预应力锚管

2024-09-07

预应力锚管（精选3篇）

预应力锚管篇1

复合土钉支护就是把土钉与其他支护形式或施工措施联合应用, 在保证支护体系安全稳定的同时满足某种特殊的工程需要的支护方式。如限制基坑上部的变形、阻止边坡士体内水的渗出、解决开挖面的自立性或阻止基坑地面隆起等。现在基坑支护采用复合土钉墙的支护方式的越来越多。本人设计的《雍景湾基坑支护工程》中采用了预应力锚管+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式取得成功。该基坑采用预应力锚管替代预应力锚索来控制基坑变形, 该方案对整个基坑支护工程的造价的节省起到了显著的作用。

1 工程概况

雍景湾工程位于深圳市南山区蛇口, 爱榕路、工业七路与荔园路之间。设有一~二层地下室。基坑深约3.03~9.03m, 基坑底开挖长度约871m, 基坑底开挖面积约33659m2。基坑北侧离荔园路较远, 周边较空旷;东侧临近近海路, 局部离路较近;南侧距离工业七路较远, 周边较空旷;西侧距离爱榕路较远, 周边较空旷, 局部靠近中集大厦, 基坑底距其主楼约18m。

2 地下水处理

基坑主要开挖地层有素填土、淤泥、砾砂、粘土及砾质粘性土等, 淤泥质细砂及砾砂层为强透水层, 砂层埋深及厚度较大, 因此对基坑的地下水采取双排搅拌桩隔水帷幕止水, 隔水帷幕沿基坑边全场设置, 在基坑内采用明沟排水等措施。土方开挖时需先进行坑内地下室的抽排, 将地下水水位降低至开挖面以下。

3 基坑支护方案比选

本场地原始地貌为滨海滩涂带, 工程地质条件复杂, 基坑支护范围内主要土层有人工填土、淤泥、淤泥质土、两层砾砂、粘土及砾质粘性土等, 局部填土及淤泥层较厚。基坑底主要位于第二层砂层内。前期方案设计时, 考虑局部开挖深度约7.5~9.0m段的基坑, 由于基坑放坡空间不够, 且需止水, 采用上部放坡、中间放一平台、下部预应力锚索+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式, 预应力锚索用控制基坑变形。形成方案后, 经过造价预算, 基坑支护费用较高。考虑降低基坑支护费用, 另考虑到基坑中有较厚的砂土层, 如采用一般的预应力锚索作为锚拉物件, 则在施工中会遇到塌孔、涌砂等问题并引起基坑周边地面下沉甚至开裂, 造成工程危险。经过讨论, 考虑采用预应力锚管替代预应力锚索以降低工程造价。最后确定采用土钉墙、上部放坡下部搅拌桩+微型桩+土钉的复合土钉墙以及上部放坡下部预应力锚管+搅拌桩+微型桩的复合土钉墙的支护方式。典型的支护剖面如图1。

4 预应力锚管技术参数

(1) 预应力锚管采用机械击入式成管。对于局部难以打入的采用机械成孔的方式。

(2) 锚管孔距水平方向允许偏差10cm, 垂直方向允许偏差5cm, 倾角偏差3%。

(3) 锚管杆体采用准57壁厚5.0mm的钢管, 每隔1.50m设置一个倒刺, 以增加摩阻力。钢管接长采用3准16螺纹钢帮焊, 单面焊连接, 每侧焊缝长度为10d;或者直接采用等长准57壁厚5.0mm的钢管对开剖开后帮焊连接。

(4) 注浆锚固体采用水灰比0.45~0.50的纯水泥浆, 水泥为42.5R普通硅酸盐水泥, 外加0.03%水泥用量的三乙醇胺作早强剂, 浆体抗压设计强度M25, 注浆压力0.6~1.0MPa, 孔口溢浆即停止注浆。

(5) 锚管张拉应在达到锚固体设计强度70%, 且大于15MP后方可进行。

5 施工中预应力锚管所遇到的问题及解决方法

为确保预应力锚管的施工质量, 考虑到场地地质条件复杂, 要求预应力锚管作抗拔力基本试验后方可进行工程锚管的施工, 试验条数为3根。

施工过程中, 施工方在进行预应力锚管施工前, 5根长度15m、锚固段10m及设计拉力120k N的预应力锚管进行了抗拔力基本试验, 试验结果抗拔力分别为213k N、165k N、172k N、185k N及158k N。根据《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》 (SJG05-96) 对于锚杆抗拔力基本试验的规定, 其试验结果为极限抗拔力, 且根据其规定锚杆极限抗拔力为设计拉力值的1.6倍, 为192k N。因此仅一根预应力锚管极限抗拔力满足要求。

