锚杆支护技术与工程应用——张权

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1、大逐理2大学网络教育学院 专科生毕业大作业题 目:锚杆支护技术与工程应用学习中心：安徽宿州奥鹏层次：高起专专业：土木工程年级：2008年秋季学号：200805092666学生：张权指导教师：杨林青完成日期：2010年8 月 21日内容摘要介绍了预应力锚杆和钻孔灌注桩组合基坑支护施工工法特点、工艺原理、施 工工艺、主要材料及机具、质量控制措施，环保措施、安全措施，该工法一方面 通过钻孔灌注桩来承担支护结构上的荷载，另一方面通过预应力锚杆将拉力传递 到稳定的土体，使锚固体不发生位移。关键词：基坑；预应力锚杆；钻孔灌注桩；施工工法目 录内容摘要I弓I 言11锚杆支护技术21. 1工法特点21.2工艺

2、原理21.3 施工工艺2%1 1工艺流程21 钻孔灌注桩施工22 锚孔定位33 钻孔31. 3. 5清孑L31.3.6锚杆加工制作31. 3. 7 插卒苗杆41.3.8 注浆41.3.9围梁制作410 张拉锁定411 施工监测51.4主要材料及施工机具51主要材料51.4.2 主要施工机具61.4.3施工监测62锚杆工程应用62. 1 工艺原理62.2质量控制62.3其它安全措施72.4环保措施82.4效益分析8参考文献9引 言预应力锚杆在土层中斜向成孔，依靠锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚 固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用来承受部分作用于支护结构上的荷载。预 应力锚杆改变了基坑的受力状态

3、，减小了基坑坑壁位移，维护了结构物的稳定。预应力锚杆和钻孔灌注桩组合基坑支护方法-方面通过钻孔灌注桩来承担支 护结构上的荷载，另一方面通过预应力锚杆将拉力传递到稳定的土体，即锚杆穿 过滑动面或不稳定区深入土体深层，利用对锚杆施加张拉应力，使锚固体不发生 位移趋势。1锚杆支护技术1.1工法特点1）进行锚杆施工作业的空间不大，适用于各种地形和场地。2）由锚杆代替内支撑，可降低造价，改善施工条件。3）锚杆拉力可通过抗拔试验确定，因此可保证足够的安全度。4）通过对锚杆施加预拉力来控制支护结构的侧向位移。1.2工艺原理1）钻孔灌注桩和预应力锚杆通过围梁形成二元挡土围护结构，该支护体系通 过整体刚度来控制

4、基坑变形。一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面，通过 预应力锚杆将支护结构承受的力传递给稳定地层，对锚杆施加张拉应力，有利于 锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用， 使锚固体系保持稳定。2）预应力锚杆由锚头、自由段和锚固段组成，是一种将拉力传至稳定土层的 结构体系，锚头是用于锁定锚杆拉力的部件，由锚具、托板、螺帽等组成；自由 段是将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由钢绞束、注浆体和防腐构造组成；锚 固段将作用在锚头的拉力传递给稳定地层。1.3施工工艺1.3.1工艺流程钻孔灌注桩施工一锚孔定位一钻孔一插锚杆一第一次注浆一第二次注浆一围 梁施工一张拉封锚一施工监测。

5、1.3.2钻孔灌注桩施工1）施工工艺流程采用如下：钻孔灌注桩桩机就位一成孔一第一次清孔一钢筋 笼吊装一安装混凝土导管一第二次清孔一安装漏斗、隔水栓一灌注水下混凝土一 拆除导管、漏斗。2）导管埋入混凝土面的深度为2血，在灌注过程中，导管应勤提勤拆。每 隔15min将导管上下活动几次。在混凝土灌注过程中，要始终控制好导管内混凝 土表面至泥浆面的高度，以灌注时孔内混凝土均匀缓慢上升、泥浆无剧烈翻滚为 佳。3）在灌注混凝土的施工中，确保混凝土浇筑的连续性。每盘混凝土时间间 隔应不大于o. 5h,若有一定的时间间偏，每隔lOmin在小范围内上下活动导管2 3次，延长混凝土的初凝时间。1.3.3锚孔定位锚

