深基坑支护锚杆设计与施工的几个问题探讨

SCIENCE&TECHNOLOO丫INFORMA下旧刊工业技术深基坑支护锚杆设计与施工的几个问题探讨卢文伟(广东省基础工程公司510660)关键词摘要:本文通过深基坑施工过程中，对基坑支护中设计与施工的几个向题作简要的探讨中图分类号:深基坑支护:TU74锚杆设计施工.文献标识码问题:A探讨文章编号:1672-3791(2007)07(c卜0044-021自由段长度与负摩阻问题长度，所以，锚杆往往设计成与水平面成一定(3)从施工方面分析，锚杆具有一定的角土层锚杆是一种埋入土层深处的受拉构的角度，角度越大，越早进入稳定地层。度，有利于钻孔孔壁保持稳定、下锚操作及灌件，它一端与工程构筑物相连、另一端锚固(2)从结构受力分析，锚杆轴力Nt可分解浆施工。尤其在采用常压方式注浆时，浆液在在土层中，整根锚杆长度分为自由段和锚固为:凝固过程中，由于浆液自身压力作用，会使锚段。自由段是指将锚头处的拉力传至锚固体水平分力:Nt水伞=Ntcos6固体变得较为密实，有利干提高灌浆质量。但的区段，其功能是对锚杆施加预应力，锚固段垂直分力:Nt垂直=Ntsin0是，角度太大时，钻孔时机器须贴近孔口，同时是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区段，只有水平分力对支护结构是有益的。从须垫高机座，会给工人起卸钻具带来操作困其功能是通过锚固体与土层的粘结摩阻作用上式可以看出，0越小，水平分力越大，对支护难。锚杆角度超过40。时，施工难度大增。并或锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土越有利;反之0越大，水平分力越小，相应的垂且会由于钻机垫得太高(三层方木)，出现摇摆，层深部。直分力会越大。当锚杆角度0设计过大时，为易造成钻机倾覆等安全事故。考虑到基坑壁的总体稳定及深部滑裂面稳了得到所需的水平分力，只有通过增加锚固段因此，锚杆倾角是综合考虑以上各因素后定，自由段实际长度应稍大于计算值，《广州地长度来实现，这样造成了工程造价的提高;同进行取值的。土层锚杆有关规范规定:锚杆角区建筑基坑支护技术规定GJB02-98))要求时垂直分力过大，一方面会加大对支护桩(墙)度不应小干100，且不应大于450，以15。一350自由段不宜小于5m，并应超过滑裂面1.5m,的压力，在软弱地层中，会使它产生下沉等不为宜。笔者建议锚杆角度一般取20’一30’较土层锚杆锚固段长度不宜小于4m,良影响.另一方面还会产生一个下滑力，使锚为合适。如在设计过程中自由段设计过短时，一部杆台座或支承腰梁产生向下滑移，引起预应力分锚固段必然处于滑裂面主动区内，如图2示。松弛，并可能造成坑壁变形也随之增大。特别3关干锚杆成孔工艺在基坑开挖过程中，当坑壁在主动土压力作用是在连续墙锚杆支护工程中采用槽钢腰梁，由X3.1护壁问题下出现变形时，主动区内的锚固段将产生向基于槽钢腰梁的特性，致使容易产生下滑。根据广州及珠江三角洲其它地区，地质条件复坑内方向的摩阻力，即负摩阻力，削弱了锚固锚杆施工经验发现，按300角施工的锚杆，在张杂多变，但总的来说可分为:人工填土、冲积效果，从而使预应力受到损失，引起松驰。拉及施加预应力时，有少数台座出现向下滑层、残积层及基岩层，主要包括淤泥或淤泥动。按45。角施工的锚杆，台座根本立不住。质土、粉细砂或中粗砂、粘性土或粉土等土2锚杆设计角度问题施工时，所有钢板全部经过与槽钢焊接后张层及各种风化程度不同的泥质、砂砾质等基(1)深基坑锚杆支护中，锚固力产生干滑裂拉，但仍发现部分45.