淺析建筑工程中深基坑錨桿的探討

工程概況

　　 某綜合樓占地面積2 000 m2 , 南側(cè)距開挖的基坑邊緣約20.0 m ; 西側(cè)為樓高9 層, 距開挖基坑邊緣約8.0 m , 暴露在開挖后基坑坑壁上的擋土樁側(cè)高分別為7.0～10.0 m、10.0～13.0 m。擋土樁未錨固前, 西側(cè)和南側(cè)距基坑邊緣4.0 m 處均有不同開裂的裂隙, 裂隙寬約為3.0 ～8.0 mm , 大雨、暴雨期間裂隙增寬至8 ～15 mm 之間。

　　1.1 基坑工程地質(zhì)條件

　　基坑主要地層工程地質(zhì)條件如表1 所示。

　　1.2 作業(yè)場地條件

　　 作業(yè)場地地面平坦, 地面出露均為粉質(zhì)粘土層, 因施工面均為基坑壁上的擋土樁, 故均屬高空作業(yè)。施工期間為3～5 月雨季, 常降暴雨, 使基坑底面呈爛泥狀。

　　2 地面裂隙產(chǎn)生的機(jī)理分析

　　2.1 地表裂隙產(chǎn)生原因

　　 由于無排水明渠, 致使地表水滲入擋土樁墻體邊緣, 施工期間正值雨季, 坡體土壤均處飽水狀態(tài), 造成: ① 粘性土層遇水膨脹; ②水分在裂隙面及土粒表面形成潤滑劑, 內(nèi)摩擦角減少; ③薄膜水變厚, 增加了自由水, 使土顆粒間電子減弱, 粘聚力c 值急劇下降; ④土體浸水后, 孔隙水壓力增加, 土的重力也增加, 下滑力增大; ⑤ 由于擋土樁為短期支護(hù),安全系數(shù)考慮偏小。鑒于以上原因, 致使地表產(chǎn)生裂隙, 特別在暴雨期間, 對毗鄰的樓房地基隨時(shí)可能造成滑坡的危險(xiǎn)。

　　3 工藝原理與設(shè)計(jì)

　　3.1 工藝原理

　　由于深基坑的開挖, 使其基坑內(nèi)外巖、土作用力從新分布, 同時(shí)深基坑的開挖也造成擋土樁存在較大的臨空面, 使深基坑有傾向于臨空面的滑移和傾覆的危險(xiǎn), 給基坑內(nèi)的基礎(chǔ)施工造成極大的安全隱患。為根本解決上述問題, 本次工藝的步驟是: 先制做錨桿, 再制做錨梁, 并將錨梁的主筋與擋土樁的主筋連接起來, 預(yù)埋鋼管作為錨孔, 錨梁制做完成后, 再用制作好的錨桿與錨梁錨固, 形成錨梁、錨桿及擋土樁組成的整體超靜定結(jié)構(gòu)。錨桿直接改變了滑體的應(yīng)力狀態(tài)和滑動(dòng)穩(wěn)定條件, 使不穩(wěn)定滑體處于較高圍壓的三向應(yīng)力狀態(tài), 使其巖、土強(qiáng)度和變形特性比單軸壓力及低圍壓條件下大大增強(qiáng), 明顯的改善了深基坑塹坡巖土的受力狀態(tài), 從而提高了巖土整體的穩(wěn)固性。

　　3.2 施工工藝流程[2 ]

　　施工工藝流程見圖1 。

　　3.3 錨桿設(shè)計(jì)

　　 錨桿主要依據(jù)工程地質(zhì)資料, 國家現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范[1 ,3 - 5 ] 、作業(yè)場地的施工條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)計(jì)算, 該工程需施工二排錨桿, 共計(jì)62 支,第一排錨桿距基坑地面3.50 m , 第二排錨桿距基坑地面6.50 m?；游鱾?cè)與緊鄰西側(cè)的南側(cè)某段需設(shè)置二排錨桿, 南側(cè)的其它位置設(shè)置一排錨桿。施工時(shí)先進(jìn)行試驗(yàn), 其實(shí)際錨固長度根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整, 并要逐根編號。錨桿的自由段應(yīng)與土體分離, 使非錨固段的錨桿能在孔內(nèi)自由伸縮, 待張拉后二次注漿。錨桿設(shè)計(jì)見圖2 , 錨桿施工方案見圖3 。

　　3.4 錨桿、錨梁制作設(shè)計(jì)要求及抗拔試驗(yàn)[3 ,4 ]

　　(1) 錨桿鉆孔定位、制安、注漿設(shè)計(jì)要求:①鉆孔孔徑150 mm , 傾角30°, 孔中心偏差不得超過1/ 50 , 錨桿鉆孔設(shè)計(jì)深度為進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖3.0 m , 設(shè)計(jì)深度暫定為30 m , 最終深度應(yīng)根據(jù)錨桿試驗(yàn)樁試驗(yàn)值進(jìn)行修正。②錨桿材料、制安、灌漿: 鋼鉸線規(guī)格為 　　 (2) 用細(xì)鐵線將灌漿膠管和錨索捆扎在一起, 其松緊程度要求既要防止膠管在安裝錨桿時(shí)松脫, 又要便于灌漿結(jié)束后起拔膠管, 灌漿膠管底端距錨索底端0.20 m 左右。