6、杆钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度 偏差不大于2?,高差不超过30mmo成孔施工前应在场地中挖好排水沟，以避免因 泥浆随意排放而影响施工。1.3.4钻孔1）施钻肘钻头要对准锚杆孔孔位标识下钻，最大孔位偏差不得大于lOOmin, 初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。为 了准确控制钻孔的角度，在施钻肘要由当班技术员用地质罗盘控制钻杆方向，使 钻孔角度偏差控制在2?以内。钻孔深度通过在钻杆上所作标记控制，要求钻孔深 度不小于杆体有效长度，并不大于设计孔深200mm。2）锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时,

7、 泥浆比重采用1. 05X 103Kg/m31. 1X 103Kg/m3；当钻到砂层时,泥浆比重采用1.2 X103Kg/ m3v1.3X103Kg/m3o3）钻机钻进速度为0. 30. 5m/min,退出速度为0. 50. 6m/min。1.3.5清孔采用往复式压浆泵进行大泵量清孔35浦】1,把孔内沉渣和孔壁泥皮冲洗干 净，孔底沉渣小于等于300mmo1.3.6锚杆加工制作1）锚杆自由段采用涂防锈油并外包二层槊料薄膜的处理方法，保证钢绞束与 注入的水泥净浆体隔离，在拉力的作用下，锚杆自由段进行充分的弹性拉伸，将 预应力有效传递到锚固段。2）在锚杆制作中，锚杆锚固段设置定位架，定位架间距为2m

8、,外径小于钻孔 直径10mmo1.3.7插锚杆1）插锚杆工人必须熟悉各个孔的孔向，以便杆体能够一次性顺利插入。插杆 要缓慢、匀速，切忌扰动杆体，造成浆液下掉和注浆不密实，采用棉纱将孔曰临 时封口。2）安插锚杆前先将托板、螺帽戴上，防止插杆过程中浆液污染杆体丝口，避 免丝门损坏而使螺帽不能顺利安装，半丝曰被污染要及时清理。1.3.8注浆1）注浆管是随着钢绞线一起埋在孔内的，并每间隔0.5 m钻一对注浆孔，用 胶布将小孔包扎好，以防止浆液堵塞该注浆管。2）第一次注浆分锚固段注浆、自由段注浆。锚固段注浆是顺着钻杆注浆，水 泥浆液通过钻杆送到锚孔底部。注浆压力从开始的0. 5 MPa逐渐加大至2. O

9、MPa； 水泥浆液从钻头底部顺着己扰动的地层充填和包裹锚固段的锚杆。当水泥浆灌注 到锚杆自由段附近时，停止注浆，并开动钻机卸掉上部的钻杆。接着开始自由段 注浆，注浆压力约为0.5MPa,随着灌注的水泥浆液的上升，慢慢拔出一次注浆管 和起拔孔内套管。3）第二次注浆与第一次注浆的间隔时间在812h为宜。第二次注浆的压力 从2.5MPa注浆升高，直到注不进浆液为止。注浆过程采用稳定的低中等灌浆速 率，在灌浆全过程中逐渐提高压力，使浆液向土体逐渐扩散。1.3.9围梁制作围梁紧贴竖向钻孔灌注桩，围梁基槽宽度应较围梁宽大lOOmni左右，以留下 足够的立模空间，待模板拆除后再进行问填。基槽内铺设20mm厚

10、砂浆作为找平层, 若遇局部架空则采用M7. 5浆砌片石嵌补，然后在其上进行围梁钢筋绑扎。3. 3. 10张拉锁定1）锚杆养护8d10d后，当锚固体强度大于15MPa,并不小于预定强度的75 %,方可进行预张拉。2）张拉程序采取如下：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%逐级加荷，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lOmin后，卸荷至80% 预定值锁定。4. 张拉锁定系统事先经过标定，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，即锚杆按预定承载力100%张拉持

