摘要:本文结合工程实例,对深基坑支护锚杆在高水位砂层地质施工时的工艺原理、施工工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、效益分析等方面进行了探讨,希与同行共同切磋。
1、引言
随着我国经济的高速发展,建筑行业也迅速发展,建筑工程所面对的施工条件越来越复杂,新技术的应用越来越多。对于沿海地区来说,地下水位高,地质条件复杂,深基坑支护中经常会用到锚杆支护,但在地下水位高的松散砂地层施工时,常常存在涌水、涌砂、塌孔等问题,导致成孔困难,甚至引起周边地层下陷,严重危害基坑周围其他设施(如道路、建筑物等)的安全。
2、工艺特点
采用正循环泥浆护壁,套管跟进的钻进方法,钻至设计孔深,下1*7Ф5钢绞线,进行一次注浆,拔套管,二次注浆。该工艺的主要特点为采用套管成孔,避免传统泥浆护壁成孔的塌孔现象,保证成孔质量,进而保证整个锚杆的施工质量。
3、适用范围
此工艺主要适用于地下水位高,地质为松散砂地层的基坑支护工程。其他不易成孔的地质条件可以参考本工艺。
4、工艺原理
传统钻孔做法当钻杆钻穿护坡及止水帷幕后,即遇砂层和地下水,在回转钻机的搅动下产生动水压力而形成流砂,
孔内垮孔严重。采用浓泥浆和水泥浆护壁,钻至设计深度,刚拔出钻杆,孔内传统工艺施工成孔照片已经被垮坍的流砂回填,钢绞线根本无法放入孔内。本工法采用套管直接成型后进行第一次注浆,边拔套管边注浆,改变传统的成孔方式,待一次注浆初凝后进行二次注浆,有效保证成孔质量。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工准备——土方开挖——修整边壁——定位放线——钻机就位——接钻杆——校正孔位——调整角度——打开水源——用150mm三翼合金尖钻头开孔,钻穿止水帷幕搅拌桩——换用110mm套管钻头及跟进的套管下至Ф150孔内,正循环钻至设计孔深——冲洗——插入钢绞线和注浆管——埋入式一次注浆——二次注浆——质量检验——后续施工
5.2操作要点
5.2.1施工准备
根据地质勘察报告,判断工程所在区域的地下水位,基坑周边设置降水井,进行降水,各种机械设备安装到位运转正常,所需各种材料全部按计划到位。
5.2.2测量放线
用经纬仪将规划放线点引至基坑内,根据建筑物的位置,留出5m的施工作业面(锚杆施工机械操作面),将锚杆的定位点施放出,并将每个锚杆的中心点做明显标识,同时做好主要轴线的留设,便于后期施工时的校验。
5.2.3各主要工序的施工流程
5.2.3.1用150mm三翼合金尖钻头在止水帷幕搅拌桩上开孔。
5.2.3.2换用110mm套管钻头及跟进的套管下至Ф150孔内,正循环钻至设计孔深。
110mm套管钻头套管钻进
5.2.3.3终孔后,考虑到起拔套管将引起砂层垮坍回填钻孔而无法下入注浆管,所以采用埋入式注浆。埋入式注浆是将注浆管绑扎钢绞线上。成孔后,将绑扎注浆管杆体事先插入钻孔内,为防止起拔套管后,坍垮的砂堵塞注浆管底口。绑扎前,要在二次注浆管的底管下部(约2m长左右)的周侧钻10@500的出浆孔,并用胶带将注浆口封闭,以保证被砂掩埋时注浆管能顺利出浆。埋入注浆管的内径为25mm(壁厚1.5mm)的软塑管,埋入时用扎丝将软塑管沿锚杆全长绑扎于杆体上,并在孔外留1m左右的富余长度,以连接注浆泵注浆。
5.2.3.4采用BW250注浆泵注浆,水泥浆采用P.O42.5水泥,水灰比为0.55,一次注浆的水泥量约300kg/m3,一次注浆后,将一次注浆管及套管分别拔出,套管拔出过程中要防止将钢绞线及二次注浆管带出。
5.2.3.5待一次灌注的水泥浆初凝后进行二次注浆,二次注浆压力2.0-2.5Mpa,水泥用量约为400kg/m3。
6、材料与设备
6.1设备:钻孔设备为GS-150型钻机、BW250注浆泵
6.2材料:预应力锚杆的主筋采用1*7Ф5钢绞线,一次注浆料使用水泥浆采用P.O42.5水泥,水灰比为0.55,一次注浆的水泥量约300kg/m3,二次注浆料水泥用量约为400kg/m3。内径为25mm(壁厚1.5mm)的软塑注浆管。
7、质量控制
7.1锚杆质量要求
7.1.1锚杆钢绞线必须经过防腐处理。
7.1.2锚杆的抗拔力必须满足设计要求。
7.1.3锚杆长度允许偏差为±30mm。
7.2钻孔质量要求
7.2.1钻孔位置允许偏差为±100mm。
7.2.2钻孔倾斜度偏差为±1°。
7.3浆体材料质量要求
7.3.1一次注浆,水泥浆采用P.O42.5水泥,水灰比为0.55,一次注浆的水泥量不小于300kg/m3。
7.3.2二次注浆压力2.0-2.5Mpa,水泥用量不小于为400kg/m3。
7.3.3注浆量应大于设计算量。
7.3.4浆体强度等级应符合设计要求
8、效益分析
一是此工艺施工简便,所使用的材料均为常见材料,无需耗费大量的材料采购费用;二是施工方法简单易行,无需聘请高技术人才,一般操作人员经过简单培训后均可操作;三是简化了施工程序,节省了施工时间,进而缩短工期、增加效益,四是一次成孔率高,避免返工,节省人力及物力。
9、应用实例
威海宝泉广场工程位于原体育场旧址,场地范围东至海滨路,西至新威路,南至新规划的宝泉路,北至昆明路,地处市区繁华地段,交通便利。该工程规划用地面积约为10650平方米,建筑面积约36.3万平方米。
威海宝泉广场基坑二期工程开挖深度为自然地坪以下约10.6米,基坑支护采用截水帷幕+土钉墙支护方案,局部采用桩锚施工。根据《威海大操场拆迁改造工程岩土工程勘察报告》,其中锚杆施工主要在第②层中细砂,场地地下水主要为第四系孔隙潜水、承压水及基岩裂隙水,地下水位埋深2.30-3.20m,标高为-0.76-1.51m,场区地下水位年变幅0.5-1.0m。
威海宝泉广场第二标段基坑支护的第一排土钉采用Ф22/Ф25螺纹钢,倾角5°,锚固体直径Ф110,土钉长度12m/16m/18m,开孔位置位于绝对标高+1.5m,第二道土钉采用1*7Ф5钢绞线,倾角10°,长度16m/18m,开孔位置位于绝对标高+0.4m。
另外,威海宝泉广场工程是威海市的重点工程、形象工程,地处市中心,周边道路、建筑物密集,此工艺的成功应用,避免了涌水、涌砂、塌孔等问题,对建筑物及道路毫无影响,受到了建设单位和使用单位的一致好评,给企业带来了良好的社会效益,树立了企业形象,为企业的发展作出了贡献。
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