　　 (3) 洗孔: 錨桿安裝完畢后, 利用ZVB -4 噴漿泵和灌漿管送清水洗孔, 以去除孔壁泥皮, 直到孔口返出清水以后, 方可進(jìn)行灌漿。

　　6 灌漿工藝

　　6.1 灌漿材料

　　 采用425 # 普硅免檢水泥, 中粗砂, 拌漿用水一般可用城市自來水, 若用地下水或用其它天然水必須要進(jìn)行水質(zhì)全分析試驗(yàn), 確保采用的水質(zhì)對混凝土無腐蝕性。

　　6.2 砂漿拌制[4 ]

　　(1) 砂漿配合比: 根據(jù)M25 水泥砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求, 在施工前進(jìn)行配合比試驗(yàn), 確定水泥砂漿配合比為: 水∶水泥∶砂= 0.5∶1∶1 。

　　(2) 砂漿攪拌制作: 嚴(yán)格按砂漿配合比計(jì)量入盤, 用重量比進(jìn)料, 每盤進(jìn)料: 水50 kg、水泥100 kg、砂100 kg , 用攪拌機(jī)拌制, 攪拌時(shí)間大于180 s。

　　6.3 灌漿[4 ]

　　 (1) 利用ZVB - 4 型泵送漿, 灌漿管和回漿管采用1.25 寸高壓風(fēng)管, 外徑47 mm , 內(nèi)徑約32 mm。

　　 (2) 錨固段灌漿: 灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa , 孔隙擴(kuò)充率控制在12 %～20 % , 終灌后, 拔出灌漿管, 水泥砂漿初凝后, 在孔內(nèi)插入灌漿管4～5 m , 用清水將孔內(nèi)砂漿替代出來, 以保證錨桿自由段長度。

　　 (3) 自由段灌漿: 在外錨頭鎖定之前進(jìn)行二次注漿: 首先用空氣壓縮機(jī)噴出氣體并用清水將自由段錨孔沖洗干凈, 然后二次灌入水泥漿, 對于水泥漿固化過程形成的析水空間, 采用在錨梁上方預(yù)埋兩分水管, 反復(fù)注漿, 直到返漿為止。

　　7 外錨頭總成制安

　　 外錨頭制做、安裝: 外錨頭一般由專門生產(chǎn)的公司按國家標(biāo)準(zhǔn)制做; 安裝方法是先將墊板與錨梁聯(lián)接在一起, 裝入錨頭, 依靠張拉力將外錨頭鎖定到錨梁上。

　　8 張拉與鎖定[1 ,4 ]

　　 (1) 鎖定錨桿時(shí)間: 在錨梁制成20～28 d后, 對外錨頭進(jìn)行鎖定。

　　 (2) 張拉鎖定錨桿設(shè)備: 采用YC 60 - 200型千斤頂, 配ZB 4 - 500 型電動(dòng)油泵對錨桿張拉鎖定, 設(shè)備使用前應(yīng)在質(zhì)檢部門進(jìn)行拉力標(biāo)定測試。

　　(3)超張拉及鎖定荷載: 設(shè)計(jì)中采用的超張拉及鎖定荷載見表5 。

　　╂1.根據(jù)規(guī)范要求,在每一級加載的穩(wěn)定時(shí)間內(nèi),錨頭位移量不大于0.1mm時(shí),才加下一級荷載,否則廷長觀測時(shí)間,直至錨頭位移量小于2mm/h ,才施加下一荷載[3]

　　9 上層滯水的處理

　　對基坑壁上的下水道進(jìn)行了維修, 在擋土樁地面上原有的裂隙, 均澆灌混凝土, 防止地下水的滲流影響土層的物理力學(xué)性質(zhì)。

　　10 施工效果

　　 加固擋土樁的錨桿施工完畢并張拉鎖定后, 原有地面裂隙消失, 通過10 a 的觀測點(diǎn)觀測, 地面未出現(xiàn)新的裂隙, 在建(構(gòu)) 筑物施工期間, 邊坡穩(wěn)定, 完全達(dá)到了治理的目的,并達(dá)到永久性土層錨桿的效果。

　　11 結(jié)語

　　 該工程錨桿加固擋土樁獲得了良好的效果, 解決了因受場地條件限制, 不能放坡, 不能做多排擋土樁的問題。采用錨桿與擋土樁共同支護(hù)基坑, 達(dá)到支護(hù)的深基坑安全、可靠、穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目的。在深基坑施工錨桿常規(guī)的操作方法是, 均應(yīng)先開挖到錨桿設(shè)計(jì)位置的高度, 再進(jìn)行施工, 若為多排錨桿, 就要邊開挖邊施工, 而當(dāng)搭設(shè)鉆孔、灌槳可移動(dòng)平臺后, 施工不受地形的限制, 可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開挖深基坑一次到位。土層錨桿是由1958 年聯(lián)邦德國的寶爾(Bauer) 在巖石錨桿的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 并在深基坑施工時(shí), 固定擋土墻取得了成功[2 ] 。珠江三角洲一帶經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展, 由于高層建筑物的深基坑開挖受到地形、施工場地的限制, 因而錨桿大量的用于深基坑擋土樁、擋土墻的支護(hù), 解決了地下室機(jī)械化挖土的困難。而錨桿固定擋土樁(墻)應(yīng)用, 實(shí)現(xiàn)了深基坑工程施工效率高、工期短、造價(jià)低的優(yōu)越性, 由于以上的優(yōu)點(diǎn), 因而適用于城區(qū)內(nèi)高層建筑物深基坑的支護(hù)。