11、 载5min后按预定承载力的70%锁定。1.3.11施工监测5. 施工监测包括：6. 锚杆的轴力监测，根据锚杆应力监测情况，在锚杆应力损失过大时对锚杆 进行二次张拉；7. 支护位移的量测；8. 地表开裂状态的观察；9. 附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；10. 基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化。11. 在土方开挖期间对于基坑辿坡土体顶部水平位移和支护结构侧移必须每口 观测不少于一次。当基坑开挖深度增大或发现变形发展较大时，必须加大监测频 率；当变形急剧发展或出现破坏预兆时，必须对变形情况加密监测。1.4主要材料及施工机具 1.4.1主要材料锚杆浆液水灰比采用0. 40. 4

12、5,水泥浆液的配比是水泥：水：早强剂：膨胀 剂=1 ： (0. 45-0. 5) : (0. 007-0. 01) : 0. 07。预应力杆体材料宜选用钢绞 线、高强度钢丝或高强螺纹钢筋。当预应力值较小或锚杆长度小于20m时，预应 力筋也可采用II级或III级钢筋。规料套管材料：应具有足够的强度，保证其在 加工和安装过程中不致损坏，具有抗水性和化学稳定性，与水泥砂浆和防腐剂接 触无不良反应。防腐材料：在锚杆服务年限内，应保持其耐久性，在规定的工作 温度内或张拉过程中不开裂、变脆或成为流体，不得于相邻材料发生不良反应， 应保持其化学稳定性和防水性，不得对锚杆自由段的变形产生任何限制。隔离架 应由

13、钢、塑料或其它杆体无害的材料制作，不得使用木质隔离架。1.4.2主要施工机具钻进用的钻具，可采用地质部门使用的普通岩芯钻探的钻头和管材系列。钻孔 设备可根据土层条件选择专门锚杆钻机或地质钻机。1.4.3施工监测施工前应认真进行技术交底，施工中应明确分工，统一指挥。 各种设备应 处于完好状态。张拉设备应牢靠，试验时应采取防范措施，防止夹具飞出伤 人。注浆管路应畅通，防止塞泵、塞管。机械设备的运转部位应有安全防护装 置。电器设备应设接地、接零，并由持证人员安装操作，电缆、电线必须架空。施 工人员进入现场应戴安全帽，操作人员应精神集中，遵守有关安全规程。2锚杆工程应用12. 1工艺原理1）钻孔灌注桩

14、和预应力锚杆通过围梁形成二元挡土围护结构，该支护体系通 过整体刚度来控制基坑变形。一方面通过钻孔灌注桩进行挡土，另一方面，通过 预应力锚杆将支护结构承受的力传递给稳定地层，对锚杆施加张拉应力，有利于 锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用， 使锚固体系保持稳定。2）预应力锚杆由锚头、自由段和锚固段组成，是一种将拉力传至稳定土层的 结构体系，锚头是用于锁定锚杆拉力的部件，由锚具、托板、螺帽等组成；自由 段是将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由钢绞束、注浆体和防腐构造组成；锚 固段将作用在锚头的拉力传递给稳定地层。2.2质量控制1）锚杆钻机施工前必须用枕木垫稳，前后设支

15、撑，操作位置铺设机台板，准 备就绪后才能开钻。2）制作锚杆的钢绞线、锚具、注浆管以及支架都应符合设计要求，具有出厂 合格证和试验报告，并按要求现场取样进行复试。3）锚杆孔位水平偏差不大于20mm,垂直方向误差小于lOrrnn,钻进过程中， 每5m测量一次成孔角度，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆的3%。表1主要施工机具序号机具名称单位数量1钻孔灌注桩钻机台12锚杆钻机台23 注浆泵台34排污泵台15搅拌机台26锚杆张拉机台27往复式压浆泵台18反铲挖 土机台19自卸式运土车台110交流电焊机套1表2主要劳动力计划表序号工种名 称人数工作内容1项目经理1对施工整个过程进行全面管理2技术负责人1施工 技术指导3质量员1质量管理工作4安全员1安全管理工作5钻工4操作钻机、 钻孔、移位、维修6泵工2操作压浆泵7测量工2基坑监测8机修工1设备维修 保养9电工1设备和照明用电10挖机操作工1挖土 11普