郑州基坑支护基坑支护工程施工方案之锚索施工

　　郑州基坑支护基坑支护工程施工方案之锚索施工

　　锚索施工组织方案

　　1.1、施工准备

　　1）．根据地质勘察报告，摸清工程区域地质水文情况，为规划设置土层锚杆提供科学依据，同时查明锚杆设计位置的地下障碍物情况以及钻孔、排水对邻近建(构)筑物的影响。

　　2）．编制施工组织设计，根据工程结构，地质、水文情况及施工机具、场地、技术条件制定施工方案，进行施工布署及平面布置，划分区段；选定并准备钻孔机具及配套和材料加工设备；委托安排锚杆及零件制作；进行技术培训；提出保证质量、安全和节约技术措施。

　　3）．按设计地面标高进行场地平整，拆迁施工区域内的报废建(构)筑物、水、电、通讯线路，挖除工程部位地面以下3m内的地下障碍物。

　　4）．按设计尺寸搭设钢管钻孔操作平台，满足锚索施工要求，按设计要求测量放线，确定锚孔位置，用红油漆标写。

　　5）．施工前：先完成成孔（成孔若遇障碍物则位置可相应调整）、穿索、灌浆张拉、锚

　　6）．在施工区域内设置临时设施，修建施工便道及排水沟，安装临时水电线路，搭设钻机平台，将施工机具设备运进现场并安装维修试运转，检查机械、钻具、工具等是否完好齐全。

　　7）．进行技术交底，搞清锚杆排数、孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固件型式。淸点锚杆及锚固件数量。

　　8)．进行施工放线，定出桩基线和各个锚杆孔的孔位，锚杆的倾斜角。

　　9)．作好钻孔用水泥的备料工作，并将使用的水泥按设计规定作纯水泥浆试验，锚索和锚具应做强度试验，验证能否满足设计要求。

　　1.2、施工流程

　　预应力锚索施工流程为(水作业钻进法)：测量、放线定位―――钻机就位―――接钻杆―――校正孔位―――调整角度―――打开水源―――钻孔钻至设计深度―――提出钻杆―――插钢绞线锚索―――淸孔―――常压灌浆―――压力注浆―――裸露筋防锈―――张拉锁定―――土方开挖。

　　1.3、成孔

　　1)成孔工艺有水作业钻进法和干作业钻进法两种。本工程为水作业钻进法，钻出的泥碴用水冲刷出孔，至水流不浑浊时为止。本法把成孔过程中的钻进、出渣、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土；适用于各种软硬土层，特别适于有地下水或土的含水率大及有流砂的土层，且有施工操作方便，工效高，但施工现场积水较多。施工时采取多个点平行作业。

　　2)钻进时，先启动水泵，使冲洗液（泥浆）从钻杆中心流向孔底，在一定水压力（0.15－0.30Mpa）下，水流携带钻削下来的土屑从钻杆与孔壁间的孔隙处排出。钻进时要不断供浆冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300～400mm/min为宜，在钻进过程中随时注意速度，压力及钻杆的平直，待钻至规定深度后，继续用泥浆反复冲洗钻孔中的泥砂。

　　3)钻机就位后，要按照设计要求校正孔位的垂直、水平和角度偏差，孔壁要平直，以便安放杆体和注浆。

　　4)要求锚索设计倾角25°，自由段及锚固段孔径150mm；锚索水平方向孔距误差不大于50mm，垂直方向孔距误差不大于100mm；锚索钻孔的偏斜率不大于锚杆长度的2%，钻孔深度应不小于设计长度，也不大于长度的1%。

　　5)每根锚杆的钻孔，必须详细地做好钻孔施工记录，各土层、岩层厚度记录，并给业主、监理当场在记录中签认，作为交工资料。当钻至设计深度时，及时通知业主和监理认可。

　　1.4、插钢绞线锚索

　　1)锚索采用低松弛预应力钢绞线，抗拉强度1860Mpa，每束为1×7 s，d=15.2mm。

　　2)锚索拉杆按其结构构造由专人制作，要求顺直。淸孔完成后尽快地安设锚索拉杆，以防止钻孔坍陷。锚索拉杆使用前要除锈，钢绞线如涂有油脂，在其锚固段要仔细加以清除，以免影响与锚固体的粘结。为将拉杆安放在钻孔内的中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁，并保证拉杆有足够的水泥浆保护层，沿杆体轴线方向每隔2.0m设置一个定位器。

