长螺旋钻孔混凝土桩及锚索在深基坑中的应用

导言

长螺旋钻孔压灌桩技术作为建筑业10项新技术之一(版),适用范围广泛,本文结合房山长阳镇黄管屯村棚户区改造项目深基坑支护实例,介绍项目深基坑支护设计要点,阐述了长螺旋钻孔压灌桩及预应力锚杆施工工艺。

工程概况

某村棚户区改造项目是房山区的民生重点改造项目之一,工程总建筑面积.49㎡,包括1~3号楼,地下3层,地上18层,高度53.7m,1栋配套楼、1栋电业站及1个地下车库。规划总用地面积.00㎡,地上建筑面积.00㎡,地下建筑面积.49㎡。

本工程土质条件及周边环境一般,为二级基坑,基坑深9.10~9.m,属于深基坑,基础位于粉质粘土和粘质粉土交互层,地下水平均埋深约4.00m,位于第二层粉质粘土中。

设计要点

1.长螺旋钻孔压灌桩

采用长螺旋钻机成孔后插钢筋笼施工工艺,在基坑四周轴线外3.0m处共设置根灌注桩,桩长分别为13.6m、14.5m、17.0m,笼长分别为13.6m、14.5m、17.0m,桩

径mm,桩间距1.6m,混凝土强度等级为C25,保护层厚50mm,灌注桩桩顶设置冠梁,截面尺寸为mm×mm,混凝土强度等级为C25,配筋为,6.5

(图1、表1、表2)。

图1灌注桩平面布置

表1单桩竖向静载荷试验结果

表2灌注桩配筋情况

2.预应力锚索

第1道锚杆采用螺旋干钻工艺,第2,3道采用双套管施工工艺,进行二次劈裂注浆。

锚索采用低松弛高强度75钢绞线,fptk=MPa,长度为19.0m,21.0m,共根预应力锚索,腰梁采用2-25b工字钢,承压板尺寸30cm×25cm×2.5cm,桩间土二次支护采用内置钢丝网喷射细石混凝土,厚60mm。各部位具体锚杆布置见表3。

表3单桩竖向静载荷试验结果

长螺旋钻孔压灌桩施工

1.施工原理

长螺旋钻孔压灌桩技术是将长螺旋钻机钻孔至标高设计值,利用混凝土泵将超流态细石混凝土从钻头底部压出,压灌混凝土的同时,提升钻头至成桩,将混凝土灌注至标高设计值后,再借助钢筋笼自重作用,将钢筋笼一次插入混凝土桩体至标高设计值,从而形成钢筋混凝土灌注桩。后插入钢筋笼的工序须在压灌混凝土后连续进行。相比于普通水下灌注桩施工原理,长螺旋钻孔压灌桩施工不需泥浆护壁,无泥皮,无沉渣,无泥浆污染,施工效率较高,造价较低。

2.施工工艺流程

项目施工工艺流程如图2所示。

图2长螺旋成孔中心压灌混凝土后插笼法

3.施工质量及检查标准

长螺旋钻孔压灌桩的施工质量控制标准及检查方法见表4。

表4施工质量及检查标准

预应力锚索施工

1.工艺流程

本工程第一步锚杆采用“螺旋干钻工艺”;第二步、第三步锚杆采用双套管施工工艺,并进行二次劈裂注浆。具体施工流程为:施工准备→钻机就位→校正孔位角度→钻孔以及抽钻→插送杆件→注浆补浆(第二道、第三道锚杆劈裂注浆)→杆体养护→安装钢梁锚具→张拉锁定。

2.施工工序

(1)施工准备

1)组织施工人员学习相关规范,进行技术交底,掌握施工关键参数。

2)制订材料需求计划,提前进行备料并按要求见证取样,原材复试、检验,材料经检验合格方可投入使用。

3)锚杆制作:锚杆为75级钢绞线制作而成,杆体表面保持干净,污物、铁锈、油污等杂质应及时清除;根据设计尺寸进行下料,锚杆长度=设计长度+1.20m预留段,下料尺寸误差应低于10cm;锚杆应在平整、硬实的场地上进行制作,并保持杆体平直,无弯曲和变形;沿杆体轴线每隔2m设置1个隔离架,用22号火烧丝将隔离架与钢绞线绑扎牢固;对于杆体非锚固段,套入直径为20mm的软管,采用铅丝扎牢软管两端并密封,为避免钢绞线刺穿软管,制作时在钢绞线尾部缠裹1层防水胶布;为使锚杆顺利插入孔底部,在其端部用编织袋绑扎牢固,将注浆管、排汽管插入隔离架中心直至距锚杆端部30~50mm位置处。

