预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用论文_沈薛莲

预应力土层锚杆在深基坑支护施工中的应用论文_沈薛莲

江苏宿迁 223800

摘要:预应力土层锚杆技术是一种高效、经济的岩土体加固技术,在当前建筑物的地基施工和各种地下建筑工程中被广泛的应用。目前,随着城市建设的迅速发展,城市用地越来越紧张,人们为了在施工的过程中充分的利用空间资源,高层建筑和地下建筑空间已成为当前施工关注的重点。基坑也越来越大,越来越深发展为基坑在施工中支护质量和施工安全结构的影响不断扩大。因此在基坑施工之中不但要满足结构自身的质量安全,更是要确保施工中施工人员安全以及施工顺利进行,降低对周围环节和各个环节造成的污染。预应力土层锚杆技术,其不仅可决定支挡结构的稳定性,更是能够在基坑施工中有效的改变和控制基坑的各种变形缺陷,为基坑施工质量的提高有着不可忽视的作用和方式。

关键词:深基坑;预应力土层;锚杆施工;基坑支护

前言

随着大量农村人口涌入城市,我国城市用地日趋紧张,现代建筑朝着地下与高处发展。但深基坑施工中需要稳定性较强的支护结构,除此之外,还应该减少对周围环境的影响、经济成本等。这就对深基坑支护技术提出了更高要求,该文中主要探讨深基坑支护施工技术应用中需要注意的问题。

1 预应力土层锚杆概念与特点分析

1.1 概念阐述

预应力锚杆大致分成4部分:螺母、垫板、止浆塞及锚头。预应力锚杆是用于预应力拉张的专门器材,锚杆拉力借助垫板作用给锚杆施加一个外力,可以起到强化锚固的作用。深基坑支护中使用预应力锚杆为了避免深基坑周围土层坍塌,将具有抗拔作用的锚杆植入到周围土层内,锚杆拉张后施加一个拉力,增加锚固体抗压承重能力,起到支护作用。

1.2 技术特点

预应力土层锚杆技术特点显著,将预设应力通过钢绞线施加给支护结构,提高支护结构的稳定性,可以将其概述为两点:首先有效平衡荷载。技术施工中将预应力筋与锚具看成单独的结构,将预应力看成一个相关荷载,通过反向计算准确得出施加预应力的大小、形状及其他相关条件;其次,有效融合土体与锚固体。具体施工中通过施加的应力有效改变土压力的方向与大小,避免土体产生滑移面,有效控制变形问题,最终实现提高基坑稳定性的目的。

2、预应力锚杆的作用

在深基坑支护中,预应力锚杆一般选用钢铰线作为预应力筋,利用对其自由段预拉的弹性回缩力对支护结构施以预设的应力,使支护结构得以稳定,则其作用有以下几点:

2.1施加预应力实现荷载平衡

其是指将结构中的预应力筋和锚具看作施载体将其从结构中脱离,把预应力的作用视为一相应荷载(称为反荷载或是平衡荷载),由其于外荷载相平衡的条件,去反求预应力的大小、 预应力筋的布筋及其弯曲形状等。这样,即可把结构当成是受到平衡荷载和外荷载作用的非预应力结构来计算,为支护的设计和分析提供了依据,是支护结构稳定的保证。

2.2预加应力使土体和锚固体一体化的加固作用

通过预加应力,使自由段处的土体预压,使得原来土压力方向发生了改变,阻碍了滑移面的产生,从而抵消了基坑开挖时释放的土压力,有效地控制了土体的变形;可使锚固体与土体进行协调结合,形成一体化的加固作用,提高基坑的整体稳定性。

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3、基坑支护结构的设计要求

3.1支护结构的设计

(1)基坑支护结构应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平和竖向变形的影响。

(2)基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算,计算内容包括:根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算;基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算;当有锚杆或支撑时,应对其进行承载力计算和稳定性验算。