　　3）插入锚索拉杆时应将灌浆管（共两条管，一条为常压注浆管，注浆完后可以拔出重复使用；另一条为二次压力注浆管，管头密封，在锚固段范围内的管身上加工一些出浆孔，间距约为1.0m~1.5m，开孔处的外部用橡胶圈盖住，胶管孔径不小于25mm，钢管孔径不小于20mm。），与拉杆绑在一起同时插入孔内，放至距孔底保持50cm，通常要求清孔后，立即插入锚杆，插入时将拉杆有定位支架的一面向下方。如钻孔时使用套管，则在插入拉杆灌完浆后将套管拔出。为保证非锚固段拉杆可以自由伸长，杆体自由段应用塑料布或塑料管包裹，与锚固体连接处用铅丝绑牢。

　　4）杆体长度应等于锚杆设计长度加上张拉长度；安放杆体时，应将杆体顺直，缓慢插入孔中，不得搅动土壁。杆体插入孔内深度不应小于锚杆长度的95％，杆体安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。

　　1.5、清孔

　　钻机钻孔施工完成后，由于孔内残留有大量的泥浆、泥皮和沉渣，如果清理不干净、不彻底，会严重降低预应力锚索的锚固力。 淸孔质量是保证锚杆质量的关键，要求成孔孔壁垂直，孔内不得有塌陷和松动，完全清除孔内沉渣。成孔时不能使用膨润土作循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮而难以清除。

　　1.6、灌浆

　　1）灌浆是预应力锚索施工中的一道关键工序，必须认真进行，并作好记录。

　　灌浆材料采用纯水泥浆。水泥强度等级P.O42.5R，水灰比为0.5~0.55，其流动度要适合泵送，为防止泌水、干缩和低水灰比，可掺加0.3％的木质素磺酸钙。

　　2）注浆浆液搅拌均匀，随搅随用，浆液在初凝前用完，并严防石块和杂物等混入。注浆作业开始时或中途停止超过10min以上，宜用水或稀水泥浆润滑浆泵及管路。

　　3）灌浆方法分两次完成：第一次为常压灌浆，第二次为压力注浆。第一次常压灌浆是用压浆泵将水泥浆经胶管(或用1根Ф30mm左右的钢管作灌浆管)灌入孔内，管端保持高于底150mm。一次灌注压力为0.5～0.8MPa左右。随着水泥浆或砂浆的灌人，浆液从钻孔底部向上返回，钻孔孔口处有水徐徐溢出，待孔口出现纯水泥浆时一次常压灌浆结束。灌浆时应逐步将浆管向外拔出直至孔口，但在拔管过程中应保证管口始终埋在浆液内。压力不宜过大，以免吹散浆液或砂浆。待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣人孔内，再用粘土封堵孔口，并严密捣实。二次高压注浆是在水泥浆终凝以前（约3~12小时之内）进行压力注浆，利用注浆管对锚固段分段注入浆液，二次注浆压力为2.0～2.5MPa，以便能冲开一次常压注浆所形成的具有一定强度的锚固体。

　　4）理论和施工经验告诉我们：二次压浆后锚固体的直径为钻孔直径的1．88倍以上，最大达2.1倍，因而大大提高了锚固体与周围土体的摩擦面积和抗剪强度，增大锚杆的承载能力。当压力稳定后，稳压1.5~2min即告完成。灌浆时要注意，对于靠近地表面的上层锚杆，灌浆压力不可过大，以免引起地表面膨胀隆起，或影响附近原有向地下构筑物和管道的使用。因此，一般每lm覆土厚度的灌浆压力可按0.22MPa考虑。根据试验，水泥浆或砂浆在压力下注入后的孔壁可形成不光滑且似波纹状沟良好结合。

　　5）灌浆压力对土层锚杆的承载力有较大影响，因锚杆的锚固能力和锚固体外围土层的抗剪强度直接相关，如施工灌浆工艺好，灌浆压力能大大提高，可有效改善周围土层性能，锚固能力也可会大大提高。

　　6）灌浆压力愈大，锚固体与周边土层结合得越紧密，结合带的摩擦角和粘聚力值也相应提高，因而土体的抗剪强度值也显著增大。若灌浆压力很低，或在无压力灌浆状态此时，锚固体外围土层的抗剪强度值，则完全取决于原状土的物理力学性能和上部土层的静压力。