角施工的锚杆因承受过岩层。在这种地层成孔，采用普通斜孔钻孔面外深部稳定地层。为了降低工程造价，锚杆大的垂直分力，预埋钢板上端与连续墙硷面或工艺一般都能满足要求，只是在遇到饱和松散长度一般在满足受力要求的情况下尽量缩短钢板之间的焊接出现拉裂的情况。的粉细砂层时，应注意护壁。通常通过调节当系统发生单相接地故障时，其一次绕组承受(2)运行单位在进行验收时不应只停留在5缺陷的危害相电压，互感器处于短路运行，这是电压互感对外观上的检查和校对，要重视对新设备的原该缺陷对电压互感器有很大的危害。当器所不允许的。理、设计地认真学习和检查核对。交付使用O端直接接地，当系统出现单相接地故障时，2)二次接地监察绕组为(o,Yj)接继电器后，要加强运行维护工作以便及时发现缺陷。电压互感器中产生零序电压，在三相三柱铁心或作微机监控使用，但不允许重复接入二次微(3)在进行预防性试验或者定期检验时应中零序电压产生的零序磁通无铁磁回路，磁通机消谐装置。因为无接地故障情况下，电压互对设备进行全面的检查和校验，以便及时发现只能经空气闭合，磁阻很大，其零序励磁电流感器可以长期运行，但是当系统出现某相接地和处理缺陷。很大，电压互感器有可能因过热而烧毁。所故障时，接地监察绕组与二次消谐装置相当于幸，未发生这样的事故。形成短路现象，容易烧毁第四只零序互感器，9结语且这种情况不易发现。电压互感器在电力系统中是一种仪用变6缺陷的处理压器，其运行状况将直接影响到系统的安全稳(1)根据该缺陷原因，对lOkVll段电压互7攀露的问题定。本文通过对该起缺陷的分析和处理提醒感器的一次、二次接线进行改接，即:将一次(1)安装单位未按设计图和原理图进行安人们重视对电压互感器的运行维护工作，以保零序绕组O,N掉换，并将绝缘监视继电器接装，为今后的运行埋下了隐患。证电力系统的安全稳定运行。于。，Yj之间，并对互感器进行试验，试验数(2)施工单位和验收单位没有认真核对设据正常，并对投人运行后加强监视，未出现消备的接线并仔细地阅读说明书。反应施工和参考文献缺前的现象。验收工作不够认真细致。[1]JSZJK-10Q型三相防铁磁谐振电压互感(2)对JSZJK一10型三相抗铁磁MN电压器的原理与应用.电压互感器抗铁磁谐振互感器在运行中应注意的以下问题进行了检8防范措施设计.技术文件编号:DBH/SJ.430.03.查:(1)今后在安装调试电气设备时，有关人员1)接线中二次只允许有一点接地，即n点应了解设备的结构和技术特征，在施工过程中接地。若还有其他接地，则有可能使互感器烧要加强监理，应认真核对设计图、原理图以及毁。例如:若将绝缘监视继电器电路末端接安装图是否一致，施工结束时要提供完整的竣地，此时零序电压互感器的二次绕组短接的。工资料。44科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术—泥浆性能、合理掌握钻进参数即可成孔。极少数情况如饱和流砂流泥层需采用套管护壁。一般认为，泥浆护壁会因形成泥皮而影响锚固力，但笔者通过多个工程实例表明，泥浆护壁的钻孔，在锚杆(索)下入孔内后，注浆前往孔内大泵量泵入清水洗孔10一20分钟，完全可以将泥皮消除，而对于软弱地层及细砂层，通过高压灌桨，亦可取得较理想的锚固力(本文下面专门讨论)。至于套管护壁成孔，须在注浆完毕后将套管从孔中拔出。因此，如果套管下得过深，如超过10一15m,普通钻机功率小，难干起拔，还需要配备专门的拔管设备;如果最终有套管遗留孔内拔不出来，这样不仅会提高工程成本，而且可能因来套管将锚固段砂浆与土层隔离开而影响了锚固效果。