深基坑支护施工除了要求必须满足自身结构的安全、保证地下室施工安全顺利进行、确保周边环境与建筑物、道路管线的安全外,同时还必须实现施工对周边的环境影响最少,降低地下污染、降低造价的目的。而预应力锚杆技术,其不仅可决定支护结构的稳定性,而且还能有效控制基坑变形,在深基坑支护中起着相当重要的作用。预应力锚杆施工较复杂,施工技术要求高,施工过程中影响施工质量的因素较多,因此必须严格按规范要求进行施工,否则造成的后果非常严重,现通过具体工程实例进行禅述。
1 工程概况
某工程地处闹市,周围环境对围护结构施工的约束较多,除东向围护结构退入规划路边线2.5m外,其余围护结构紧贴规划路边线,施工场地狭窄。东侧和南侧的为交通主干道,路下铺设的市政管线多,南侧有地铁站及其管线距基坑边约32m~36m,同时南侧有一个2m宽的箱涵对基坑的位移限制很严;西侧分别为两栋有两层地下室(距规划路边线约12m,地下室深度约11.2m)的高层及5层框架无地下室的中学(距规划路边约19m);西北角为某居民小区(距规划路边线较远);北侧由西至东分别为二层地下室的操场(长度为78.8m,深度约7.1m)及二层地下室的高层建筑物(距规划路边线约20m,长度为162.4m,深度约为11.2m)。
该工程基坑面积大,长、宽分别有260m及160 m;基坑开挖深度较深,一般开挖深度约23.5m,出土方量大,施工周期长。根据相关规定,该基坑属于一级基坑支护等级。
2 地质水文条件
(1)根据地质钻孔揭露,下伏基岩为白垩系上统大朗山组三元里段(K2dl)细砂岩及砾岩,各地层情况分别如下。
人工堆积→冲积层→坡积层→残积层→岩层(细砂岩)
(2)各钻孔静止地下水位埋深0.8m~4.6 m,标高8.4 m~4.3 m。
3 施工方案采用的施工工艺及施工措施
预应力锚杆施工工艺流程:定位→锚杆钻机就位→钻进成孔→清孔→安放锚杆及止浆塞→注浆→养护→安装腰梁、台座→安装锚头(及测力计)、张拉锁定。主要施工阶段的具体要求如下。
(1)钻孔:应根据土层条件选择合适的钻孔设备及钻头,在钻进过程中,应精心操作,合理掌握钻进参数,合理掌握钻进速度,防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。一旦发生孔内事故,应争取一切时间尽快处理,并备齐必要的事故打捞工具。
(2)清孔:钻孔完毕后,必须用清水把孔底沉渣冲洗干净,直至溢出清水为止。
(3)锚杆组装及安放:按设计要求制作锚杆,应在锚杆杆件上安设定中架或隔离架;杆体自由段应用塑料布或塑料管包扎,与锚固体连接处用铅丝绑扎;安放锚杆杆体时,应防止杆体扭曲、压弯,管端距孔底为50mm~100mm;若发现孔壁坍塌,应重新钻孔、清孔,直至能顺利送入锚杆为止。
(4)注浆:浆液水灰比采用0.4~0.45的水泥净浆,水泥宜使用普通的硅酸盐水泥。第一次注浆的注浆压力应维持在0.4MPa~0.6MPa之间,注浆施工时注浆管要距孔底保持50mm~100mm距离,注浆应直至孔口溢出浆液为止。第二次注浆的注浆压力应维持在2.0MPa~3.0MPa之间,在灌浆全过程中逐渐提高压力,使浆液向土体逐渐扩散。
(5)张拉与锁定:本工程采用超张拉法,张拉程序为0→105σcon。(1)张拉前锚固体强度应大于15MPa,并不小于预定强度的75%。(2)张拉锁定系统应事先经过标定,并将油压表的读数换算成张拉压力进行控制,在锁定过程中,采用锚杆预定承载力进行校核。(3)锚杆正式张拉前先取10%预定轴向力进行预张拉,使各部位紧密接触,张拉时按预定荷载的10%~20%逐级加荷(前三级可取大值,后面可取小值),每级荷载的观测时间在5min以上,并待变形稳定后方可进行下一级荷载的张拉,达到预定荷载并稳定10min以上才能锁定。(4)锚杆张拉时应由专人操纵机械、记录和观测数据,并随时画出锚杆荷载——变形曲线图,作为判断锚杆质量的依据。
4 施工结束后出现的问题
第一道锚杆总共安放了20个锚头应力计,施工结束后,经过一个多月的监测,各个锚头应力计的应力均出现不同程度的下降,应力损失最大的约只剩初始应力的30%,基坑围护结构略向基坑内偏移。
5 原因分析
经现场了解及查看施工记录,主要存在以下问题:(1)清孔过程中,为加快施工速度,灌水后直接用高压空气将水从孔中吹,高压空气对孔壁的土层扰动较大,且孔内仍有较多泥浆残留,部分泥浆粘在孔壁上。(2)注浆过程中,水灰比控制不严,部分锚孔注浆时压力异常;第一、第二次注浆间隔时间过长,导致堵管,从而没法完成第二次注浆。(3)张拉过程中,监管不严,部分锚杆最后一级荷载不能恒定,或持荷完成后,锚索的伸长量有突变,出现上述情况后没有采取措施继续进行锁定,从荷载——变形曲线图看,部分锚杆最后一级张拉的线形明显不呈线性变化。
6 防治措施
(1)各施工工序必须严格按照施工规程和已批准的施工方案进行施工,施工过程发现的问题必须进行处理,不能弄虚作假。
(2)因锚杆施工是在地下眼睛看不见的地方,而地下土层的变体可能会较大,因此,清孔时应尽量采用对土体扰动较小的方法,以免造成塌孔或渣土不能清理干净。
(3)锚杆正式施工前应尽可能在基坑内不同点做试验锚,以确定工艺性能和各施工的参数,同时摸清场地情况。
通过以上所述,该工程的预应力锚杆施工管理不严,施工过程中,清孔、注浆及张拉锁定这三道工序均出现严重的问题,且从过往的工程情况看,上述三道工序的质量的确难以监控,因此,上述三道工序我们必须重点进行监控,尤其是张拉锁定工序,因为该工序是否合格,将最终决定锚杆的施工是否合格。
摘要：预应力锚杆技术已在国内工程建设领域广泛应用,该技术虽然比较成熟,施工条件多样、复杂,要求较高,稍不注意就容易出问题,本文正是通过一个工程实例讲述预应力锚杆施工过程中要注意的一些问题,以期施工人员能重视出现的问题。
关键词：预应力锚杆,施工过程