　　1.7、锚杆张拉锁定

　　1.7.1、锚杆张拉锁定应符合下列规定：

　　①张拉前应对张拉设备进行标定； 张拉设备可用YC-6C型穿心式千斤顶和SY-60油泵，当张拉到设计荷载时，锁紧锚索，完成锚定工作。

　　②锚固体及台座混凝土强度均应大于设计强度的70％时，方可进行张拉；

　　③台座的承压面应平整，并与锚杆的轴线方向垂直；张拉端端部承压垫板及固定端垫板用Q235钢板加工而成

　　④锚杆的张拉顺序应考虑邻近锚杆的相互影响；大千斤顶进行整排锚杆的正式张拉时宜采用跳拉法或往复式拉法，以保证钢绞线与横梁受力均匀。

　　⑤锚杆张拉锁定力分200KN、150KN、100KN和80KN四种。在饱和淤泥质地层中，张拉是在水泥浆强度达到15MPa以上后，用千斤顶对拉杆进行预应力张拉，并按0．8倍设计荷载锚定。

　　1.7.2、锚杆锁定应符合下列规定：

　　①应采用符合技术要求的锚具；张拉端采用夹片式锚具，锚具出厂前应进行检验并提供质量保证书。进场后应抽样进行外观检查，并按规定抽取夹片锚进行组装件试验，检验合格后方能使用。

　　②锚杆锁定值应符合设计预应力的要求；

　　③锚杆锁定后若经检测发现明显的预应力损失，应进行补偿张拉。 在粘性土，特别是在饱和淤泥质粘土层中，预应力锚杆会产生蠕变现象，此外钢材的松弛，基抗支护位移和周围环境(温度、湿度、振动等)因素都会导致预应力的减小。根据试验，预应力损失在硬质粘性土中约为张拉荷载的6％；在软粘性土中约为张荷载的10％左右。为此，一般在张拉3-5天后，进行再次张拉，可有效改善锚杆的长期工作性能。

　　1.7.3、锚杆张拉与锁定作用均应有详细、完整地记录。

　　(4)、锚杆张拉试验按下列规定进行：

　　①最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值N的1.2倍；

　　②初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍；

　　③加荷等级与观测时间按下表进行：

　　④在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次；

　　⑤达到最大试验荷载后观测15min，卸荷至0.1Nt，并测读锚头位移。

　　(5)、锚杆验收标准

　　在最大验收试验荷载作用下，锚头位移相对稳定，即在荷载等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm。

　　(6)、预应力张拉步骤

　　①张拉前提条件

　　预应力筋张拉前，由总包单位提供与结构构件同龄期同养护条件的 混凝土试块强度检验报告，当混凝土强度达到设计要求的张拉强度后方可进行预应力张拉。

　　②预应力筋张拉程序

　　当混凝土强度达到设计强度的80％后，方可进行预应力筋张拉：

　　张拉前应进行试张拉，即对各种长度类型预应力筋各取一组筋(3根) 按如下张拉程序张拉至设计张拉力。试张拉时，量取实际伸长值并计算实际摩擦损失，然后推算预应力筋理论伸长值，作为正式张拉的控制依据。

　　张拉步骤如下：

　　在张拉端安装锚环、夹片。两片式夹片需同时推进到锚环里。

　　装上千斤顶，开动油泵，对预应力筋进行张拉。当张拉应力达到0．1σcon时停止加荷，读取初始读数。

　　张拉应力继续增大至设计张拉力(1．0σcon)时，记录伸长值：退出千斤顶。

　　③预应力张拉伸长值控制

　　张拉前先计算张拉力，然后根据千斤顶的张拉力一油压标定曲线计算张拉时使用的油压表读数(张拉千斤顶必须是在标定有效期内)：预应力筋理论伸长值ALP按下式计算：

　　△Lp=FpmLp/ApEp

　　Fpm——预应力筋的平均张拉力(N)；

　　LP——预应力筋的长度(mm)

　　AP——预应力筋的截面面积( mm2 )

　　EP——预应力筋的弹性模量( N／mm2 )

　　张拉采用以控制张拉力为标准，以实际伸长值作为校核的双控方式。即预应力筋在张拉到控制张拉力时，实际伸长值应在理论伸长值的95％一110％的范围之间。

　　④预应力筋张拉验收

　　预应力筋张拉时，必须如实填写“预应力筋张拉原始记录表”。

　　张拉完毕，根据“预应力筋张拉原始记录”整理出“预应力筋张拉伸长值整理表”，作为预应力施工技术资料的一部分。

　　⑤、切除多余预应力筋

　　张拉完成后用小砂轮机切除张拉端多余的预应力筋，预应力筋截留长度不少于30mm。

　　1.8、施工要点

　　1）、钻孔前，根据设计要求和土层条件。定出孔位，作出标记，钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好锚孔位置(上下左右及角度)，防止高参差不齐和相互交错。

