凝土

        (1)核對(duì)斷面尺寸及樁底資料,放出樁底十字線。當(dāng)混凝土護(hù)壁為樁身斷面時(shí),護(hù)壁必須清除干凈。

        (2)鋼筋綁扎、機(jī)械接頭連接定位:綁扎鋼筋有兩種作法,一種是單根鋼筋放到井下定位綁扎。但井下綁扎,電焊工作量大,對(duì)工人健康不利,因此鋼筋連接均采用機(jī)械接頭。另一種是根據(jù)起吊設(shè)備和抗滑樁深整體吊裝,將鋼筋預(yù)制成每節(jié)5~7m的鋼筋籠,逐節(jié)放到井下搭接(采用機(jī)械接頭)。為防止鋼筋籠在搬運(yùn)和下井過程中變形,每節(jié)鋼筋籠可增設(shè)直徑25~28mm加勁箍筋兩道或增加鋼軌,型鋼等,鋼筋籠就位后,其與護(hù)壁的間距應(yīng)以混凝土塊楔緊。

        (3)灌注樁身混凝土:當(dāng)鋼筋籠定位后,以串筒漏斗將混凝土傳送至樁孔中搗固?;炷凉嗟揭还?jié)鋼筋籠外露部分40cm時(shí),進(jìn)行下節(jié)鋼筋籠搭接電焊,經(jīng)檢查合格方可繼續(xù)灌注混凝土。如此反復(fù)循環(huán)直到灌完樁身混凝土。

        4.樁頭錨索施工技術(shù)

        4.1鉆孔

        鉆機(jī)就位時(shí)利用地質(zhì)羅盤對(duì)傾角和方位進(jìn)行校驗(yàn),傾角誤差不得大于1°,方位角誤差不得大于2°。鉆孔采用無水鉆法,進(jìn)尺速度根據(jù)鉆機(jī)性能和巖層情況嚴(yán)格控制,防止孔道扭曲變形。在鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度后,要穩(wěn)鉆1~2min,防止孔底“滅尖”,然后利用高壓空氣穩(wěn)壓2~3min,將孔內(nèi)沉渣吹出孔外。

        4.2錨索安制

        錨索采用無粘結(jié)鋼絞線,首先平整硬化出一塊長(zhǎng)度不小于40m,寬度不小于1m的平臺(tái)進(jìn)行下料、編索,以防止污染鋼絞線。鋼絞線下料用紗輪切割機(jī)進(jìn)行,要求每根長(zhǎng)度誤差不大于5cm,不得有機(jī)械損傷、死彎或銹坑。鋼絞線沿軸線方向每隔1.0~2.0m設(shè)置一個(gè)隔離支架,并在錨固段兩隔離支架或鋼質(zhì)承載體之間用16號(hào)鐵絲設(shè)一道緊箍環(huán),以保證錨索保護(hù)層厚度。錨索編束應(yīng)捆扎牢固,捆扎材料不宜用鍍鋅材料。

        4.3錨孔注漿

        錨筋注漿使用水灰比為0.4~0.5的純水泥漿,其中若錨固段位于土質(zhì)或沙土狀強(qiáng)風(fēng)化巖中時(shí),須采用二次高壓劈裂注漿法來提高錨固力。注漿使用活塞式泥漿進(jìn)行,注漿壓力應(yīng)保持在0.4Mpa左右,當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿將壓力保持2min左右后,方可停止注漿。當(dāng)采用二次注漿法時(shí),高壓注漿管從鋼質(zhì)承載板中央通過,普通注漿管則可綁附于鋼質(zhì)承載板上。前后兩次注漿的時(shí)間間隔應(yīng)控制在30~40min左右,其壓力一般控制在2~5Mpa內(nèi),持壓時(shí)間約為1min。

        4.4錨索張拉

        預(yù)應(yīng)力施工采用張拉力150t,最大行程200mm的穿心式千斤頂進(jìn)行。千斤頂與油泵在施工前要進(jìn)行標(biāo)定,并換算出相應(yīng)拉力時(shí)的油泵讀數(shù)。張拉時(shí)錨固端漿體強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。錨泵正式張拉前,應(yīng)取10~20%設(shè)計(jì)張拉荷載,對(duì)其張拉1~2次,使其各部位接觸緊密,鋼絞線完全平直。

        錨索預(yù)應(yīng)力分5級(jí)施加,即設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%、110%。每級(jí)荷載施加后,穩(wěn)定觀測(cè)時(shí)間不小于10min。鋼索鎖定后48h內(nèi),若發(fā)現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松弛現(xiàn)象,則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。錨索張拉完成后將及時(shí)對(duì)錨頭進(jìn)行補(bǔ)漿和封錨。

        5.小結(jié)

        錨索抗滑樁的施工質(zhì)量影響著整個(gè)抗滑工程的安全性及經(jīng)濟(jì)性,本文從工程實(shí)際出發(fā),對(duì)錨索抗滑樁工作機(jī)理進(jìn)行研究,并總結(jié)出抗滑樁及樁頭錨索的施工技術(shù),研究成果可為類似工程應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]毛明章,鄒先鋒.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁協(xié)同工作機(jī)理[J].地下空間工程學(xué)報(bào),2010(6):1551-1555.

        [2]李凱玲,門玉明.錨索抗滑樁與巖土體相互作用研究[J].2006(01):20-26.

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