• 预应力锚索在建筑深基坑支护中的应用 不要轻易放弃。学习成长的路上,我们长路漫漫,只因学无止境。


    随着城市建设的发展,高层建筑的大量兴建,产生了许多又深又大的深基坑工程,使得锚固技术在近20年在我国出现了空前的发展。随着基坑的变深、变大,深基坑支护工程的设计施工难度亦在加大。岩土工程师应根据特定工程的场地环境、地质条件和基坑开挖条件设计最合适的锚拉结构。本文主要探讨预应力锚索在建筑深基坑支护中的应用。

    预应力;锚索;深基坑;支护

    1 引言

    预应力锚索支护下基坑水平位移和垂直位移(沉降)均呈曲线分布。水平位移最大值发生在基坑顶面,随深度的增加而逐渐减小。基坑地表沉降最大值发生在坑壁处,随背离坑壁距离的增大而逐渐变小。与拉锚式支护结构变形是不相同的,拉锚式支护结构的最大变形发生的位置取决于锚索的位置及如何受力。锚索轴力最大值在自由段,在自由段范围内锚索轴力相同,锚索端部受力也很大,因此需要一定的受力结构来承担。这与土钉的受力是不同的,土钉轴力最大值发生在中间部位,端部则较小。

    2 预应力大小对建筑基坑变形的影响

    2.1 预应力大小对基坑变形的影响

    锚索的预应力大小对基坑位移影响是很大的。随着锚索预应力的增加,基坑位移大幅减小,但锚索预应力达到一定值后对基坑位移改善的幅度变小。相同条件下预应力锚索支护下基坑位移比土钉支护的位移要小得多,因此预应力锚索支护特别适合于对基坑位移要求严格的情况。锚索在不同预应力时基坑水平位移的变化曲线比较图。在相同条件下,基坑水平位移随预应力的加大而变小。预应力值等于零时,基坑最大水平位移70mm;当预应力施加至100kN时,最大水平位移减小至47mm;当预应力施加至300kN时,最大水平位移减小至33mm,位移减幅比较大;但预应力值大于300kN时,随预应力增大位移减小的幅度变小,即预应力超过一定值后对限制基坑位移的效果不明显,但此时的位移值已比较小,能满足工程的要求。

    2.2 预应力锚索支护与土钉支护的位移比较

    锚索预应力对基坑位移影响很大,基坑位移亚博体育娱乐亚洲体育,亚博体育体育娱乐亚洲,亚博体育电竞体育随着锚索预应力的增加而减小,随着锚索预应力的减小而增大;当预应力增加到一定值后,预应力对基坑位移改善的幅度变小。由于锚索预应力的作用,约束了岩土体的滑动,减小了岩土体的剪切变形,缩小了岩土本塑性区的范围,延缓或阻止了滑动面的出现。随着锚索预应力的增加,基坑潜在滑移区不断缩小,当预应力达到一定值时滑移区变得很小,甚至消失。当预应力大于400kN后,滑移区大范围消失,只在基坑底隅处尚有小范围存在。因此锚索的预应力不仅减小了基坑变形,缩小于基坑岩土体塑性区的范围,延缓或阻止了岩土体潜在滑动区的出现。

    3 预应力锚索在建筑深基坑支护中的应用

    3.1 锚索的设计

    连续墙上加设锚索的目的是减少墙的位移,提高墙的稳定性。锚索安设在墙的上部,距地表2.0m处,每个槽段设置一个锚过,锚索间距2.25m。

    3.1.1 设计参数选取

    (1)锚索与水平面夹角为30O。

    (2)锚根直径平均为150mm。

    (3)土层参数

    K0=0.5~0.7φ=20 O

    γ=20kN/m3 c=14kPa

    3.1.2 锚索轴力确定

    按简支梁法计算锚索轴力,地下连续墙支点分别为取在土锚作用点(A)和基坑开挖最深点(B),经计算锚索轴力T选为305.5kN,含1.5安全系数。

    3.1.3 锚索组成

    索体由2~3根Ф15钢绞线编制而成,锚根长度10~15m,每隔1m放一个隔离架,索体总长18~25m。自由段外涂黄油并套上塑料管,以保证锚索注浆后能自由变位,外锚具为QM锚具。锚索预应力减小基坑位移,改变基坑岩土体的受力状态,延缓了潜在滑动面出现,由于预应力这些有效作用,预应力锚索柔性支护用于超深基坑支护是可行的。

    3.2 施工工艺

    3.2.1 采用单管法造孔。土层锚索成孔多采用双管钻进,这种方法适应地层能亚博体育娱乐亚洲体育,亚博体育体育娱乐亚洲,亚博体育电竞体育力强,可保证成孔质量,有较高的成孔率。根据土层含水量大、细颗粒多的特点,我们采用只有外套管、无内管的方法造孔。外套管直径127mm,钻头为中空形式,直接安装在外套管上,钻头外径140mm。钻进中采用适当工艺措施,消除套管内土芯,造孔结束后经严格检验,验证管内无残留土芯保证束体能顺利放入孔中,锚孔注浆后,用钻机自备卷扬,将套管从土中拔出。使用的钻机为SGZ-Ⅲ型液压地质钻机。

    3.2.2 锚孔注浆。内锚段采用早强、高强水泥浆体,水泥为天津525号普通硅酸盐水泥,水灰比0.4,浆体3d强度达到30MPa以上。

    制备水泥浆体时,严格控制浆体相对密度和流动度两项指标。用挤压泵向锚孔内注浆,注浆压力在0.6~0.9MPa间,少数超过1.0MPa,每孔注浆量在300-710L之间。

    3.2.3 锚索张拉。锚索灌浆7d后,对锚索施加荷载。通过油泵压力表控制各级荷载大小,并用析尺量测索体在每级荷载下的位移值。为减少预应力损失,实行重复张拉措施,初次张拉只施加荷载到160kN,等1~2d后再张拉到锁定荷载。

    3.3 锚索的支护监测

    通常采用有中心孔的锚索测力计来量测端头锚固锚索的轴向力。在使用中,先把锚索测力计套在锚索垫板和外锚头的螺母之间,然后对锚索施加预应力,记下初始压力值,此后,定时量测锚索轴向力与时间的变化关系。按实测仪器工作原理不同,可将锚索测力计区分为机械式、液压式、电子式、光弹式和振弦式等。其中,机械式锚索测力计由钢衬垫或钢弹簧的弹性变形来量测锚索轴向力大小,尽管它的量测范围较小,但十分坚固耐用。液压式锚索测力计具有体积小、重量轻、容易制造等优点,特别是压力值可由压力表直接读出,也可将油压转变为电信号输出。光弹式锚索测力计具有精度高、使用方便、价格低廉等优点,而且不易受外部环境干扰。振弦式锚索测力计的主要优点是测量精度高、稳定性好,特别适用于地下工程的恶劣环境。

    对于粘结式锚索,经亚博体育娱乐亚洲体育,亚博体育体育娱乐亚洲,亚博体育电竞体育常需要在不损坏锚索工作状态的情况下了解粘结状态、锚索长度和锚固质量等。在国外,有一种以压电晶体传感器为主要元件的无损检测仪器。在使用中,将传感器紧贴在锚索外锚头上,并向锚索传递弹性波。当弹性波沿锚索传播时,一部分能量将通过粘结剂传递给围岩,因此波幅和波速将降

    参考文献

    [1]贾金青著. 深基坑预应力锚杆柔性支护法的理论及实践[M]. 中国建筑工业出版社,2006.04.

    [2]王泰恒,许文年,陈池等编著. 预应力锚固技术基本理论与实践[M]. 中国水利水电出版社,2007.9.

    [3]唐业清,徐国彬主编.特种工程新技术 2009[M]. 中国建材工业出版社,2009.10.




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