地铁深基坑砂层预应力锚索施工

地铁深基坑砂层预应力锚索施工
谢晓泳
(中铁七局三公司,陕西咸阳712000)
摘　要:预应力锚索技术广泛运用于公路,铁路、水电站、矿山井巷、隧道工程、地质灾害等永久性边坡
加固。

近年来,随着施工技术的日趋完善,在城市建筑深基坑工程中的应用越来越广泛,具有有造价低、工期短,施工简单、便捷等优点,常用于地铁车站中主体结构中需要替代钢管内支撑等常用支撑形式的施工段。

以预应力锚索施工技术在沈阳地铁云蜂北街地铁车站盾构轨排基地结构段的施工实例,介绍了地铁深基坑砂层地质条件下的锚索支护施工工艺,从现场施工技术控制角度入手,从施工角度进行阐述,对同类工程有一定的参考价值。

关键词:轨排基地;砂层;预应力锚索;施工中图分类号:TV551　文献标识码:　B 文章编号:1004—5716(2008)04—0210—04
1　工程概况1.1　工程概况
车站全长149.7m ,标准段结构宽度为18.5m ,车站底板埋深17～19m ,顶板覆土约4.0m 。

车站结构型式为二层三跨钢筋混凝土矩形框架结构。

主体围护结构
采用 800mm/ 1000mm 钻孔灌注桩加钢管内支撑形式,采用明挖顺作坑外降水施工方法。

车站在主体结构标准段纵向中部右跨侧位置设置27.0m ×5.0m 盾构轨排下料预留口,并相应采用锚索代替原基坑钢管内支撑支护形式(如图1所示)。

图1　锚索支护区平面图
1.2　工程地质
工程场地所处地貌单元为浑河冲洪积扇,微地貌单
元类型属全新统浑河高漫滩及古河道,地形平坦,地面标高介于41.26～41.49m 之间,西低东高。

地层自上而下为松散杂填土、中密中粗砂、中密砾砂,有粉质黏土夹层。

2　锚索设计2.1　结构施工位置(如图2、图3所示)2.2　锚索基本设计数据(见表1) 基坑围护桩直径1000mm ,间距1200mm 。

为减小密集锚杆产生的“群锚效应”,设计采用水平向下15°和23°交错布置。

2.3　锚索材料
锚索索体材料采用 15.2mm 低松弛钢绞线,
OVM 锚具。

极限抗拉强度1860M Pa ;锚固段直径200mm ,锚孔内浆液为0.5∶1水泥浆。

表1　锚索设计数据
位置索体深度(m )索体规格(mm )预加应力(kN )东侧西侧
东侧西侧东侧西侧
第一层24194 15.23 15.2300160第二层26214 15.23 15.2320240第三层24204 15.23 15.2360280第四层
21
18
4 15.2
3 15.2
320
240
3　锚索施工工艺3.1　施工方法选择
图2　平面图
图
3
　剖面图
锚索的施工方法有多种,影响锚索施工工艺的主要
因素为地质条件、锚索长度等,由于本工程主要地质条件为砂层夹杂砾石,成孔较困难,易塌孔埋钻,且锚索深度较大。

综合考虑本工程各项特点及设计要求,采用旋喷钻进成孔注浆工艺,这种施工工艺适用于地层较为均匀的砂层和土层。

3.2　施工步骤及技术要求3.2.1　施工准备
锚索施工紧接基坑土方开挖进行,基坑土方开挖采取分层开挖,当每层土方开挖至锚索孔位下0.2m 高程时,平整开挖面后进行锚索施工。