3.2预应力锚杆的设计

(1)设计计算。锚杆预应力值的确定对于锚杆的应用起决定性作用,它不仅要考虑安全与经济性,而且对变形的控制尤为重要。因此,预应力锚杆在设计计算时,锚杆预应力值应满足基坑支挡结构的稳定力;在支护体系中,锚杆预应力值应由支挡结构各部位所承受的土压力(采用土钉支护时,土压力用抗拔力代替)乘以安全系数计算而来;预应力锚杆参数(锚杆长度、自由段长度、预应力筋个数、倾斜角等)应由预应力值和所勘察的土性参数结合而确定;当基坑稳定性满足各锚杆参数计算后,再对整体进行稳定计算,如满足要求,则进行下一步工作。

(2)试验资料。由于深基坑支护时,开挖后与勘察资料不尽相同,为此,在施工前应先进行现场试验,以获得完整的试验资料,如通过分级加载下锚头的位移值,了解预应力锚杆的受力变化特性;通过抗拔实验,得出锚杆的极限承载力,使其荷载比β≤0.55,以最大限度发挥预应力锚杆的锚固作用;通过试验了解预应力设计值与极限承载力的关系,从而了解支护结构的安全可靠性。

4、施工工艺

4.1钻孔

(1)在钻进过程中应合理掌握钻进参数和钻进速度,防止出现埋钻、卡钻等各种孔内事故;对土层锚杆的自由段钻进速度可稍快,对锚固段则应稍慢一点。

(2)采用干作业法钻孔时,要注意钻进速度,避免“别钻”;钻孔完毕后,为减少孔内虚土,应先将孔内土充分倒出,再拔钻杆。

(3)采用湿作业法成孔时,要注意钻进时要不断供水冲洗,始终保持孔口水位,并根据地质条件控制钻进速度。

4.2预应力筋的制作与安装

(1)预应力筋应平直、顺直、除油除锈,并做防腐处理;对钢筋拉杆,先涂一层环氧防腐漆冷底子油,待干燥后,在涂一层环氧玻璃钢,待其固化后,再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜;对自由段的钢绞线,要套聚丙烯防护套。

(2)钢绞线如涂有油脂,在固定段要仔细加以清理,以免影响与锚固体的黏结;除锈后要尽快放入钻孔并灌浆,以免再生锈。

4.3灌浆

二次灌浆时,应先灌注锚固段,待所灌注的水泥浆具备一定强度后,对其进行张拉,然后再灌注非锚固段;灌浆时,对靠近地表面的土层锚杆,避免引起地表面膨胀隆起,对垂直孔或倾斜度大的孔,可采用人工填塞捣实法进行灌浆;灌浆结束后,应用清水冲洗灌浆管,直至管内流出清水为止;注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净,并保护好。

4.4张拉与锁定

(1)土层锚杆灌浆后,待锚固体强度并达到设计强度的75 %时,方可进行预应力张拉。

(2)为避免张拉对相邻锚杆的影响,应采用跳张法,即隔一或隔二张拉,以尽量减少相邻锚杆张拉引起的预应力损失;锚杆正式张拉前,要取设计拉力的10 %~20 %,并对锚杆预张拉l~2次。

结束语

预应力土层锚杆技术在基坑支护中是利用钢筋混凝土施工过程的施工工艺,充分的结合混凝土自身特性进行综合施工,提高基坑承载力,节约施工工期和施工材料,降低施工成本。更是结合社会生产技术和发展中的相关环节综合控制,使得其在施工中施工工艺能够完善,确保建筑工程质量的良好。

参考文献

[1] 李军.建筑基础工程施工中土层锚杆技术[J].江西建材,2016(3):123-124.

[2] 赵贵忠.浅析建筑基础工程施工中土层锚杆技术[J].江西建材,2015(15):81.

[3] 陈莲.高层建筑土层锚杆施工技术的探讨[J].中国建筑金属结构,2013(6):62.

论文作者:沈薛莲

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期

论文发表时间:2018/5/10

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