3.2钻头选用问肠合理选用钻头，对锚杆成孔亦很重要。总的来说，锚杆孔均采用不取芯的“全面钻进法”施工，钻头多为三翼或四冀钻头，前者因水口大、不易堵水而用于较软土层，后者因合金多、施工速度快而用于稍硬的风化层，两者并没有明显的使用界限。在遇到坚硬岩层时，全面钻进效率降低，可采用合金或金刚石钻头，用“取芯钻进法”进行施工。4关于锚杆制作锚杆加工时，一般沿轴向每隔1.5一2.0m设置一中位架(隔离架)，中位架作用是保证杆体在孔内有一定的硷保护层，防止杆体材料在孔内直接托底。对钢绞线锚杆，中位架市面上有专用产品买。在锚杆加工时，锚杆搭接一般采用不小干5d双面帮焊或者套筒进行连接。两者都有优缺点，套筒连接优点主要是搭接效果更好，洗孔和灌桨施工效果更佳，但造价比帮焊更高，在施工过程中，施工单位可根据施工质量要求和工程造价等要求综合考虑，自行选择。5关于锚杆注浆工艺5.1配比问题锚杆注浆一般采用水泥砂桨或纯水泥浆，水泥宜用普通硅酸盐水泥，必要时采用抗硫酸盐水泥，水泥宜选用425号及以上标号。水泥砂浆灰沙比宜采用0.5一1.0，水灰比为0.38一0.45。水泥净浆水灰比宜采用0.4一0.5，二次高压注浆宜采用水灰比为0.45一0.50。一次注浆压力宜为0.5一1.OMpa，二次注浆压力宜为2.0一3.OMpa，一次注浆初凝后，可进行二次注浆。锚杆施工一般与土方开挖交替进行，在张拉锁定之前，锚固体及台座混凝土强度均应大于设计强度的70%，这就需要等一段时间的龄期，以使锚杆注浆体达到一定强度。在施工过程中，可适当通过加人40/wN型高效减水剂等外加剂，达到缩短龄期的效果。在广州歌剧院基坑施工期时，由于工期较紧，通过掺加外加剂，在7天龄期砂桨抗压强度试验，其强度值满足大于设计强度的70%，因此，可大大缩短施工工期。5.2特殊地层中提高锚固力方法这里是指含淤泥或砂的软土层及裂隙发育的涌漏水风化层。2007NO-21SCIENCE乙TYGLONHCENFOFMA丁!ON目前通常的注桨方式有两种，一次常压注安全，必须采取措施进行封堵:但要彻底根治桨及二次高压注浆。一次常压注浆是指将注浆渗漏水现象，只有在基坑变形完全稳定后方能管连同杆体一起下人孔底，在常压(一般0.5一做到。一般是在地下室衬墙施工时进行。堵1.OMPa)下，浆液由孔底注人，边注浆边拔出注漏方式是:凿开漏水通道，先用砂浆预埋两条浆管，待孔口滋出浆液后即停止灌浆。二次高注浆管引水，待砂浆具有一定强度时，再通过压注浆是指在下锚的同时下人两条注浆管，一此两条预埋管进行压力注浆堵漏。条为带有许多小孔的预埋花管，并用黑胶布将小孔封闭，另一条在进行完一次常压灌浆后被7拔出。待浆体达到初凝后，7.1锚杆应力松弛问肠松驰原因探讨用2.0一3.OMpa的高压进行劈裂注桨，再从预埋的注浆管使浆液对干深基支护中的锚杆，笔者认为还有以自土体扩散、挤压，使锚固体扩大。二次高压注浆对提高松软土层的锚固效下原因可能导致应力松弛:(1)由于自由段设计太短，使得一部分锚固段处于滑裂面内的主动果非常明显，笔者在广州歌剧院锚杆施工时，区，土方开挖后产生负摩阻效应造成应力松即采用此法。该场地上部地层为杂填土、淤泥弛。(2)全孔注浆方式时，自由段内砂浆体在土质土及粉质粘土层。预应力锚杆采用q)32的钢筋，成孔口径为中150mm，长度为22m，水方开挖后亦产生负摩阻力。(3)锚杆倾角过大时，锚杆垂直分力使锚头台座及腰梁向下产生灰比为0.45一0.5。