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微型钢管桩预应力锚索(对拉)系统施工技术的研究
摘要:本文结合工程实例,在施工场地条件限制下选择更优的基坑支护施工方案,针通过微型钢管桩对拉锚索施工方案进一步优化,并对钢管桩对拉锚索支撑体系优化后具体的施工工艺流程进行总结,优化后的施工技术效果切实可行,给施工场地限制的类似工程提供参考和帮助。
关键词:基坑支护;微型钢管桩;支护设计;对拉锚索;施工技术
1引言
随着建筑行业的飞速发展,越来越多的大型建筑为了提升建筑工程的质量和安全性都选择采用深基坑支护的方法对建筑工程的地下结构进行加固。目前,工程项目中的深基坑支护方法多是多样, 但是应用条件各有不同。接下来,将着重研究钢管桩与预应力锚索在深基坑支护中的应用及其工作原理与施工过程。
2工程概况
临洮 xxx 住宅建筑工程项目,本工程建筑面积为56327.1平方米。本工程支护部位是对未拆迁居民住宅进行基坑支护,本次支护范围为三期基坑南侧未拆民房区域,三期基坑东北角区域,开挖深度8.5m,新增支护区域采用Ф146x5mm钢管桩+预应力锚索支护,用桩299根,桩长13m,支护长度约137.5m。
在勘探深度范围内,场地地层自上而下分别为杂填土(局部为素填土)、卵石、强风化泥岩。具体分述如下:
3支护结构方案的选择
钢管桩+预应力对拉锚索:
新增支护区域采用Ф146x5mm钢管桩+预应力锚索支护,用桩299根,桩长13m,支护长度约149.5m。
预应力锚索在支护桩间实施,采用3根15.2的钢绞线,设置3 道,锚索长度为11m、13m。钢绞线在自由段应设置隔离套管,注浆固结体强度不宜低于 20MPa。
预应力锚索成孔径为150mm,锚索注浆采用水泥浆低压注浆,水灰比为0.5,注浆压力为0.4~0.6Mpa,水泥选用42.5等级的普通硅酸盐水泥,强度为M20。锚索采用专用锚具锁定,1-161号桩、204-234号桩、275-299号桩其端部采用2根20a型槽钢作为腰梁,162-203号桩、235-275号桩其端部采用2根22a型槽钢作为腰梁。
4微型钢管桩预应力锚索(对拉)系统具体施工流程
本工程支护部位是对未拆迁居民住宅进行基坑支护,本次支护范围为三期基坑南侧未拆民房区域,开挖深度8.5m,新增支护区域采用Ф146x5mm钢管桩+预应力锚索支护,用桩299根,桩长13m,支护长度约149.5m。喷锚面层厚度为80mm厚,喷射混凝土强度为C20,钢筋网片Φ6.0@200×200。
(1)材料、工具准备
在开展钢管桩支护工作之前需要预先准备符合设计要求规定的钢管、水泥、钢筋以及碎石。钢管桩的施工离不开空压机、钢管桩钻机和混凝土喷射机等。在进行深基坑支护工作时设计师会提前对支护结构的受力进行计算,通过参数选择性价比最高的支护方案,如此一来可以尽可能的降低建筑工程的成本进而提升利润。
预应力锚索施工材料相对比较简单包括水泥、钢绞线以及各种型号的槽钢,但是其通过履带钻机、空压机以及注浆机等工具的综合协作才能完成。预应力锚索的难点在于,建筑地下结构中本身就存在很多的管道结构,因此在进行预应力锚索施工时,要结合地下结构尽量分散应力。
(2)锚索施工工艺:
正常锚索工艺:成孔→锚索制作及安放→注浆→安装腰梁→锚索张拉→封锚。
对拉锚索施工工艺:成孔→锚索制作及安放→安装腰梁→一端用锚具锁死→一端锚索张拉→封锚。
在钢管桩施工前,首先需要对施工场地进行平整处理,平整场地就是结合设计图纸确定出基坑桩边线和桩位并安装钻机完成钻孔工作。接下来就是处理钢管,根据设计要求将项目购买的钢管进行切割下料并且在钢管连接处采用内丝连接的方法。随后就是确定钢管桩的数量、位置、直径等参数,在该过程中会使用木桩起到定位的作用。定位完成后,施工团队会使用履带螺旋式钻机展开钻孔工作,完成钻孔工作后就来到了清孔和注浆。清孔的目的是为了将钻后留在孔中的泥浆清除进而提升钢管桩的力学性能。注浆工作分为两次,在完成注浆机及其管道的安装之后会进行第一次注浆。第一次注浆是分层的水泥、碎石注浆。分层进行碎石水泥注浆可以充分的确保注浆的质量。一般情况是每填充2米的碎石就使用水泥进行注浆,在整个注浆工作完成之后会使用纤维袋对端部进行封口进而达到更好的注浆效果。第二次进行注浆主要是对一次注浆留下的缝隙进行填补达到充盈系数的要求。
预应力锚索的工艺流程大体可以分为七大步骤。第一步是成孔工作,成孔工作首先是定位工作,由于现场施工情况比较复杂,所以设计的位置往往需要进行一定的改变。定好走线、类型等参数之后即可开始钻孔工作。第二步是进行锚索的制作,锚索下料需要考虑到锚索长度、锚头高度、工作锚以及工具锚厚度等余量的总和。如此一来就可以避免由于钢绞线的下料长度不够导致锚索的性能受到影响。钢筋锚杆需要除锈、除油等工作目的是为了提升使用寿命。第三步是锚索安装。锚孔在完成钻孔工作之后会留下大量的残余废土,这严重影响预应力锚索的安装工作。在清除残余废土后即可将制作完成的锚索连同注浆管放入锚孔的中心线位置处。第四步就是注浆工作,预应力锚索的注浆工作也分为两次。第一次注浆只需要按照浆液的注入情况匀速地将注浆管拔出。第二次注浆一般采用压力补浆工艺对第一次补浆的缺陷进行弥补。第五步是腰梁的安装工作。腰梁的安装一般要严格紧贴桩体,其主要作用是均匀地传递预应力锚受到的固力。必要时也可以采取焊接互扣槽钢的方法提升预应力锚索的工作性能。第六步是锚索的张拉。张拉工作前首先是进行设备的标定,以压强曲线作为张拉的标准。当锚索锚固体的压强达到设计强度的75%时就可以进行锁定,锁死后需要切除端部。第七步就是封孔注浆工作。从预留孔中插入注浆管即可开展封孔注浆工作,但是需要注意的是注浆管口需要进入离锚固段顶部约50cm的位置。
5结语
随着建筑环境的复杂程度不断提升,基坑支护的难度越来越高。尤其是在狭窄受场地限制的区域基坑支护更是难上加难,本文微型钢管桩对拉锚索施工技术研究针对施工场地受限制等不利因素的条件下进行工艺优化,利用对拉形式锚索较好地解决了不规则深基坑支护难题,为类似工程提供了帮助。
参考文献
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