通过计算, 从以下几方面进行调整, 以保证预应力锚管抗拔力满足要求:

(1) 预应力锚管总长度及锚固段长度调整

对原长度为15m、锚固段为10m及设计拉力为120k N的预应力锚管, 现增加其锚固段长度2m, 即长度改为17m、锚固段为12m;对原长度为15m、锚固段为10m及设计拉力为140k N的预应力锚管, 现增加其锚固段长度3m, 即长度改为18m、锚固段为13m。

(2) 预应力锚管注浆参数及张拉时间的调整

预应力锚管注浆, 注浆压力为1.0MPa。预应力锚管张拉应在达到锚固体设计强度70%, 且大于15MPa后方可进行。预应力锚管张拉时应张拉至设计拉力的1.1倍时, 保持10 (砂土) ~15min (粘性土) , 观察其变位趋于稳定时, 然后卸荷至锚锁荷载进行锚锁。

(3) 锚管倒刺设置及注浆孔设置的调整

锚管杆体采用准57壁厚5.0mm的钢管, 每隔0.50m设置一个倒刺, 以增加摩阻力。钢管接长采用3准16螺纹钢帮焊, 单面焊连接, 每侧焊缝长度为10d;或者直接采用等长准57壁厚5.0mm的钢管对开剖开后帮焊连接。锚管仅在锚管底部1/3锚管长度段开设注浆孔。

通过对预应力锚管相关参数的调整, 施工完毕后进行预应力锚管抗拔力检测, 预应力锚管抗拔力均满足设计要求。且在施工过程中及基坑使用过程中基坑的变形沉降以及周边建筑物的沉降等均满足设计及规范要求。

6 结束语

复合土钉墙能合理利用土体承载力, 将土体作为支护结构不可分割的部分, 具有结构轻, 柔性大, 适用范围广、造价低、工期短、施工简便、安全可靠等特点, 支护能力强, 可根据不同工程需要作超前支护, 并兼备支护、截水、控制变形等效果。在实际工程中, 组成复合土钉墙的各项技术可根据工程需要进行灵活的有机结合, 形式多样, 复合土钉墙是一项技术先进、施工简便、经济合理、综合性能突出的基坑支护技术。在复合土钉墙中采用预应力锚管替代预应力锚索具有造价低、施工方便、对于砂层较厚基坑采用预应力锚管对基坑的安全性有利等特点。相对于预应力锚索, 预应力锚管承载力较低, 遇土质较硬地层难以打入增加施工难度。对于基坑支护要求预应力锚管承载力稍高时, 可考虑采用袖阀管注浆来提高预应力锚管的承载力, 以满足支护计算的需求。

综上所述, 对于预应力锚管的使用应结合基坑开挖地层、深度以及基坑周边环境等因素综合考虑。基坑开挖深度较浅, 土质条件不太差的、砂层较厚的、周边环境较简单的复合土钉墙支护方式的基坑考虑采用预应力锚管替代预应力锚索, 可以取得显著的经济效益。

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东.基坑工程手册 (第二版) .2009.

[2]龚晓南.深基坑工程设计施工手册.1998.

[3]熊智彪.建筑基坑支护.2008.

[4]《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》 (SJG05-96) .

预应力锚管篇2

1 注浆试验现场的工程地质及水文概况

K129段岩石边坡为顺向坡, 从岩性上看基本由灰岩和部分砂岩组成, 岩层呈单斜构造, 岩层产状为:走向为40°～60°, 倾向为310°～330°, 倾角在38°～46°之间, 其走向与路线方向, 倾向与坡向基本一致。岩层厚度为0.5 m～1.5 m, 层间隙面光滑, 有少量黏土质或岩屑充填, 隙宽1 mm～2 mm。边坡表层发育着的节理主要有两组, 其产状分别为:走向75°, 倾向SE, 倾角60°～70°;走向350°、倾向SW, 倾角70°～75°, 呈X形组合, 前者隙面粗糙, 隙宽1 mm～2 mm, 无充填物, 具微张特征;后者隙面光滑, 隙宽2 mm～4 mm, 黏土充填, 延伸距离大于前者, 延伸长在几米到几十米之间, 但经坡面开挖揭露发现, 局部由于爆破或削坡作用出现大裂隙。

