預(yù)應(yīng)力鋼管錨索在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

方 成 名， 朱 金 衛(wèi)， 鄧 樹(shù) 密

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

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預(yù)應(yīng)力鋼管錨索在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

方 成 名， 朱 金 衛(wèi)， 鄧 樹(shù) 密

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

基坑支護(hù)錨索施工在城市建設(shè)中應(yīng)用廣泛，但錨索施工過(guò)程中對(duì)地下管網(wǎng)造成破壞的問(wèn)題亦普遍存在。結(jié)合星光俊園高層住宅小區(qū)基坑支護(hù)工程，重點(diǎn)介紹了預(yù)應(yīng)力鋼管錨索在基坑工程中如何快速成孔且保護(hù)地下管網(wǎng)不被破壞的主要施工方法，為地下管網(wǎng)布置復(fù)雜或管網(wǎng)基礎(chǔ)資料不全的基坑支護(hù)錨索工程施工提供了可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。

基坑支護(hù)；地下管網(wǎng)；預(yù)應(yīng)力鋼管錨索

1 概 述

星光俊園高層住宅小區(qū)建設(shè)場(chǎng)地位于昆明市區(qū)北部，南靠聯(lián)盟路、西鄰萬(wàn)華路、北端現(xiàn)為北大門花鳥(niǎo)市場(chǎng)。行政區(qū)劃隸屬昆明市盤龍區(qū)管轄，交通十分方便。

根據(jù)規(guī)劃總平面圖，整個(gè)場(chǎng)地呈南北向展布，現(xiàn)有道路及建筑物將場(chǎng)地分割成相對(duì)獨(dú)立的四個(gè)地塊。小區(qū)總規(guī)劃用地面積為31 810.51 m2，建筑面積(不含地下部分)95 100 m2，建筑密度為30%，容積率為2.99，設(shè)兩層地下室，基坑開(kāi)挖深度約13 m，為城中村改造項(xiàng)目。

該工程位于昆明湖積盆地北部，屬?zèng)_湖積平原地貌，為拆遷場(chǎng)地，地形平坦。通過(guò)鉆探及現(xiàn)場(chǎng)地面調(diào)查得知，場(chǎng)區(qū)及周邊未發(fā)現(xiàn)陡坎、古河道、孤石、巖溶塌陷、潛蝕等不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程環(huán)境條件良好，靜力條件下場(chǎng)地穩(wěn)定，地層結(jié)構(gòu)以第四系人工堆積層、沖洪積層和沖積層形成的覆蓋層為主，上部為雜填土、素填土，以下依次為：粉質(zhì)粘土、有機(jī)質(zhì)粘土、粉土、圓礫。

2 預(yù)應(yīng)力鋼管錨索的設(shè)計(jì)

根據(jù)場(chǎng)地土的工程地質(zhì)性質(zhì)、地下室的設(shè)計(jì)條件，結(jié)合周邊地下管網(wǎng)情況，本著安全可靠的原則，從經(jīng)濟(jì)分析及施工周期進(jìn)行對(duì)比，最終決定采用上部1∶0.3放坡取臺(tái)+排樁+噴射混凝土+預(yù)應(yīng)力鋼管錨索聯(lián)合支護(hù)的方式。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，該工程設(shè)置4排預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，錨索采用φ60鋼管成孔，鋼管端部加焊φ16鋼筋擴(kuò)大頭，成孔孔徑為92 mm，錨索長(zhǎng)度為18～24 m，錨孔間排距為2.4 m×2.7 m，每束錨索采用3～4根φ15.24鋼絞線組成，錨固段長(zhǎng)8～13 m，張拉鎖定值為150～550 kN，采用OVM錨具。預(yù)應(yīng)力鋼管錨索和鋼管結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)圖1和圖2。

3 施工工藝

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼管錨索結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 工藝流程