(2)钻机就位

1)为保证钻机操作方便及成孔位置准确,要求钻机操作平台位于开孔位置下约mm,平台宽度不得小于8m。

2)钻进过程中钻机机位保持平稳,必要时应采用方木垫稳,保证成孔质量。

(3)孔位角度校正

1)钻机就位后,应严格按照图纸要求,在拟钻孔面作出孔位位置(标高及水平位置),标记后报请监理工程师验收,经验收合格后方可进行钻孔操作。

2)钻进前用角度测量尺按设计要求对钻杆进行调准,钻进过程中确保钻杆水平投影与开孔面保持垂直。

(4)钻孔及抽钻

1)钻机的钻头直径宜大于设计孔径3mm。

2)钻机的钻尖对准孔位后应平稳钻进,同时随钻孔深度逐节增加钻杆,钻进过程中应注意控制角度偏差。

3)应及时清运孔口积土,以便于降低钻出土体阻力。

4)钻机的钻杆钻至孔深设计值后停止钻进,其钻杆继续旋转1min后宜缓慢向外抽钻,后逐节卸下钻杆。

(5)插送杆件

1)成孔后及时将锚杆顺直、平稳插入,不得发生明显扭转,二次劈裂注浆管随锚杆插至钻孔底部。

2)插入杆件后,保证其预留外露长度为1.20m。

(6)锚杆注浆

1)注浆操作是锚杆施工的一道主要工序,为决定锚杆质量的重点。

2)注浆料为水灰比0.50~0.55的水泥浆,水泥采用P·O42.5。

3)施工中,选用BW-型注浆泵,注浆操作开始前或中途停止后再次作业时,应以稀水泥浆润滑注浆管路。

(7)锚杆养护

1)具体养护时间须大于7d。

2)养护时不应受外界扰动,避免破坏孔质量。

(8)安装钢梁锚具

3孔锚头和25mm厚钢垫板。

(9)锚杆张拉锁定

1)在张拉、锁定预应力锚杆前,应通知有资质的检测单位对锚杆张拉进行验收试验,验收合格后方可进行张拉锁定工序。

2)张拉锁定前应按规范要求对张拉设备进行率定,其压力表与荷载换算采用内差法,要求张拉设备的额定压力大于张拉试验压力。

3)当锚固体与桩身混凝土强度达到15.0MPa以上或达到设计强度等级的75%时方可进行张拉锁定。

4)锚杆张拉应按规定程序进行,同时考虑相邻锚杆张拉时的相互影响,每段锚杆张拉顺序应为由中间向两侧张拉。

5)为保证锚固体紧密结合,钢绞线应顺直,在正式张拉开始前进行1~2次预张拉,张拉力取设计张拉荷载的20%,张拉时应保证每根钢绞线均匀受力,避免受力不均造成断裂破坏。

6)张拉锚杆时采用逐级加载法,先逐级加载到设计值的%~%,而后卸载至锁定荷载设计值完成锁定。

7)每级张拉操作宜保持5~10min,以确保张拉时锚杆位移稳定,待张拉设备压力表指针稳定后方可继续施加荷载,同时记录每级荷载下的锚杆位移。要求在施加相同荷载值时,后一级锚杆位移增量应小于上级位移增量的2倍。需注意,每级加载稳定过程中锚杆位移增量须小于1mm。

8)相关规范规定,锚杆锁定值为设计荷载的0.9倍,但考虑实际荷载损失,实际张拉时可按设计拉力值的0.95倍进行锁定。

9)锚杆张拉锁定并经验收合格后,避免外露钢绞线受外界碰撞,48h后方可切除外露的钢绞线,要求切口距离锚具大于mm。

3.施工要求

预应力锚杆施工允许偏差见表5。

表5预应力锚杆施工允许偏差表

4.桩间喷锚施工要点

(1)桩间土修补深度以桩内皮计算不小于mm,采用铺挂钢板网并喷射细石混凝土进行护壁施工工艺。

(2)钢板网要求网孔尺寸规格,用14T字铁和6.5U形卡与桩间土进行固定,钢板网外侧用14

0横压筋进行加强。

(3)施工横向筋时,要求在两侧护坡桩体上用电钻打孔,孔深不低于50mm,将2段横压筋插入孔内,满焊搭接。

(4)面层采用C20细石混凝土喷射,厚度为60mm,配合比为水泥∶砂∶石屑=1∶2∶2,坍落度要求为40~60mm。

结束语

该项目因地下水丰富,开挖深度较大,项目经过多方考察、论证,基坑支护选用钢筋混凝土灌注桩与预应力锚索相结合的支护结构形式,成功解决了基坑稳定性问题,确保了工程的安全和质量,值得推广。




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