富水砂层深基坑拉力分散型锚杆(索)支护施工工法

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1、富水砂层深基坑拉力分散型锚杆(索)支护施工工法  摘要:针对海南东环铁路美兰机场隧道基坑支护结构的特点,通过对拉力分散型锚杆试验、设计、施工及检测技术进行深入的研究,并在工程应用、技术总结的基础上,编制本施工工法。  关键词:封层;乳化沥青;操作要点;注意事项    海南东环铁路美兰机场隧道总长4600m,采用明挖顺作法施工。为加快施工进度,研究采用预应力锚索与钢支撑联合运用的混合支撑体系。围护结构采用钻孔灌注桩+桩间旋喷止水帷幕的型式,支撑系统采用2排锚索+1排钢支撑的型式。锚索结构采用单孔复合锚体系,即拉力分散型锚索,并采用2次高压劈裂注浆。 

2、   1 工法特点    (1)锚索设计采用1桩1锚,并根据提供拉力值的不同采用2~3个锚固段。    (2)同一排相邻锚索倾角分别为10°和15°向下交错布置,以避免群锚效应。    (3)用土锚代替钢横撑作为侧壁支撑,不但可以大量节省钢材,而且能改善施工条件,提供开阔的施工空间,提高挖土和结构施工的效率和质量。    (4)锚杆施工机械及设备所需的作业空间小,可为各种地形及场地所选用。    (5)拉力分散型锚杆黏结力分布均匀,蠕变变形量小,应力峰值可降低2/3以上,地层强度利用率高。    (6)拉力分散型锚杆抗拔力与锚固长度成比例增长;同等

3、锚固长度。抗拔力可提高30%。    (7)工程造价节约25%以上。    2 适用范围    (1)土层锚杆拉锚式支护结构适用于地质条件较好、有锚固力的地层,且具备设置锚索的地下空间条件。    (2)需要为土方开挖和主体结构施工提供宽阔的空间和良好的条件、以缩短施工工期情况。    (3)合理利用土体强度传递与承受支护桩结构的拉力,尽可能减少内支撑用量。    (4)单束锚固力要求较大,锚固段周边岩土层稳定、完整。    3 工艺原理    土层锚杆是指由锚头、锚筋和锚固体组成,其外端通过后台(腰梁及围檩或挡土桩身等)和锚头与挡土结构连接,另一

4、端锚固在稳定土体中,形成以围护基坑边坡稳定的受拉构件。土层锚杆的传力过程如下:    (1)挡土结构将作用其上的、由土压力等侧压力所形成的推力传递给后台(腰梁及围檩或挡土桩身等)。    (2)经台座将此推力传递给锚头。    (3)再经锚头的锚具将此推力传递给锚杆自由段中的锚筋,使锚筋受拉。    (4)锚筋拉力借助于锚筋与锚固体(水泥结石体)之间的握裹力传递给锚固体。    (5)最后经锚固体的摩阻力将锚杆拉力传递给锚固土层。  拉力集中型锚杆和拉力分散型锚杆黏结力沿锚固段长度的分布见图1。    4 施工工艺流程及操作要点    4.1施工工

5、艺流程  土层锚杆施工的工艺流程见图2。    4.2操作要点  4.2.1桩体开孔  锚索孔穿过钻孔灌注桩时与钢筋笼钢筋有冲突,要对钢筋笼主筋位置进行调整和加强,开孔位置与调整过的钢筋笼对应。  4.2.2土层钻孔  采用湿作业法即压水钻进、全程套管跟进成孔工艺,钻出的土石用水冲刷出孔,工艺要领如下:  (1)钻孔前,根据设计要求和土层条件,定出孔位,做出标记。  (2)作业面场地要平坦、坚实、有排水沟,场地宽度>4m。  (3)钻机就位后,应保持平稳,导杆或立轴与钴杆倾角一致,并在同一轴线上,钻进方向与护壁桩面垂直,遇有个别灌注桩高低参差

6、不齐时,注意调整锚孔位置,防止相互交错。   (4)锚杆钻机钻头对准锚位点时,上下、左右角度要反复调整,三0者兼顾,使其符合质量标准要求。  (5)为防止涌水涌砂现象,孔口采用止水装置。水压力控制在0.15MPa~0.30MPa,注水应保持连续;钻进速度300mm/min~400mm/min为宜。  (6)每次接钻杆时要上润滑油,先人工认扣,然后用机械上紧;不直接用机械认扣,以免将扣咬坏。  (7)每节钻杆钻进后在进行接钻前,反复提插内钻杆,并用水冲洗,彻底清孔,至出水清彻后,接下一节钻杆。  (8)遇有粗砂、砂卵石,在钻杆钻至最后一节时,将内钻杆

7、往下多插一些,以防粗砂、卵石将套管堵塞。  (9)在钻进过程中,合理掌握钻进参数,合理掌握钻进速度,防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。一旦发生孔内事故,应争取一切时间尽快处理,并备齐必要的事故打捞工具。  (10)钻至规定深度后,彻底清孔,用清水把孔底沉渣冲洗干净。直至孔口清水返出。  (11)钻机、钻具用完后,及时清洗保养。  钻孔涌水、涌砂的处理措施:①孔口接长套管;②钻孔时采用泥浆护壁,利用泥浆压力平衡地下水压力;③采用套管超前和钻头跟进的办法;④对于压力特别大的孔口,采用插入小管(小管出水口标高高于锚索孔出水口30cm),周边堵塞的办法,让孔口

8、只流少量的水不涌砂,适当降低水位。  4.2.3锚杆杆体的组装与蛋放  (1)制作锚杆的钢绞线使用前,先进行拉伸破坏试验,

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