3.2.2　钻机就位
根据钻机的特点,钻机的工作面宽度不小于5m ,施工时东西两侧各设置一台钻机同时施钻。

正式钻进前,须于基坑靠围护桩边设置好回浆沟槽,并于基坑中部南、北两侧各设置一个泥浆沉淀池。

3.2.3　锚位开孔
测量放点定出锚索孔位后,于孔位上支设钻头,调整好角度,开孔直径为160mm 。

3.2.4　钻孔
钻机钻杆为中空钻杆,钻进时,配制好的水泥浆在
泥浆泵的压力下,从钻头中压出,在钻头推进力及水泥浆的作用下迅速护壁成孔,直至达到设计深度。

成孔后退出钻头和钻杆。

锚索钻孔时,孔间水平方向允许偏差为±10mm ,垂直方向允许偏差为±50mm ,钻孔倾斜允许偏差为2%,孔深应超过锚索设计长度0.3～0.5m 。

3.2.5　锚索制作与下放
在平坦无泥的加工场上加工,每根钢铰线长度误差小于50mm 。

自由段采用钢丝塑胶管分别套好,两端用铁丝绑扎牢固,防止水泥浆灌入。

检验合格完后,方可下放。

索体端头采用特制三角形中空钢制锚头,采用可靠机械连接每根钢绞线,钻孔完成后,即可将锚头套在钻机钻杆端头上,送入孔中,直至到达设计深度。

索体体放入孔内后,外露张拉长度1.2m (以基坑围护桩为准)。

3.2.6　注浆
钻机的注浆分两次进行。

第一次钻进到达设计深度后,在缓慢退出钻杆的同时,向锚固段内注入配制好的纯水泥浆,退至自由段内后,停止注浆,此时未混入砂土的纯水泥浆应流出孔外,继续退出全部钻杆。

拨管后应防止带出锚索杆体。

第二次钻进时顺已成孔孔位钻进,下放索体的同时注浆形成锚固体,注浆压力保持稳定,形成均匀直径的锚固体。

为保证锚索水泥固结体的强度质量,钻进及注浆都使用纯水泥浆,水灰比0.5。

3.2.7　张拉锁定
锚索固体的强度达到设计强度70%时,即可进行锚索张拉锁定。

张拉时的设计荷载应根据千斤顶和压力表的校验回归方程进行计算,张拉分顺直张拉、预张拉和锁定张拉三种,预应力张拉值为0.1TW 、0.6TW 、
1.0TW、1.25TW(TW为设计荷载)。

待水泥固结体强度达到设计强度75%～80%后,开始对钢绞线逐一张拉,使钢绞线逐根顺直,然后进行整束整体张拉。

整体张拉按三次多级进行,各级张拉时间间隔不小于三天。

(1)每级张拉力计算
顺直张拉:0.1×TW(每侧各道锚索设计张拉力);
将钢绞线逐根顺直,然后进行整束整体初次张拉。

初次张拉:0.6×TW;
二次张拉:1.0×TW;
锁定张拉力:1.25×TW。

(2)压力表读数计算:
采用设备:ZB2X2/500张拉油泵及配套预应力张拉用穿心顶
校准方程:P=-6.3×10-6F2(kN)+0.056202F (kN)-1.3771(M Pa)
式中:△F———每级张拉预加应力。

(3)钢绞线伸长值计算:钢校线为匀质弹性体,锚索为直线杆体,自由段经胶管包裹后,计算理论伸长值时孔道摩擦阻力可不计算,在实际施工时应严格保证自由段制作质量,防止水泥浆进入自由段,增大孔道的摩擦阻力。

△L=Pl/A p E s
式中:ΔL———伸长值,mm;
P———预应力张拉力,N;
l———钢绞线束的张拉段(锚索自由段加上锚垫板及锚具长度)长度,mm,实际伸长值中还包括了张拉设备的工作长度的伸长值,应扣除这部分伸长量。

A p———钢绞线束截面积,mm2;
E s———钢绞线的弹性模量,E=2.0×105(N/ mm2)。

3.2.8　封锚
锚索张拉完成后,需进行封锚,可根据施工需要,将锚索外露部分预留至结构施工前割除,以便进行二次加荷。

封锚前将外露较长预应力钢绞线割除,剩余10cm 长度,并用M10水泥砂浆包裹。

4　锚索基本试验及抗拔力试验
锚索正式施工前应进行试验索的施工,用来进行基本试验和抗拔力试验,以确定锚索的极限承载力,掌握锚索体在不同凝固期(3d、7d、14d)抵抗破坏的安全程度,以便在正式使用锚索结构参数或改进锚索制作工艺,揭示锚索注浆完成后,锚索抗拔力是否达到满足设计要求。

5　施工控制与监测方法5.1　施工控制
(1)锚索施工位置:同排锚索施工时应在同一水平位置,应严格控制开孔高程,保证拉锚受力在同一位置。

(2)锚索施工角度:严格控制锚索的施工角度,为避免和减小“群锚效应”对锚索锚固力的影响,应严格保证相临锚索按设计角度错开。

(3)原材料检验:锚索索体采用的钢绞线、锚具和水泥必须有出厂合格证,进场后必须进行检验,合格后方可使用,以保证施工产品的质量。

(4)锚索索体制作及保护:钢绞线应严格按照设计长度制作,长度误差小于50mm,预留张拉长度应不小于1.2m。

钢绞线切割严禁采用电焊割或气割,必须采用无齿锯进行切割。

锚索索头应与钢绞线连接牢固,防止施工中脱落造成施工深度不足。

钢绞线锚固段和自由段应根据设计长度用钢丝塑胶套管严格分开,每根钢绞线分别套好,严禁加长或缩短自由段保护套,长度误差小于50mm。

锚索索体应进行有效的保护,在施工过程中严禁电焊触碰和火烧火烤,在制作锚墩时应事先采用非金属套管进行保护。

(5)索体的下放:索体下放时,应注意保护自由段塑胶套管,并防止钢绞线扭结。

(6)锚索锚墩制作:锚墩制作的质量对预应力损失的影响较大,必须严格按照设计要求施工。

(7)锚索张拉:锚索张拉是锚索施工的关键步骤,必须严格控制。

①张拉设备必须经过国家规定部门检测,有相应的合格报告方可使用。

②施工时应准确逐级匀速加荷。

③每级加荷后压力表应稳压5～10min,锁定后应稳压10min以上,待压力表稳定后方可卸荷。

④张拉时应及时测量钢绞线的伸长量,并做好记录,与理论计算值进行比较,以保证张拉力准确可靠。

5.2　监测方法
5.2.1　锚索应力监测
每道锚索预应力施工完成后,随着分层开挖至下道锚索施工作业面,上一层锚索的应力随基坑侧向主动土压力的增大而增大,另外基坑周围存在其他影响因素,应进行锚索预应力变化的监测。