一次常压注浆时水泥用t约为:15一20包/孔，在二次高压注浆时，一滑移，造成应力松弛;(4)当多排锚杆一起构成般水泥用量可达2一5包。支护体系时，下层锚杆张拉锁定时，会对上层锚杆受力情况产生影响，同一排内相邻锚杆施但二次高压注浆操作起来较为繁琐。预工时也会相互影响，引起预应力损失。(5)锚固埋花管的密封问题，要尤为慎重，如密封不严，时，锚具滑移.(6)钢材本身松弛.(7)锚具夹片在下锚时容易脱开，一次注浆时水泥浆将会进长期外露锈蚀。人此管。二次注桨就无法进行了，如果密封太7.2“假张拉”现象牢固，二次注桨又存在浆液无法冲开密封的问在锚杆张拉锁定时，应精心操作，防止出题。另外，两次注浆时间间隔问题，要根据工现“假张拉”现象。程实际情况由试验确定，间距太短或太长，二安装锚具时，应将压板有凹槽的一面对准次注浆都将因浆液无法灌入而失败。锚头，这样能保证千斤顶所施加的力Nt通过压笔者在此提出一种“一次高压注浆”工艺，是综合上述两种注桨方式而成。虽说效果板直接传至锚头及台座，而锁片只是被压紧，并比二次高压注浆稍差，但却操作简单易干掌握，未受到力，此时锚杆实际受力Nt’与所施加的力Nt(油表读数)是一致的，即Nt=Nt'，如图1失败率低.这种方式只需一条注浆管，即在一次(a)示，常压方式注桨完后，马上用废水泥纸袋、麻袋或封口袋等将孔口快速密封，用1.5-2.OMPa压力进行注浆。此法在对裂隙发育、涌漏水的地层时收到了良好的效果。采用一次高压注浆，不仅可以封堵孔口防止浆液因漏水而流失，而且，高压力可以抵抗岩层裂隙水压，使桨液注入裂隙中，以提高灌浆及锚固效果。施工时发Cs)$t}1一压板BiEtt.It-e2一徽头,t3〔一顿片b)$组翻时‘一铆纹魏./t=I1l>!-;I现，注浆量可相应增加5.3注浆形式质疑2一4包水泥用量。图1张拉锁定时锚具受力分析目前所采用的“全孔法”注浆方式是值当压板装翻时，千斤顶所施加的力Nt将得商榷的。因为自由段内注浆体在土方未开通过压板传给锁片、再由锁片传给锚头及台挖、进行预应力张拉时，它是产生摩阻力的，座.同时由于锁片的楔块作用，将钢绞线咬紧，而一旦开挖后，由于它处滑裂面内主动区，随钢绞线受到锁片对它的正压力P的作用而产生着坑壁位移产生，它会转而产生负摩阻力。摩擦力F。由图6(b)影响锚固效果，要消除这一现象，须在注浆方笔者曾粗略测试过，当可知Nt=700KN:Nt=Nt'+F(Nt',时，6x7(5式上进行改变，常压注桨方式下可以进行锚固锚杆的F值超过280KN，达40%Nt,Nt'与Nt段定量注浆。高压注浆方式下可用止浆塞来与两者相差甚远，可见对施工影响之大。笔者隔离自由段。将这一现象称作为“假张拉”现象。6锚杆头漏水问题8结语深基坑支护中，锚杆头出现渗水现象是较不可否认，我国高层建筑物采用的深基坑常见的。渗水来源不外乎:①基坑外地下水已积累了丰富的设计和施工经验。基坑工程位较高;②地层承压水及裂隙水。渗水通道虽是一个临时工程，但其在一些建筑施工中却产生的原因有:①灌浆时孔口密封不严.②锚是非常重要的环节。本文从深基坑设计和施杆张拉锁定时，由于注浆体、杆体与孔壁地工中普遍存在的问题进行探讨，希能在深基坑层产生变形而出现裂隙。③基坑使用过程中，设计和施工时给予借鉴.由于变形发生或应力轻松等引起裂隙。如渗漏水现场不严重，在施工时可预埋泄水管进行引水。如渗漏水现象严重时会影响土钉墙的施工效果和基坑内正常施工作业，甚至可能危及周围建筑物、道路及地下管线的科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION45