可回收预应力锚索施工技术

可回收预应力锚索施工技术研究1锚索的发展历程

锚索加固技术最早在1933年由阿尔及利亚的工程师成功应用在水电工程的坝体加固中,此后得到了迅速发展,现已广泛应用于岩土工程的各个领域。我国锚索加固技术始于1964年在梅山水库右岸坝基加固中的应用,从70年代开始该技术在国防、水电、矿山等领域内逐步开始使用。80年代以来,锚索加固技术大量用于工程,并在试验设备和施工工艺等研究方面取得了较大的进展。

锚索加固支护是建筑基坑的一种重要支护方式,多用于安全等级要求较高或工程规模较大的基坑工程,常常不回收,造成严重的地下污染,并且留下的钢绞线成为后续工程施工的地下障碍物。因此,我国众多的科研院所和施工单位对此做了不少研究开发有关回收锚杆(索)的工作,并取得良好的经济和社会效益。如原冶金部建筑研究总院主持研制的U形回收式锚杆;陕西华煤岩土工程技术有限公司研制生产的金属可回收锚杆;四川华蓥山广能集团绿水洞煤矿的“双锚头”可回收锚杆;xx市第三城市建设工程公司的握线式可回收锚杆等。这些锚杆可直接节省支护材料及费用,推动了回收式锚杆(索)在我国的研发和应用,创造了较好的经济、社会、安全效益。锚索技术的出现是岩土工程技术发展史上的一个里程碑,可回收锚索技术是在原锚索技术基础上的一大进步。本文介绍的可回收式锚索技术,具有安全快速、工人劳动强度低、易回收、回收率高,被回收的钢绞线能重复使用,能充分利用资源,高效环保等优点,弥补了早期可回收锚杆(索)的不足。2可回收锚索的构造与参数

可回收锚索属于压力型锚索,其构造与普通锚索基本相同,分为锚固段、张拉段和锚头三部分,其回收原理是把回收关键锚索抽出后,在固定座的中心处产生空隙,使其它钢绞线可拔出回收,这也是与普通锚索最大的区别。可回收锚索(4束锚索)构造如图1。可回收锚索的钢绞线可分成3～6束,各束以圆心为对称点均匀分布,其锚固段长度约为2.5m,比传统预应力锚索的锚固段长度减小约4倍,锚索根据工程设计计算需要可选择f12.7×4～f15.2×7,根据其截面面积的不同,其容许荷载为357.6～1017.3kN,钻孔孔径为150mm。钢绞线回收后可重复用于下一工程。3可回收锚索特点

可回收锚索的施工步骤为:钻孔→插入锚索体→注入水泥浆→张拉→锚固。其施工吸取了其它锚索的技术优点,结构合理可靠,施工简便。钢绞线在承载体端部处于压接状态,在套管内处于自由状态。锚固段水泥浆体内的压应变峰值出现在临近承载体处,随着离承载体距离的增大,压应变值急剧衰减,其分布区间约在2.5m范围内,因此其锚固长度短于普通型锚索。使用专用千斤顶回收钢绞线,安全快速、工人劳动强度低、易回收、回收率高,被回收的钢绞线能重复使用2~3次,因此能充分利用资源,具有高效环保的优点。4在地铁工程中的应用4.1工程概况

xx地铁某深基坑总长100.2m,深25m,采用明挖施工。基坑内土、岩层从上到下主要为:〈1〉人工填土;〈3-1〉粉细砂层,〈3-2〉中粗砂层;〈4-1〉粉质粘土,〈4-2〉淤泥质土;〈5-1〉残积可塑状粉质粘土层,〈5-2〉残积硬塑状粉质粘土层;〈6〉全风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩;〈7〉强风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩;〈8〉中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩;〈9〉微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩。地下水位与季节、气候、地下水赋存补给及排泄有密切关系,主要含水层为浅部的冲洪积砂层及淤泥质砂层地下水具对钢结构无腐蚀。地面建筑主要为低层民房,砖混结构,天然基础。

根据工程的设计要求,该基坑设计考虑既作为盾构隧道始发竖井,同时在盾构隧道施工后又作为轨排施工竖井,基坑设计须考虑盾构施工阶段的荷载及施工使用功能,同时又要考虑轨排施工功能,因此基坑分成3段结构:①盾构始发井,长30.6m,2层框架结构;②轨排竖井,长30m;③马蹄型结构明挖隧道:长39.6m,主要考虑盾构机施工设备长度要求,因此在施工使用功能上分析,基坑设计采用锚索支护可满足施工要求。可回收锚索施工在〈5-1〉土层至〈9〉岩层中施作,如图2所示。

基坑采用800mm厚的地下连续墙围护结构,轨排井段可回收锚索设置为2.5m×2.5m,共13列6行,盾构始发井及大型马蹄型隧道段在连续墙脚低处设置2道锚索,其余围护结构支撑体系为喷射混凝土锚杆、钢支撑、混凝土支撑,锚索采用4束可回收预应力锚索。4.2施工打烛致在基坑施工围壁护结构姐前萌,协需根据锚索位畏置预健留抢f15超0碰孔管洞迟,忠应保证墙体施外工精算度堵,劫否则实施锚索序时将出现较大馆的偏廊差酒,足对基坑安全不葱利。钻孔在整漠个工程中占较位大的比类重华,更是工期的关键蓄因中素朵,愉正式实施锚索批前需进行试脉验慰,柄以确定钻孔参贯数及钻孔设季备贡,皱力求提高施工仗效率。剂啦辅钻孔施工需使婶用清公水受,魄不能使用泥调浆土,酒清孔时需用压景缩空气排泥屑削后用清水重复损清洗。需注意夜的是在钻孔过据程中防止塌孔称和泥屑排站除坐,妖是可回收锚索摘能否安装的关聚键。本工程中岁由于在睛〈洒4-谜1当〉、歉〈滩4-昌2垫〉土中施工曾尖出现多次塌孔泻现醒象禾,僵成孔后锚索无饱法安装及预加把预应嗽力刘,漠一度影响了施黑工进度。仔笼滋完成钻孔永后衣,如插入锚索体并宣进行注浆施框工嘉,筐必须有效地用归水泥浆把地下牲水置换出跨来颈,粘灌浆用管插入陕至孔底直到水某泥浆面上升至释地面为止。将店注浆管往外拉罪出优300mm看,锦在孔口进行封宴堵后准备进行炎注浆。一次注饰浆采用灰砂匪比耻1惜∶违0.7~1研∶油1就(扑重量零比分)汁、水灰玉比婚0.38~0制.4脚5托的水泥砂耻浆盈,饺注浆体强裁度津25MPa狭;丈二次高压灌浆胆采用水灰下比锻0.45~0向.清5迹的纯水泥黎浆绵,漏并掺加补偿收旨缩微膨胀漏剂素,余搅拌均匀并过睁筛钩,牧随拌随烈用位,治初凝前用邻完渐,腐在一次灌浆荒后液24骄h倍后进行。必须桑注意的荐是畜,晓插入锚索体时恐应对套管加以茂保有护屡,荒以免受损而造副成水泥浆液渗粪入套管露内付,思导致锚索不能达回收。为确保辈锚索可回收及内重复使将用律,管在套管内须注垄入特定的防护跑液太体如,加防漏填充剂是轮按特定的配合零比及混合方法旁制编作靠,辆注入直至达到谋塑料管面高度向。封孔施工将曾压注至孔耀口句,险并补默浆基3~挺5适次秧,侵直至浆液面不将再下降为匪止啦,秤水泥浆采用早冷强水誓泥逐,触水灰年比侮0.5彩,草流动陶值神12min±异2s都,近单轴抗压强握度般sc=40M相P题a扰。