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        擴(kuò)大頭錨索在砂質(zhì)土中的一體式施工應(yīng)用

        2020-09-25 03:46:20李瀘著曾陽彬邱炳權(quán)
        廣東土木與建筑 2020年9期
        關(guān)鍵詞:抗拔砂層鉆桿

        李瀘著,曾陽彬,邱炳權(quán)

        (中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665)

        0 引言

        目前,普通預(yù)應(yīng)力錨索在國內(nèi)外基坑支護(hù)工程中應(yīng)用較多,錨索的抗拔力是依靠錨固體與周圍土體之間的摩擦力,普通錨桿由于直徑小,所以單根抗拔力較小,普通錨索長度相對較長。在土層中采用錨索要滿足設(shè)計的抗拔力,往往需要增加錨索長度或縮小錨索水平間距,但間距過小則會導(dǎo)致“群錨效應(yīng)”不良影響[1]。

        擴(kuò)大頭錨索又被稱之為高壓噴射擴(kuò)大頭錨索,是通過擴(kuò)大錨固段直徑,加大與土體的接觸面積,形成“端承錨固”[2],可大幅度增加抗拔力,縮短錨索長度[3],在施工過程中采用鉆孔注漿一體式鉆機(jī),錨注結(jié)合,能夠較好地解決砂層塌孔、成孔難等施工難題,在砂土地質(zhì)深基坑支護(hù)工程中有良好的應(yīng)用前景[4]。

        本文通過實際案例介紹擴(kuò)大頭錨索在砂質(zhì)土中的施工方法,重點闡述其一體式施工應(yīng)用,突出體現(xiàn)擴(kuò)大頭在解決砂層基坑支護(hù)中的巨大優(yōu)勢,值得進(jìn)一步研究和推廣。

        1 案例背景

        擬建項目基坑全長963 m,面積約30 000 m2,開挖深度9.25~11.30 m,地下水穩(wěn)定埋深一般為0.60~2.00 m不等?;颖眰?cè)為珠江,南側(cè)為在建中小學(xué)項目。本基坑的主要特點有:開挖深度較深、砂質(zhì)土層厚。基坑支護(hù)采用部分樁撐、部分樁錨相結(jié)合的支護(hù)形式。設(shè)計采用擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索,長20~35 m,錨索打入角度35°。

        2 地質(zhì)情況

        根據(jù)勘察結(jié)果分析,擬建場地所揭露的第四系地層主要有第四系人工填土層、沖積層及殘積層;下伏基巖為第三系泥質(zhì)粉砂巖。地層分布自上而下的描述如表1所示。

        表1 場地內(nèi)地質(zhì)情況Tab.1 Geological Conditions within the Site

        3 施工工藝

        3.1 施工流程

        擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索采用錨注一體式鉆機(jī)施工,除加壓注漿后臺,擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索施工采用1 臺錨注結(jié)合的鉆機(jī)即可完成鉆孔,下錨索,注漿全部作業(yè)。施工過程簡便,效率高。具體施工流程如圖1所示。

        圖1 擴(kuò)大頭錨索施工流程Fig.1 Expansion Head Anchor Cable Construction Flow Chart

        3.2 一體式施工

        ⑴根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)記施工部位,同步進(jìn)行錨索提前加工制作,由于選擇此作業(yè)工藝,錨索制作時隔離支架進(jìn)行節(jié)省,如圖2所示。

        圖2 擴(kuò)大頭錨索施工Fig.2 Extend Head Anchor Cable Construction

        ⑵鉆機(jī)就位前,要求對作業(yè)平臺進(jìn)行平整,滿足連續(xù)作業(yè)需求,就位后進(jìn)行鉆機(jī)調(diào)試、清水濕管試壓,調(diào)整錨索施工角度。

        ⑶鉆孔與錨索安裝同步進(jìn)行[5],錨索承載體安裝于鉆桿鉆頭,邊開孔邊牽引錨索帶入孔內(nèi),直接穿越軟弱砂層,鉆孔安裝一步到位,鉆孔直至將錨索送至指定深度。

        ⑷自底部抽回鉆桿開始,在擴(kuò)大頭范圍段,鉆桿注漿管內(nèi)高壓注射氣體及水,進(jìn)行高壓噴射,旋轉(zhuǎn)切割、擠壓土體,來回高壓旋噴數(shù)次,形成一個不小于φ 600的圓柱狀的擴(kuò)大頭段。

        ⑸自底部向外抽離鉆桿,同步高壓旋噴灌注水灰比為0.5的水泥漿,通過控制注漿壓力,置換并擠壓填充擴(kuò)大頭段土體空間,形成串葫蘆狀水泥土擴(kuò)孔錨固段[6],一次注漿到位。

        ⑹鉆機(jī)移至下一根繼續(xù)作業(yè),單根錨索施工完成后,注漿體需滿足75%的強(qiáng)度(約需15 d),進(jìn)行張拉鎖定。

        4 應(yīng)用效果

        ⑴相較于普通錨索,采用一體式施工擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索從施工作業(yè)順序可提高效率,節(jié)省隔離支架,鉆孔與錨索安裝同步進(jìn)行,同時利用鉆桿注漿管注漿,集鉆孔、下錨索、注漿于一身,大大提高施工效率。

        ⑵砂層位置為自由段,得益于鉆孔與牽引錨索同步施工工藝,不需要成孔后另外牽引錨索進(jìn)入,直接穿越砂層。即使砂層不能成孔或者塌孔,也不影響錨索后續(xù)施工步驟,一體式施工擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索在很大程度上解決了砂層施工錨索的難題。

        ⑶當(dāng)錨固段注漿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa 或者達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%后,開展錨索抗拔承載力檢測工作[7]。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程:JGJ 120-2012》,錨索檢測數(shù)量應(yīng)不小于錨索總數(shù)的5%,且同一土層中的錨索檢測數(shù)量應(yīng)不少于3 根。本工程隨機(jī)抽選19根錨索進(jìn)行抗拔承載力檢測,以110#錨索為例,最大試驗加載量為728 kN,總位移量為69.44 mm。由試驗結(jié)果可知,錨索質(zhì)量穩(wěn)定,可靠性高,如表2、圖3所示。

        表2 抗拔試驗位移情況Tab.2 Displacement of Pullout Test

        圖3 Q-S曲線Fig.3 Q-S Curve

        5 結(jié)語

        高壓噴射擴(kuò)大頭錨索的抗拔力一般是普通預(yù)應(yīng)力錨索的3 倍以上[8],擴(kuò)大頭段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錨固段,錨索長度可以大大縮短,因此對周邊建筑物的影響減小,并且工程造價更低。另外,擴(kuò)大頭錨索單根抗拔力大,間隔相對放寬,錨索數(shù)量減少,對基坑止水帷幕的影響降低[9,10]。綜上,擴(kuò)大頭錨索在砂層地質(zhì)中有著可期的應(yīng)用優(yōu)勢,且基坑水平位移小,安全可靠性高,經(jīng)濟(jì)性好等,其施工技術(shù)也日趨成熟,在樁錨形式基坑支護(hù)工程中有著良好的發(fā)展應(yīng)用前景。

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