　　2）、钻进后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗直至出清水，再接下节钻杆；遇有粗、砂卵石土层，在钻杆钻至最后一节时，应比要求深度多10-20cm，以防粗砂、碎石堵塞管子。

　　3）、钢绞线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况；有不合格的应进行更换或处理。断好的钢绞线长度要基本一致，偏差不得大于5cm。端部要用铁丝绑扎牢，不得参差不齐或散架。钢绞线束留量应从挡土、结构物连线算起，外留1.0~1.2m。钢绞线与导向架要绑扎牢固，导架间距要均匀，一般为2m左右。注浆管使用前，要检查有无破裂堵塞，接口处要处牢固，防止压力加大时开裂跑浆。

　　4）、水作业钻机拔出钻杆后，外套在孔内不会坍孔，但亦不宜间隔时间过长，以防流砂涌人管内，造成堵塞。

　　5）、灌浆压力，一次注浆压力0.5~0.8MPa；二次注浆压力为2.0～2.5MPa，宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，可有效提高锚杆抗拔力(20％左右)。灌浆材料可根据气温、土质情和使用要求，适量掺加早强剂、防冻剂或减水剂。

　　6）、注浆前用水引路、润湿，检查输浆管道；注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备灌浆管等。注浆后自然养护不少于7天，待强度达到设计强度等级的70％以上，始可行张拉工艺。在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。

　　7）、张拉前要校核千斤顶，检验锚具硬度；清擦孔内油污、泥砂。张拉力要根据实际所需的有效张拉力和张拉力的可能松弛程度而定，一般按设计抽向力的75％-85％行控制。

　　1.9、试验和检验

　　为了验证设计估算的锚固长度是否足够安全，在施工前和验收阶段应进行现场锚杆抗拔试验，以取得地层实际抗拔力数值。试验项目包括极限抗拔试验、性能试验和验收试验。

　　(1)、基本试验

　　基本试验亦称极限抗拔试验，用以确定设计锚杆是否安全可靠，施工工艺是否合理，并根据极限承载力确定允许承载力。试验应在有代表性的土层中进行。所用锚杆的材料、几何尺寸、施工工艺、土的条件等应与工程实际使用的锚杆条件相同。荷载加到锚杆破坏为止，以求得极限承载力，根据承载能力再除以安全系数K，即为土层锚杆的允许使用荷载。对于临时性锚杆，当外荷按主动土压力计算时，取K：1.5；当外荷按静止土压力计算时，K：1.33。试验设备多采用YE~60穿心式千斤顶和A6~400型高压油泵在锚杆外施加拉力。每次加荷值为设计荷载的20％~25％，试验数量不少3根。

　　(2)、性能试验

　　性能试验又称抗拉试验，目的是求出锚杆的荷载~变位曲线，以确定锚杆验收的标准。试验一般在锚杆验收之前灌浆达到70％强度之后进行。张拉试验的锚杆数量应为施工总锚杆总数的3％~5％，但不少于3根，以检验是否符合设计和施工质量要求。所用锚杆的材料、几何尺寸、构造、施工工艺应与施工的锚杆相同。但荷载不加到锚杆破坏。锚杆的加荷方式，依次为设计荷载的0.25、0.50、0.75、1.00、1.20和1.33倍。

　　(3)、验收试验

　　验收试验是检验现场施工锚杆的承载能力是否达到设计要求，确定在设计荷载作用下的安全度，并对锚杆的拉杆施加一定的预应力。加荷设备亦用穿心式千斤顶在原位进行。检验时的加荷方式，对临时性锚杆，依次为设计荷载的0.25、0.50、0.75、1.00阳1.20倍(对永久性锚杆加到1．5倍)，然后卸载至某一荷载值(由设计定)，接着将锚头锁紧固，此时即对锚杆施加了预应力。每次加荷后要测量锚头的变位值，将结果绘成荷载~变位图，以此与性能试验的结果对照，如果验收试验锚杆的总变位置不超过性能试验的总变位量，即认为该锚杆合格，否则为不合格，其承载能力要。

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