派祥韵锚索张拉是实稍现锚索满足设岭计要求的关键西工脂艺阳,月应在水泥浆试景块抗压强度达时到规定值后才赚可进平行伍,垦采用单纯加进载念,甚达到规定荷重学后进行锚固。颈张拉方法与常谁规锚杆相蛙同额,划只是中心的钢奔绞线不能加垦力界,饶处于自由状态汁。通过适应性找试验及确认试砖验究,爆确认锚索的弹凡性延伸量、塑箭性延伸量、松壶弛量是否满足林规定要愁求利,菌同时考虑夹片胖的松弛削弱张区拉力的影响因平素瘦,逝根据规定的有昏效张拉力进行逐张拉和锚固。段锚杆头部用夹等片锚固参时莫,但随着荷重的增戴大油,休夹片将嵌入锚竿头内。张拉前里进行试拔检芳验械,俱试拔最大拉力禽为设计轴向拉列力报的执1.猛1集倍驴,祥按拉力浴的呼10症%艘逐级加略荷废,舟卸荷时按轴向馋拉力启的扰1物5牛逐级卸舟荷即;浙张拉至设计拉抬力柜的论1.0~1.议1驱倍验时笑,漆保颠持嫂10~15m僻in禾,通观察其变化趋鼓于稳定时卸荷乖至锁定荷载进吓行锁定。锁定熊后妹,婶如有明显的应量力损砖失隐,模应进行补偿张茧拉。萄4.3泽同锚索回收嗓车迈锚索施工较为吩简锯单也,酒先把中心的钢斜绞线用千斤顶转拔亲出彻,张然后用千斤顶围相继对周围的洽钢绞线进行加灯载欧,简使之脱离固定嫁台血座袜,欠即可回收。一厉般采用压力漆为赔20尤t共的千斤顶便可俗进行回收施锈工言,悼而回收与预加呢应力采用同一饮组千斤膛顶奏,父施工设备投入反较为合理经济刃。锚索回收设灵备及安装如拌图知3践所示。拣载鄙锚索回收施工榴程序如清下价:替①焰装上支架、穿叼心式油压千斤耍顶、回收夹具沃及夹片肌等嫌,甲中心处回收关寨键锚索不安装弟夹姐片边;大②投完成安装后开堆启千斤顶加楼载万,轻使锚头有松锁动及约影有府2芬～忙3m首m轧的浮胸起朗,般然后卸童载盗;异③骡在支架上安装森锚头夹片的回课收垫脊片是,变重复步骤洪①趴后开启千斤顶灌加铜载沃,杜使锚头处的夹问片脱泡落轮,稀千斤顶卸层载刻,吓取走锚附头功,幕中心处回收关差键锚索须安装善夹郑片际,蚁同时须进行锚爆头夹片防止飞绿出的防护工众作倒;垂④创将支架取皆走愤,厚安装千斤顶及傲对中心关键回疯收锚索安装夹叮具及夹乞片驳,洽启动千斤顶加读载虾,声将中心关键回脆收锚索拔怎出与;术⑤狗中心关键回收温锚索拔出吴后那,嫌安装千斤顶及请对周边对称落的园2响根锚索安装夹乔具及夹娃片卷,窝千斤顶加久载案,宅将其拔狡出蓄;陶⑥怜重复步骤诞⑤观,厌直至将所有锚剖索拔或出抚;馆⑦疾对拔出的锚索提进行详细检纵查勇,搞如再利用的则错须妥善保溉管搅,渣便于下次施工锋中使用。5锚索保护浩写齐工程结构及构避件使用寿命取城决于腐蚀、疲塌劳、磨损器这案3桨个因矩素邪,商对于锚索而言对关键为腐青蚀像,展主要为电化学示反应引起。由弯于本工程从盾赶构隧道施工至勇轨道施工在同献一竖井实倍施劈,蛮需窝约渴3锣年时霜间付,怪且金属构件所阿处的环冠境浸,室如细菌、氧气疾、湿度等的变垮化案,窝将加速其腐蚀光。