摘 要:某大型中央商務(wù)區(qū)項(xiàng)目的深基坑采用旋挖鉆孔灌注樁+可回收錨索支護(hù)體系,為了探究可回收錨索技術(shù)的應(yīng)用方法和效果,研究過程以該項(xiàng)目為工程背景,對(duì)其施工流程、錨索安裝要點(diǎn)進(jìn)行較為全面的分析。在安裝完成后,監(jiān)測(cè)錨索的預(yù)應(yīng)力損失、周邊地表沉降量、圍護(hù)樁水平位移和垂直沉降量,結(jié)果顯示,主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)均未超過預(yù)警值。經(jīng)過鉆孔、安放可回收錨索、澆筑水泥漿液,能夠形成錨固體,顯著提高了排樁對(duì)基坑土體的約束性,錨索回收提高了工程材料的利用率,在可回收錨索安裝后,應(yīng)監(jiān)測(cè)其預(yù)應(yīng)力損失,超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)實(shí)施二次張拉。
關(guān)鍵詞:基坑施工;可回收錨索;施工技術(shù)要點(diǎn);支護(hù)效果監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):TU 75" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
可回收錨索在基坑支護(hù)施工中具有重要的應(yīng)用價(jià)值,其優(yōu)點(diǎn)為材料可回收、節(jié)約成本、施工效率高,符合綠色環(huán)保的發(fā)展要求。國內(nèi)工程技術(shù)人員對(duì)可回收錨索的應(yīng)用方法進(jìn)行了較為廣泛的研究,謝朋等[1]探究了大直徑可回收錨索在軟土基坑支護(hù)中的應(yīng)用,效果良好。葉帥華等[2]在黃土地基中應(yīng)用擠壓錨式可回收預(yù)應(yīng)力錨索,總結(jié)了相應(yīng)的施工工藝。劉盛榮[3]分析了可回收高壓旋噴擴(kuò)大頭錨索施工技術(shù),提出跟管+旋噴擴(kuò)孔的工藝方法。
在此次研究中,以超大基坑為工程背景,利用可回收錨索技術(shù)對(duì)旋挖鉆孔灌注樁進(jìn)行約束,形成基坑支護(hù)體系,并且針對(duì)錨索、地表、圍護(hù)樁設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn),獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑的變形數(shù)據(jù),驗(yàn)證了可回收錨索的應(yīng)用效果。
1 工程概況
某城市中央商務(wù)區(qū)建設(shè)過程中需要開挖大型深基坑,其長度和寬度分別達(dá)到535m、240m,開挖深度為15.6~19.8m,土方開挖量超過220萬m3。由于基坑面積較大,因此在作業(yè)過程中采用分期、分段、分層開挖方式。為了保障作業(yè)安全,必須針對(duì)基坑巖土特點(diǎn)設(shè)計(jì)有效的支護(hù)方案,該項(xiàng)目綜合運(yùn)用多項(xiàng)技術(shù)措施,以下重點(diǎn)探討可回收錨索在基坑支護(hù)中的應(yīng)用方法。
2 巖土基坑施工可回收錨索技術(shù)應(yīng)用方法
2.1 地質(zhì)勘察及支護(hù)設(shè)計(jì)方案
2.1.1 地質(zhì)勘察分析
在設(shè)計(jì)基坑支護(hù)方案前,需要通過地質(zhì)勘察掌握作業(yè)區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)和巖土物理力學(xué)參數(shù)。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況,基坑地質(zhì)勘察結(jié)果見表1。通過鉆探法調(diào)查地下水情況,發(fā)現(xiàn)地下水埋深較淺,僅為0.41~1.99m,地下水位高程主要集中在1.78~3.25m。
2.1.2 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)
從表1所示的地層結(jié)構(gòu)可知,該項(xiàng)目深基坑存在淤泥質(zhì)土和淤泥質(zhì)粉砂,屬于典型的軟土層,并且厚度較大,其變形風(fēng)險(xiǎn)較高。此類地層特點(diǎn)可采用地下連續(xù)墻、雙排樁、樁錨等支護(hù)體系。考慮地下連續(xù)墻和雙排樁需要消耗較多的鋼筋混凝土,不利于控制工程造價(jià),因此采用單排樁+可回收錨索的支護(hù)體系[4]。
圍護(hù)樁設(shè)計(jì)為旋挖鉆孔灌注樁,其樁體直徑包括兩種規(guī)格,分別為1.2m、1.5m,長度為24~30m??苫厥斟^索的設(shè)計(jì)規(guī)格為6×?15.2mm、6×?12.7mm、7×?15.2mm、7×?12.7mm,入射角為35°,單根錨索的長度為30~35m,施工時(shí)鉆孔孔徑均為180mm。
2.2 基坑施工過程中可回收錨索施工方法
2.2.1 基坑開挖順序及錨索工藝參數(shù)設(shè)計(jì)
基坑開挖順序設(shè)計(jì):在開挖基坑前,應(yīng)該先完成旋挖鉆孔灌注樁施工,待樁體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可實(shí)施開挖作業(yè)。由于基坑深度較大,因此采用邊開挖、邊支護(hù)的施工方案。逐層開挖至設(shè)計(jì)深度,在樁體外側(cè)設(shè)置冠梁或者腰梁,用于固定錨索。以19.8m深基坑為例,分層開挖及錨索施工順序見表2。