2 锚管注浆试验研究

2.1 主要的仪器设备

主要的设备有:YT-24型钻机1台;BWT-8Y液压注浆泵1台, 其最大输出压力为8 MPa;压力表两个, 其最大量程为0 MPa～4 MPa;立式水泥搅拌机1台, 其搅浆能力为167 L/min～250 L/min;水泥浆输送和回浆管各一根;自制钢接头一个;JMDL-2110A智能数码位移计一个。

2.2 注浆试验工艺

首先搭好施工平台, 然后采用YT-24凿岩机进行钻进, 开孔直径为40 mm, 孔深为4 m～6 m, 水平角为20°, 孔隙偏差按规定不超过1%, 其孔位布置图如图1所示。

2.3 试验流程

试验流程见图2。

2.4 注浆中注浆压力的控制方法

在进浆管、回浆管及注浆锚管之间有一自制钢接头连接, 上面附有压力表和两个流量控制开关, 一个控制进浆管的流量, 一个控制回浆管的流量。通过控制开关来调节流量的大小达到调节压力的目的。

2.5 注浆中地表位移监测及注入率的确定方法

事先将观察孔打入地层8 m深 (比注浆孔要深) , 在孔中插入长铁管 (10 m) , 将铁管下半部固紧以作为不动点, 然后在铁管露出坡面部分安一根横向钢管, 横向钢管升到注浆孔位置附近, 再安装JMDL2110智能数码位移计进行监测, 防止岩层发生过大的抬动。注入率的确定方法:每1 min测量浆液搅拌机 (双层:上层搅浆, 下层可以储浆) 中液面下降的高度1次, 再由液面下降的高度乘以圆形搅拌机截面积得到每分钟的注入量即注入率。

2.6 注浆实验结果分析

图3～图5是注浆中得出的一系列关系:

1) 从图3和图4可以看到, 图5中由于其裂隙和其中存在黏土质或其他充填物形成了封闭空间, 随着注入量的不断增加, 其浆液在有限空间中的填满, 其注入难度会不断增大, 而其可提供的最大注入压力不能超越临界扩散压力, 所以造成注入率同注浆压力呈下降趋势, 而图中看出恰好有明显的反比关系;同样在图4中可以看到同一注浆压力下, 其注入率随时间呈明显的线性减小。在图5中可以看到在注浆压力达到1.7 MPa时, 注入率和压力突然发生变化 (智能位移计没有大的变化) , 注入率增大, 而注浆压力减小, 这主要是由于较高的注浆压力劈开裂隙形成新的渗流通道所致[3]。

2) 注浆扩散范围具有不规则性:由于岩石层理间裂隙中存在不同的充填情况, 而造成水泥浆在扩散过程中各个方向遇到不同阻力从而出现扩散的不规则性。在实验一区I4孔注浆中, 中间检查孔没有出现冒浆, 而在与I4孔相隔4 m的地方一表面裂隙中出现大的冒浆。从表面裂隙渗出的水泥浆进行封堵情况中发现, 水泥浆并没有沿着其孔周围的所有裂隙进行渗透, 还有部分裂隙中没有水泥浆进入, 因此在没有考虑岩体裂隙充填情况下, 根据孔周围的裂隙分布采用蒙特卡洛法而获得岩体裂隙注浆过程模拟还是具有较大的不准确性。

I5, I6, I7由于其孔周围可能遇上大的裂隙带而出现开始时注浆压力为0, 水泥浆液直往注浆锚管中进浆, 回浆管中没有流出, 其注入率一直保持在40 L/min左右, 经采取减小水灰比的办法没有获得效果, 最后采取让其间歇一段时间再用水泥灌注水泥砂浆的办法获得解决。

3 结语

1) 在注浆中, 虽然注浆压力的增大其注入率在不断下降, 但其注入量一直在不断增加;同时注浆压力的提高, 可以为消除扩散空间的封闭性进一步增大扩散范围和相应的提高注入量, 从而达到更好的注浆效果作准备。2) 介质充填物的存在对浆液在岩体中的渗流规律有很大的影响, 因此在模拟岩体裂隙注浆时, 不仅要调查岩体中的节理裂隙规律, 还要对其中的充填情况作进一步的调查。3) 由于注浆中, 水泥浆从表面裂隙中渗出, 影响注浆压力的进一步提高, 因此需要在注浆前, 在表面上喷射一层混凝土进行处理, 以获得更好的扩散效果。

参考文献

[1]廖树钟, 郑志钟.注浆技术在隧道围岩中的应用[J].重庆交通学院学报, 2001, 20 (2) :103-105.