施工工藝流程見(jiàn)圖3。

3.2 施工準(zhǔn)備

圖2 鋼管結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 錨索施工工藝流程圖

3.2.1 施工用電、水的布置

(1)施工用電：利用已經(jīng)形成的供電系統(tǒng)，就近使用。通過(guò)計(jì)算，該工程錨索施工用電量約為30 kW。

(2)施工用水：采用場(chǎng)地內(nèi)城市自來(lái)水管網(wǎng)系統(tǒng)水源，錨索施工用水量約為5 m3/h。

3.2.2 周邊環(huán)境調(diào)查

在錨索施工前，詳細(xì)了解基坑周邊已施工的建(構(gòu))筑物及地下管網(wǎng)情況，制定安全、可行的錨索施工專項(xiàng)方案，使錨索能夠避開(kāi)地下管網(wǎng)及建(構(gòu))筑物，確保錨索施工時(shí)其影響范圍內(nèi)的管道及建(構(gòu))筑物不被破壞。

3.2.3 機(jī)械施工平臺(tái)

液壓鋼管錨索機(jī)最小操作平臺(tái) 為 2.5 m×2.5 m。因錨索為鋼管成孔，考慮到單根鋼管長(zhǎng)度為6 m和錨索機(jī)架、錨索角度，機(jī)械施工操作半徑最小應(yīng)為8 m。施工前，采用挖掘機(jī)開(kāi)挖平整施工場(chǎng)地，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下盡量加大操作空間，以便于機(jī)械快速施工。

3.3 鉆 孔

3.3.1 鉆孔定位

在錨索施工前，根據(jù)基坑周邊已施工的建(構(gòu))筑物及地下管網(wǎng)調(diào)查情況，按設(shè)計(jì)圖紙要求或監(jiān)理人指定的位置進(jìn)行放樣鉆孔，確保開(kāi)孔偏差滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3.2 鉆孔機(jī)具

由于周邊情況復(fù)雜，該工程錨索機(jī)械采用自改式液壓鋼管錨索機(jī)。該機(jī)械的施工原理為液壓沖擊成孔，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械施工能大量減少施工勞動(dòng)力投入情況(一套液壓鋼管錨索機(jī)僅需一名機(jī)械操作手、一名焊工和機(jī)械配合人員)，具有施工速度快且操作靈活等特點(diǎn)。

因該工程采用鋼管成孔，故在成孔過(guò)程中鋼管遇地下管道或建(構(gòu))筑物時(shí)受材料性能限制鋼管會(huì)自動(dòng)彎曲，同時(shí)，鉆孔過(guò)程中鉆孔速度及聲音將發(fā)生變化，操作人員據(jù)此能及時(shí)判別施工情況，對(duì)遇見(jiàn)地下管道及障礙情況時(shí)能合理地采取相應(yīng)的處理措施，從而有效避免了施工過(guò)程中對(duì)周邊管道及建(構(gòu))筑物的破壞。

3.4 錨孔清洗及驗(yàn)收

鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的深度時(shí)，采用清水對(duì)鋼管內(nèi)因施工時(shí)從泄?jié){孔進(jìn)入的雜物進(jìn)行清洗，根據(jù)洗孔深度，對(duì)孔深進(jìn)行復(fù)核，對(duì)達(dá)到要求的孔邀請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員進(jìn)行檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下道工序。

3.5 錨索的制作與安裝

3.5.1 錨索材料

該工程的錨索設(shè)計(jì)采用無(wú)粘接鋼絞線，錨索采用高強(qiáng)度、低松弛的7φ5(15.24)鋼絞線制作，鋼絞線強(qiáng)度為1 860 MPa。

3.5.2 切割下料

下料使用砂輪切割機(jī)，錨索長(zhǎng)度=自由段+錨固段+腰梁寬度+預(yù)留張拉段，下料時(shí)，嚴(yán)禁采用電、氣焊切割。

3.5.3 錨索編制

將鋼絞線順直排列在加工平臺(tái)上，保持其長(zhǎng)度一致；按照?qǐng)D紙標(biāo)示的間距對(duì)鋼絞線進(jìn)行捆綁制作，錨固段頂部安裝導(dǎo)向帽；錨索錨固段與自由段應(yīng)隔斷，自由段套塑料管并用鐵絲纏緊，防止?jié){體流入自由段。

錨索編制完成后需復(fù)核錨固段、自由段長(zhǎng)度，復(fù)核完畢，邀請(qǐng)監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后方可使用。對(duì)各剖面錨索要登記掛牌，標(biāo)明錨索編號(hào)、錨索長(zhǎng)度，以防組裝錯(cuò)位。