可回收錨索工藝參數(shù)設(shè)計(jì):可回收錨索的工藝參數(shù)包括水平間距、豎向間距、入射角度、預(yù)加應(yīng)力、錨固段長度等,表2中I~VI錨索的設(shè)計(jì)參數(shù)存在一定的差異,具體設(shè)計(jì)方案見表3。
2.2.2 可回收錨索施工技術(shù)要點(diǎn)
造孔:根據(jù)設(shè)計(jì)要求,用水準(zhǔn)儀、拉線、卷尺等工具,在旋挖鉆孔灌注樁上確定工字鋼腰梁的標(biāo)高以及錨索的鉆孔位置,工字鋼安裝完成后,在其表面放樣出孔位,誤差應(yīng)控制在100mm以內(nèi)。造孔施工采用淺孔鉆機(jī),成孔直徑為180mm,鉆頭入射角為35°。鉆孔后通常會(huì)在孔底產(chǎn)生沉渣,因此造孔時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加深度,比設(shè)計(jì)深度大0.5~1.0m即可[4]。成孔后按照表4檢查質(zhì)量。在錨索成孔過程中,為防止出現(xiàn)縮徑和坍孔,推薦采用鋼套管成孔工藝。另外,造孔過程會(huì)擾動(dòng)土體,因此工程實(shí)踐中宜進(jìn)行跳孔施工,提高土體的穩(wěn)定性。
錨索注漿:錨索成孔后利用水泥漿液進(jìn)行注漿,水灰比應(yīng)控制在0.45~0.55,作業(yè)前須檢測(cè)水泥漿液的質(zhì)量。注漿過程分為一次注漿和二次注漿,錨索入孔后應(yīng)盡快完成注漿作業(yè),防止出現(xiàn)孔壁坍塌。一次注漿為常壓操作,漿液從孔底向上灌入,直至溢出。當(dāng)一次注漿達(dá)到初凝程度后,可進(jìn)行二次高壓注漿,壓力為2.5MPa~5.0MPa,待漿液冒出孔口時(shí),可停止注漿操作[5]。注漿施工結(jié)束后,對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),時(shí)長為14d。
張拉及鎖定:錨桿錨固體養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%方可進(jìn)行張拉,張拉設(shè)備采用雙缸型千斤頂。在正式張拉前,以0.2倍軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行預(yù)張拉,使各部件緊密接觸。該項(xiàng)目基坑開挖深度大于10m,屬于一級(jí)基坑,錨桿錨固體應(yīng)張拉至軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.40倍[6]。在張拉過程中,同步測(cè)讀錨頭位移,待錨頭位移穩(wěn)定后,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收。通過驗(yàn)收后,對(duì)錨索進(jìn)行卸荷,使其達(dá)到初始的預(yù)加應(yīng)力,隨后鎖定錨索。
鋼絞線回收:可回收錨索作為深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),在基坑主體施工結(jié)束后,才可回收鋼絞線?;厥諘r(shí),對(duì)鋼絞線施加張拉力,將其從錨固體中逐根抽出,實(shí)現(xiàn)鋼絞線回收。
2.3 可回收錨索基坑支護(hù)效果監(jiān)測(cè)
2.3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置
在基坑監(jiān)測(cè)階段,針對(duì)錨索內(nèi)應(yīng)力變化設(shè)置38個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),每根錨索設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。將錨索的編號(hào)方式設(shè)計(jì)為Ma-b,其中,a為腰梁的編號(hào),b為錨索的編號(hào)。以第一道腰梁為例,其對(duì)應(yīng)錨索的編號(hào)為M1-1、M1-2、M1-3...M1-7??砂凑障嗤绞綄?duì)其他腰梁上的錨索進(jìn)行編號(hào)。除錨索之外,還須監(jiān)測(cè)地表沉降量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向沉降,測(cè)點(diǎn)布置方案見表5。
2.3.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及結(jié)果分析
錨索預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析:錨索數(shù)量較多,難以進(jìn)行全面分析。將第三、四、五道腰梁上編號(hào)為4的錨索作為觀測(cè)對(duì)象,對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為M3-4、M4-4、M5-4,檢測(cè)其在不同時(shí)段的內(nèi)應(yīng)力變化,繪制成曲線,如圖1所示。以M3-4對(duì)應(yīng)的錨索為例,其初始內(nèi)應(yīng)力為637.5kN,監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)下降了56.6kN,預(yù)應(yīng)力損失為56.6kN/637.5kN×100%=8.88%。按照相同的方法計(jì)算其他錨索的預(yù)應(yīng)力損失,其損失量集中在8%~15%。工程實(shí)踐中要求可回收錨索的預(yù)應(yīng)力損失不得超過5%,因此錨索的內(nèi)應(yīng)力不足,需要進(jìn)行二次張拉。