[2]中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业编委会.锚固与注浆技术手册[M].北京:中国电力出版社, 1999.

预应力锚管篇3

本桥为八里湖北大道桥梁工程上跨沙浔县而设, 总长84m, 为1孔84m下承式简支提篮拱桥。主拱拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面, 拱轴线采用二次抛物线, 计算跨度为80m, 拱肋平面内矢高20m, 矢跨比为1/4。

哑铃型拱肋断面高2500mm, 上下钢管均采用宽准1000mm Q345q D钢管, 钢管壁厚为20mm, 拱肋灌注C50补偿收缩混凝土, 采用泵送混凝土顶升灌注, 拱肋与梁部固接。拱肋腹板外侧间距为700mm, 内灌C50混凝土。在拱肋间设置4道钢管风撑, 拱肋横撑采用外径准500×14的空钢管, 斜撑采用外径准400×14的空钢管。

主拱上设置13对吊杆, 吊杆纵向间距为5m, 吊杆上端锚固于拱肋上弦管锚箱处, 下端锚固于梁体内。

2 提篮拱桥结构特点

84m提篮拱桥单拱内偏8°, 预埋锚管内偏8°, 两端支座高差96mm, 每根锚管与水平面在轴线方向也会有一定角度, 再加上桥面本身存在预拱度, 因此桥面锚管随之会高低不平。主拱拱肋上设置13对吊杆, 吊杆纵向间距为5m。吊杆上端锚固于拱肋上弦管锚箱处, 下端锚固于梁体内。预埋锚管安装之后, 再浇筑混凝土梁, 混凝土振捣时对预埋锚管有一定的震动, 导致预埋锚管安装的位置发生一定的变化, 所以预埋锚管安装之后的刚性固定显得尤为重要。

3 预埋锚管安装总体思路

预埋锚管与锚垫板在工厂组拼焊接好后, 发运至工地进行安装。首先在混凝土模板上找出预埋锚管的底箱模的安装位置, 按线安装, 然后对预埋锚管的垫板及锚管上部进行精确定位, 测量是否满足预埋锚管的位置及设计线形要求, 检车合格后, 对其单个进行刚性固定, 最后逐个进行整体刚性固定。

4 预埋锚管安装定位

4.1 定位靠模的安装

在混凝土模板上找出底箱模的安装位置, 用全站仪精确测量后, 在混凝土模板上做出底箱模底部安装位置线, 将底箱模上底部安装位置线与混凝土模板上安装线对位好后, 安装底箱模。底箱模安装好后, 检测底箱模线形及位置, 即上部内偏角为8°, 纵坡为96/84000加上桥面本身预拱度, 见图1所示。

4.2 底模上锚管的安装

在底箱模上部做出锚管安装中心线 (见图2) , 并作明显标识安装预埋锚管单元构件。

4.3 根据安装线精确安装锚管

锚管与锚垫板在工厂组拼时已做出锚垫板的中心线并作出标识, 锚管的中心线找出后与锚垫板定位安装并焊接。因此工地安装锚管单元件时只需按锚垫板的安装线与定位箱模中心线进行按线安装, 注意保证锚垫板与定位箱模密贴, 见图3~4所示。

锚管上部用直角模具精确定位, 具体操作如下:

84m提篮拱桥单拱内偏8°, 预埋锚管内偏8°, 两端支座高差96mm, 每根锚管与水平面在轴线方向也会有一定角度, 再加上桥面本身存在预拱度, 因此桥面锚管随之会高低不平。针对这些因素, 我们的方法是:

(1) 做一个内8°的直角模具, 在A点带有垂线, 模具要求有一定的刚性不变形, 变形影响尺寸误差在±1mm;