3.5.4 錨索的安裝

錨索運(yùn)輸采用人工抬運(yùn)，轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于3 m，不能使錨索結(jié)構(gòu)受到損傷，在運(yùn)輸過(guò)程中保護(hù)好PE自由段套管。安裝前，檢查鋼絞線是否順直，對(duì)有扭曲的須進(jìn)行調(diào)整，對(duì)PE管有破損的必須進(jìn)行修復(fù)處理，待其合格后方能安裝。錨索一次安裝到位，避免在安裝過(guò)程中反復(fù)拖動(dòng)索體。錨索入孔后，鋼絞線必須平順、伸直，對(duì)外露的鋼絞線進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)。

3.6 錨索注漿

3.6.1 注漿材料

灌漿水泥采用P.O42.5R級(jí)礦渣硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥并添加早強(qiáng)劑。

3.6.2 灌漿水灰比

錨索注漿采用的水灰比為0.4～0.5，采用純水泥壓力注漿，將注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa。第一排錨索注漿壓力不超過(guò)0.5 MPa。注漿時(shí)注意觀察基坑周邊地面情況，防止噴漿、漏漿及地面隆起。

3.6.3 錨索注漿量

錨索每m的注漿量應(yīng)﹥50 kg/m，水泥漿攪拌均勻，隨拌隨用，攪拌好的水泥漿應(yīng)在初凝前用完。

3.7 腰梁澆筑

腰梁施工前，在每根支護(hù)樁上用電錘鉆6個(gè)φ18孔眼，孔眼深20 cm，橫豎間距均為20 cm，將40 cm 長(zhǎng)、φ18的鋼筋嵌入孔中20 cm，另外20 cm嵌入腰梁中。腰梁箍筋按設(shè)計(jì)要求制作，鋼筋綁扎時(shí)應(yīng)間距均勻、牢固。模板安裝前，需清除模板內(nèi)的木屑、泥土、垃圾等雜物并邀請(qǐng)監(jiān)理單位驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下一道工序。

腰梁混凝土澆灌應(yīng)連續(xù)施工并振搗密實(shí)。若不能連續(xù)施工，應(yīng)按要求留好施工縫。為保證腰梁混凝土早期強(qiáng)度能滿足錨索張拉的需要，在混凝土配比中摻入了適量的早強(qiáng)減水劑。

3.8 張拉與鎖定

(1)錨索張拉前，對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)錨固體與臺(tái)座混凝土強(qiáng)度大于15 MPa后進(jìn)行張拉。

(2)張拉前，將鋼墊板套入錨索，調(diào)整墊板與錨索垂直后緊鎖螺帽。錨索正式張拉前，取20%的設(shè)計(jì)鎖定荷載對(duì)其進(jìn)行預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密。張拉力施加值順序依次為：第一次張拉力為設(shè)計(jì)鎖定荷載值的25%，持荷5 min后進(jìn)行第二次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)鎖定荷載值的50%，持荷5 min后進(jìn)行第三次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)鎖定荷載值的75%，持荷5 min后進(jìn)行第四次張拉，張拉力為設(shè)計(jì)鎖定荷載值的100%。因在鎖定過(guò)程中張拉荷載一般都要回縮，故在鎖定前，先超拉至1.1～1.2倍設(shè)計(jì)鎖定荷載應(yīng)力，并持荷5 min(砂土)或10 min(粘土)，以確保錨頭位移及預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定，最后一級(jí)張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值后穩(wěn)壓30 min結(jié)束張拉并鎖定。每張拉一次，均應(yīng)量測(cè)錨桿桿體的伸長(zhǎng)值并作好原始記錄。

(3)錨索張拉完畢、鎖定后，應(yīng)注意檢查，如產(chǎn)生應(yīng)力損失則需進(jìn)行補(bǔ)償張拉，其間隔時(shí)間不得少于72 h，松弛損失一般為鎖定荷載的3%～4%。對(duì)于張拉力下降至設(shè)計(jì)值以下的錨索，再進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉。

3.9 錨頭保護(hù)