锚索应力变化采用振弦式锚索测力计进行监测。

5.2.2　基坑变形及沉降监测
(1)桩顶位移警戒值:150mm。

测斜仪监测:实际监测值随着时间延长而变化。

锚索张拉施工后,1～15d的基坑桩顶位移变化为0.72～
・安全与管理工程・
地勘工作人员心理状态与安全生产关系的浅析
夏佩元
(广东有色地质勘查局九三三队,广东肇庆526040)
摘要:对地勘工作人员心理状态与安全生产之间的关系进行了简单分析,在此基础上解析了导致工作人员心理状态变化的因素,并对消除工作人员负面的工作心理提出了几点建议。

关键词:地质勘查;心理状态;安全生产;以人为本
中图分类号:F406.8　文献标识码:B　文章编号:1004—5716(2008)04—0213—02
地质勘查行业历来强调“安全第一、预防为主”的安全生产方针,也积累了丰富的经验,集中体现在各类低看地质勘查规程、导则、条例、规定上。

但是我们在多年的事故教训中也看到人的因素在安全生产中往往是决定性的因素。

人的行为靠思想来指挥,所谓”定位关乎成败、心态决定一切”。

心态的好坏直接影响到工作人员的日常工作行为,因而工作时的心理状态对于安全生产有着十分重要的作用,工作人员心态良好,不仅能保证工作人员的人身安全,还能保证设备检修、维护试验等工作的质量,相应的安全生产也就有了保障。

如果工作人员心态不好,敬业爱岗精神及事业心差,工作责任心不强,就容易形成工作人员的安全意识淡薄,干工作时所做的安全措施不周全和不完善,事故和故障率就会增加,安全生产就不可能得到保证。

因此,我们应对工作人员的心态变化引起高度警觉和重视,并采取切实有效的措施加以引导。

1.46mm。

最大值为1.46mm,基坑状况稳定。

收敛计监测:实际监测平均值为-0.31mm,最大值为-1.8mm,基坑状况稳定。

(2)基坑沉降预警值:10mm,实际监测值为1.7mm。

6　影响锚索预应力损失的因素及施工措施
(1)钢绞线本身材质存在的预应力损失,必须采用国标规定的低松弛钢绞线产品。

(2)锚固段的施工质量对钢绞线握裹力产生较大影响,强度不够将导致锚索在张拉过程中锚固段产生位移,从而达不到预期张拉效果。

(3)自由段施工时会被部分水泥浆包裹,产生一定摩擦阻力,造成预应力的损失。

施工时应尽量减少自由段被水泥浆包裹的长度,使锚索自由段能够自由活动,同时在张拉时进行自由段顺直预张拉,使自由段尽量与包裹水泥固结体分离。

(4)锚墩的制作质量对钢绞线的预应力损失影响较大。

锚墩在张拉过程中直接受力,并使锚索受力合理地传递给围护桩体。

锚墩制作时应保证混凝土与基坑围护桩体紧密连接,并保证承压面与钻孔轴线垂直,施工结构内混凝土锚墩(主体结构外锚索采用型钢腰梁锚墩)时,主体围护桩应进行凿毛处理。

(5)张拉设备和压力表读数之间存在一定的误差,张拉时应按规定,进行持荷张拉,待压力表读数稳定到设计张拉值后读数,严禁缩短每级张拉的持荷时间。

(6)地层的压缩和徐变对预应力损失影响较大。

由于基坑施工的地层主要为砂土层,本身属于中高压缩土性层,因此受力增大后压缩变形十分明显,对预应力力损失产生较大影响。

施工中我方经与设计和监理研究后,采用设计值的125%进行张拉,有效避免了这部分损失,保证了基坑的锚拉力不小于设计值。

7　结束语
锚索是在深基坑施工中广泛应用的一种支护形式,在地铁施工中配合钢管内支撑等其他支护形式形成支护体系,在地铁深基坑中常用于结构临时预留较大开孔等特殊部位,在主体结构削弱后起辅助支撑减小结构变形的作用,较好好的弥补了以钢管内支撑为主的基坑支护形式的缺点,同时不占用施工空间,形成无障碍的作业面,是一种有效、实用、简单、合理的支护形式。

参考文献:
[1]　江正荣.建筑施工计算手册[M].中国建筑工业出版社,
2001.
[2]　中铁七局沈阳经理部.沈阳地铁云峰北街站施工设计图
[R].2006.
[3]　中铁七局沈阳经理部.沈阳地铁云峰北街站增设轨排基地
施工设计图[R].2007.。