基坑周邊地表沉降量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析:基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位39個(gè),共設(shè)置13條測(cè)線,每條測(cè)線上布置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。測(cè)線垂直于基坑邊緣,監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿測(cè)線方向的間距為10m。在近一年時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)基坑周邊地表沉降量,圖2為某條測(cè)線上3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量變化趨勢(shì)。從圖中數(shù)據(jù)可知,3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大累計(jì)沉降量均未超過35mm。測(cè)點(diǎn)D13靠近基坑內(nèi)側(cè),因此沉降量最大,測(cè)點(diǎn)D15遠(yuǎn)離基坑一側(cè),因此沉降量最少。39個(gè)測(cè)點(diǎn)在一年時(shí)間內(nèi)的最大累計(jì)沉降量為41.5mm,最小累計(jì)沉降量為10.5mm,平均累計(jì)沉降量為32.8mm。該項(xiàng)目屬于深大基坑,基坑周邊地表沉降量報(bào)警值設(shè)計(jì)為50mm,所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量均未超過50mm。
基坑支護(hù)體系為圍護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力可回收錨索。圍護(hù)樁數(shù)量超過600根,從中選取54根樁,布置樁體水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)編號(hào)為S1~S54。由于測(cè)點(diǎn)較多,其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)難以一一進(jìn)行列舉,此處僅展示S10、S11、S12、S13這4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。從數(shù)據(jù)可知,以上4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大水平位移量為27.8mm,最小為20.2mm。54個(gè)樁頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大水平位移量為47.9mm,平均為36.8mm。樁頂水平位移的預(yù)警值為50mm,圍護(hù)樁樁頂水平位移均未超過預(yù)警值。圍護(hù)樁樁頂最大沉降量為51.2mm,預(yù)警值為60mm,均未超過預(yù)警值。
3 結(jié)論
該項(xiàng)目為超大型深基坑工程,開挖深度為15.6~19.8m,支護(hù)體系采用旋挖鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力可回收錨索。將灌注樁作為排樁,在其外側(cè)安裝腰梁,通過預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)排樁進(jìn)行約束,共同發(fā)揮基坑支護(hù)作用。在此次研究中,重點(diǎn)分析了可回收錨索技術(shù)的應(yīng)用方法,根據(jù)研究內(nèi)容,可得出以下基本觀點(diǎn)。1)根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù),該項(xiàng)目基坑巖土結(jié)構(gòu)中存在較厚的軟土層,變形風(fēng)險(xiǎn)較高。可采用地下連續(xù)墻、雙排樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)。為了降低工程造價(jià),將支護(hù)體系設(shè)計(jì)為單排鉆孔灌注樁+可回收預(yù)應(yīng)力錨索。單排樁的支護(hù)效果比雙排樁差,因此設(shè)置可回收錨索,進(jìn)一步強(qiáng)化單排樁的穩(wěn)定性。同時(shí),在施工結(jié)束后,對(duì)錨索進(jìn)行回收,有利于降低施工成本。2)根據(jù)該項(xiàng)目的基坑支護(hù)特點(diǎn),結(jié)合實(shí)際情況探究了可回收錨索的施工方法,關(guān)鍵工序?yàn)樵炜?、錨索安裝、注漿、預(yù)應(yīng)力張拉和鎖定。在錨索鎖定后,應(yīng)監(jiān)測(cè)其預(yù)應(yīng)力損失,超過規(guī)定限值后須進(jìn)行二次張拉。在此次研究中,發(fā)現(xiàn)在一年的監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi),錨索預(yù)應(yīng)力最大降幅為15%,因此進(jìn)行了二次張拉。3)對(duì)基坑周邊地表和圍護(hù)樁沉降量進(jìn)行監(jiān)測(cè),均未超過預(yù)警值,說明該支護(hù)體系達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo),可回收錨索技術(shù)有效地代替了工程造價(jià)更高的地下連續(xù)墻和雙排樁。
參考文獻(xiàn)
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