錨索張拉鎖定應(yīng)力穩(wěn)定后，使用手持切割機(jī)將錨具外的超長(zhǎng)部分鋼鉸線切除，切除后的鋼鉸線在工作錨具外的留存長(zhǎng)度為15 cm，以便于基坑開(kāi)挖變形后補(bǔ)張拉且避免土方開(kāi)挖時(shí)造成的機(jī)械破壞。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)星光俊園高層住宅小區(qū)基坑周邊建構(gòu)筑物及城市管網(wǎng)極為復(fù)雜，場(chǎng)地為原老城中村，現(xiàn)有管道及基礎(chǔ)無(wú)詳細(xì)圖紙，在采用預(yù)應(yīng)力鋼管錨索施工后，未破壞一處城市管網(wǎng)，且因鋼管與錨索聯(lián)合受力，張拉值較傳統(tǒng)錨索有明顯提高，取得了較好的效果；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：基坑開(kāi)挖后錨索應(yīng)力損失小，最大損失值為2 kN，基坑變形最大值僅為4 mm，基坑穩(wěn)定。

(2)預(yù)應(yīng)力鋼管錨索因其施工快速、操作簡(jiǎn)單、節(jié)省人力且施工條件要求低，在地下管網(wǎng)復(fù)雜的城市建設(shè)及地質(zhì)條件為土層的基坑支護(hù)工程中將會(huì)越來(lái)越廣泛應(yīng)用。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

四川省水電學(xué)會(huì)水電七局分會(huì)2016年技術(shù)交流會(huì)在去學(xué)水電站現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)

2016年9月26～29日，四川省水電學(xué)會(huì)水電七局分會(huì)2016年技術(shù)交流會(huì)在去學(xué)水電站現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)。來(lái)自水電七局所屬分局、機(jī)關(guān)相關(guān)部門、施工局的領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員50余人出席了會(huì)議。與會(huì)代表實(shí)地考察了正在建設(shè)中的去學(xué)水電站大壩。該壩由水電七局三分局承建，為當(dāng)今在建的世界第一高瀝青混凝土心墻堆石壩。去學(xué)項(xiàng)目部在項(xiàng)目經(jīng)理趙然的率領(lǐng)下，克服重重困難、排除萬(wàn)難，大壩將于今年年底填筑到頂。代表們與現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員進(jìn)行了實(shí)地技術(shù)交流。水電七局工程科技部主任魏平主持技術(shù)交流會(huì)，介紹了會(huì)議籌備情況及召開(kāi)此次會(huì)議的目的。三分局吳軍總工致歡迎辭。項(xiàng)目經(jīng)理趙然在會(huì)上進(jìn)行了去學(xué)水電站首部樞紐工程施工技術(shù)交流，項(xiàng)目總工許天龍進(jìn)行了該電站瀝青混凝土心墻施工技術(shù)交流。彭亮、廖果、田元?jiǎng)住铐n剛、代季冬代表先后在會(huì)上進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流。魏平主任在總結(jié)發(fā)言中指出：七局有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)交流目的性明確，效果明顯，參會(huì)人員均為與當(dāng)次技術(shù)交流重點(diǎn)有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)、工程部主任，能夠與項(xiàng)目部技術(shù)人員互幫互學(xué)，共同提高水電七局的技術(shù)水平。這一點(diǎn)已在之前召開(kāi)的南水北調(diào)、桐子林水電站、成都地鐵項(xiàng)目技術(shù)交流會(huì)上得到了驗(yàn)證。水電七局人力資源部主任黃永成最后在大會(huì)上發(fā)言，介紹了七局技術(shù)崗位的設(shè)置情況并對(duì)技術(shù)交流會(huì)的圓滿召開(kāi)表示祝賀。在完成了預(yù)定的議程后，會(huì)議圓滿結(jié)束。

2016-08-15

TU7;TU94+3;TU69;TV551

B

1001-2184(2016)05-0064-04

方成名(1966-)，男，重慶云陽(yáng)人，基礎(chǔ)工程分局黨委書(shū)記兼副分局長(zhǎng)，高級(jí)工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

朱金衛(wèi)(1987-)，男，重慶巴南人，助理工程師，從事房屋建筑工程施工技術(shù)與管理工作；

鄧樹(shù)密(1971-)，男，四川廣安人，基礎(chǔ)工程分局總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事水利水電、房屋建筑工程施工技術(shù)與管理工作.