可回收锚索订在设计上充分捏考虑了这一因握素箱,闸即在套管内注龙入特定的防护侮液顷体仇,娇但露出部分如赛锚头及锚索在况一段时间后也磨会出现锈蚀或屿现安象歉,完一旦形成则不祝但影响锚索的遍回腊收桥,碧还会影响锚索祖的重复使珍用顿,腥不利于项目成批本控更制砌,明而且在基坑开挡挖中如缺乏对乘锚索的保雨护香,偷则会造成锚索婆损遇伤截,奖同时由于施工谁中质量控制不案足诚,雄造成部分套管洁外叛露亿,设雨水易从锚头随与套管间的空腾隙渗透入套管大内。为确保锚颤索的防腐蚀性键能删,闭锚索外露部分准应涂刷油漆加斯以保护。通6贿染可回收锚索的享回收施工要点蹦惹胸可回收锚索能骨否按预期目标尸顺利完聚成卧,练在整改施工过吵程悦中饺,价其主要技术要赶点有以下方魂面概:潮楼⑴烘在锚索施工墓中饲,犬钻孔后的孔洞凡清洗须注限意葵,筛确保孔内不能沫存在泥愿浆孟,抵特别在泥土中险的施工。筐垂⑵稻回填注浆施工惕是关键工证序队,腿主要是水泥浆帅液绝不能漏入哭锚索保护套先内拔,循否则会造成锚她索固窜结膝,开影响锚索的顺殃利回收。承由⑶楚锚索施工后必妈须采取严格的笋保护措劈施苦,娇否则会影响锚池索的回收及其巡重复利用。裂闻⑷鹰根据锚索设计挖使用的束例数捞,晌其锚头垫块、喝锚头、回收夹吉具与穿心式油存压千斤顶必须结相互配套。凤绢⑸钟锚索夹片在设谋计上须考虑回蚀收时的拔出施遍工要脾求众,求即在端部须留朵有凹槽及回收挽使用的锁件。7施工监测侦巨隙本施工标段从耍x坛x锁年久1屡1步月进场施杂工拒,另基坑施工监测径从尚x池x极年回3权月开翠始诱,吼第烛1音道锚索监测开睛始时间为轧x皱x叔年蚁5糟月垫,开基坑监测内容结为围护结构墙傅顶水平位移、叫土体侧向变形侧、支护结构变蚕形、支撑轴力佣、锚索拉力、志地下水位和地耗表沉降等。监枣测使用仪器包帆括全站仪、测趴斜仪、读数仪联、水准仪等。柱锚索拉力监测程使用的应力感颈应片放置在锚根索的承压支座槽与锚头之间。庸轨排井段的但第毕1吸～恨3显道锚索分别在胆基坑纵向两渗侧桌,训每道锚索选职取斯2同个监测件点拐,己相脑距天17.5m粥,毅第陆4嗽～秒5完道锚索则选况取哗1马个监测婶点府,母监测频率为辨每绿2沾天监顺测疼1纱次咸,消遇天气变化如真雨天则加大监宴测频率。葬泄油监测结果表俯明召,更本工程锚索拉条力累计变化小单于设计最大控降制谋值敲118.76僻kN;药才在篇〈遥6道〉全风化泥质饮粉砂岩至怎〈云9造〉微风化泥质录粉砂岩锚索应袄力变化及墙体背位移变化较早小约;缘在妻〈猫4-啦1王〉、彼〈区4-厉2经〉、育〈唤5-声1共〉、漫〈寨5-教2暴〉土层地质中晃墙体位移与锚秃索的应力变化肠相对较梳大共,燃可回收锚索也悄能达到设计和录施工要求。妨8严浴结论与建议野司密本工程采用开这挖与锚索施工膊相互配铃合患,塘可回收锚索施像工累榨计够3哭个月育内容,给总长晕约珍3000叼m买的锚索全部施密工完毕。通过期监欧测潮,械主体结构完成劫后住,雁基坑最大位移典发生在墙择顶新,爽位移变化尖在慌23.膝1脚～拨25.2m箱m边之蜘间寒,巡处于收敛状态抢。而拳xx邪地铁正在施工以中的基坑美中仪,笑多个工点根据石竖井的使用的拨功冷能谷,某均不同程度上击使用了可回收倒锚细索挂,犁并且