【2017年整理】可回收预应力锚索施工技术研究

阅读次数：479

可回收预应力锚索施工技术研究

摘要:通过广州地铁某深基坑工程施工实例,介绍可回收锚索在工程施工中的应用,地下建筑工程使用可回收锚索,可大幅降低工程成本,提高施工速度,并减少施工中遗留锚索造成地下环境污染等现象,值得推广应用。

关键词:锚索;回收;应用;环境

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;北京市第三城

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f 12.7×4～f 15.2×7,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

广州地铁某深基坑总长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

在基坑施工围护结构前,需根据锚索位置预留f 150孔洞,应保证墙体施工精度,否则实施锚索时将出现较大的偏差,对基坑安全不利。钻孔在整个工程中占较大的比重,是工期的关键因素,正式实施锚索前需进行试验,以确定钻孔参数及钻孔设备,力求提高施工效率。

钻孔施工需使用清水,不能使用泥浆,清孔时需用压缩空气排泥屑后用清水重复清洗。需注意的是在钻孔过程中防止塌孔和泥屑排除,是可回收锚索能否安装的关键。本工程中由于在〈4-1〉、〈4-2〉土中施工曾出现多次塌孔现象,成孔后锚索无法安装及预加预应力,一度影响了施工进度。

完成钻孔后,插入锚索体并进行注浆施工,必须有效地用水泥浆把地下水置换出来,灌浆用管插入至孔底直到水泥浆面上升至地面为止。将注浆管往外拉出300mm,在孔口进行封堵后准备进行注浆。一次注浆采用灰砂比1∶0.7~1∶1(重量比)、水灰比0.38~0.45的水泥砂浆,注浆体强度25MPa;二次高压灌浆采用水灰比0.45~0.5的纯水泥浆,并掺加补偿收缩微膨胀剂,搅拌均匀并过筛,随拌随用,初凝前用完,在一次灌浆后24h后进行。必须注意的是,插入锚索体时应对套管加以保护,以免受损而造成水泥浆液渗入套管内,导致锚索不能回收。为确保锚索可回收及重复使用,在套管内须注入特定的防