CN107740425A - 旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法，包括：灌注桩、止水帷幕、旋抛锚索和型钢，所述型钢竖直地埋设于所述止水帷幕中，其顶部与地面持平，其底部低于所述灌注桩的顶部，所述灌注桩的顶部低于所述地面。本发明提供的旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法，将型钢埋设于止水帷幕中，使其承受地面上层的侧向载荷，以此降低了灌注桩的高度，有效降低了成本。

Description

旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体地说，是一种旋抛锚索基坑支护结构 及其施工方法。

背景技术

基坑属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按 照设计所指定的位置进行。随着经济建设的发展，超高层建筑及城市综合体建 筑等大体量的工程也越来越多地出现，这些大体量工程不仅地上部分的面积和 高度较大，地下部分的面积和深度一般也都比较大，而这些大体量工程一般都 会地处城市的繁华地段，平面规划用地非常紧张，周边环境也会比较复杂，由 此对地下工程的施工会造成很大的影响，其基坑深度远超10米，属于超深基坑， 基坑较为复杂，其开挖和支护直接影响到工程施工。为保证地下结构施工及基 坑周边环境的安全，通常需要对基坑侧壁及周边环境通常采用支挡、加固的基 坑支护措施。

目前，旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法中，灌注桩起主要的承受侧向 载荷的作用，通常，其顶部与地面高度持平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋抛锚索基坑支护结构及其施工方 法，可以降低灌注桩的高度，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋抛锚索基坑支护结构，包括： 灌注桩、止水帷幕、旋抛锚索和型钢，所述型钢竖直地埋设于所述止水帷幕中， 其顶部与地面持平，其底部低于所述灌注桩的顶部，所述灌注桩的顶部低于所 述地面，所述型钢有多个，所述灌注桩有多根，所述型钢与所述灌注桩一一对 应，所述旋抛锚索的自由段设置于所述每两个所述型钢之间的间隙中。

进一步地，所述型钢为工字钢。

进一步地，所述型钢与所述灌注桩相交段长度为其总长的0.5～0.7倍。

进一步地，所述型钢与所述灌注桩相交段长度为其总长的0.6倍。

进一步地，还包括由上至下的圈梁、砼腰梁以及至少一个型钢腰梁。

进一步地，所述旋抛锚索的安装角度为25°。

一种旋抛锚索基坑支护结构施工方法，其中，旋抛锚索施工方法包括如下 步骤：

A.定位：

在两块型钢之间的间隙处拉线做记号，钻机就位时，垫平底座，用罗盘校 核钻杆的倾斜角度，其中，钻孔孔位水平偏差小于等于20mm，垂直偏差小于 等于100mm，偏斜度小于等于3％；

B.成孔：

水泥土锚桩采用专用钻机成孔，施工中若遇坚硬土层则采用重复一次引孔 法，其余土层采用一次成孔，钢绞线送至设计深度后，进行注浆，待孔口返出 的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时安放所述钢绞线；

C.锚筋制作并安放：采用3或4根直径为15.2mm钢绞线材料制作锚筋并 安放；

D.扩大头施工：扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加2次，施工时 扩大头部分采用30～35MPa压力作业，扩大头每延米水泥用量为300～350kg；

E.张拉施工。

本发明提供的旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法，将型钢埋设于止水帷 幕中，使其承受地面上层的侧向载荷，以此降低了灌注桩的高度，有效降低了 成本。

附图说明

图1是本发明旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法的机构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是三轴搅拌桩施工打孔顺序；

图4是三轴搅拌桩施工流程图。

图中，1.灌注桩，2.止水帷幕，3.型钢，4.旋抛锚索，5.圈梁，6.砼腰 梁，7.型钢腰梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人 员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法，如图1和2所示，包括：灌注 桩1、止水帷幕2、旋抛锚索4和型钢3，所述型钢3竖直地埋设于所述止水帷 幕2中，其顶部与地面持平，其底部低于所述灌注桩1的顶部，所述灌注桩1 的顶部低于所述地面。

将型钢3埋设于止水帷幕2中，使其承受地面上层的侧向载荷，以此降低 了灌注桩1的高度，有效降低了成本。

本实施的一可选实施方式中，所述型钢3有多个，所述灌注桩1有多根， 所述型钢3与所述灌注桩1一一对应。旋抛锚索4设置于两个所述型钢3之间 的缝隙中。

本实施的一可选实施方式中，所述型钢3为工字钢。

本实施的一可选实施方式中，所述型钢3与所述灌注桩1相交段长度A为 其总长的0.5～0.7倍，优选的，所述型钢3与所述灌注桩1相交段长度为其总长 的0.6倍。

本实施的一可选实施方式中，所述止水帷幕2为三轴搅拌桩，本实施方式 中采用@600三轴搅拌桩，采用“两喷两搅”，套打一孔施工工艺。施工 按图3所示顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头 的施工质量。

如图4所示，其施工方法为：

1.障碍物清理

因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线 进行清理或移位，以保证施工顺利进行。

2.测量放线

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出围护中心线角 点坐标(或转角点坐标)，利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标 数据复核，同时做好护桩，做好工程测量复核单，提请甲方验收。

3.开挖沟槽

根据基坑围护边控制线，采用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，沟槽尺 寸1200X1200。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净， 如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。开挖沟槽余土应及 时处理，以保证三轴搅拌桩正常施工，并达到文明工地要求。

4.定位型钢放置

在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长度2.5m，再在平 行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300×300，长约8～12m，转角处H型钢 采取与围护结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。

5.三轴搅拌桩孔位定位

根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于5cm。本工程 使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。三 轴搅拌桩采用套打一孔工艺，因此桩心距为1200mm。在沟槽两侧定位型钢以 1200mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。

6.桩机就位与垂直度校正

用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5％ 以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪 校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆， 使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5％内。

桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作 到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得 大于20mm。

为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不 得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

7.搅拌速度及注浆控制

(1)三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控 制下沉和提升速度。采用二搅二喷，搅拌速度≥30转/min，第一搅下沉速度≤ 1m/min，提升速度≤0.4m/min；第二搅下沉≤1m/min、提升速度≤0.8m/min。 在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录；

(2)制备水泥浆液及浆液注入：在施工现场布置自动拌浆施工平台，在开 机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥土搅拌桩 的水泥掺入量取15％～25％，水泥浆水灰比为0.6～0.8，在淤泥层中水泥土28天 的无侧限抗压强度≥1.0MPa，施工过程中喷浆压力大于1.5MPa，且泵送流量要 求恒定。采用42.5普通硅酸盐水泥。

8.清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其他所用机具， 然后移位再进行下一根桩的施工。

三轴深层搅拌桩止水应尽量保证施工的连续性，一般不超过10小时，保证相邻桩的搭接效果，进而保证其止水效果。如果遇到特殊情况，相邻两套桩的施工间隔时间超过24小时，则应该按照冷缝处理，冷缝的处理方法为施工完冷缝两侧的三轴深层搅拌桩后，以冷缝为中心，靠近基坑外侧增加一套三轴止水桩，以保证整个止水帷幕的连续性。

遇孤石等障碍物的处理措施：

a、孤石等障碍物埋置深度≤3米时且较普遍时(施工过程中遇到的个别障 碍物，施工时及时清除)，采用普通挖机对需要施工的区域进行提前清障，即 提前将全部障碍物挖出，保证施工连续顺利进行。

b、孤石等障碍物埋置深度≤5米时且较普遍时(施工过程中遇到的个别障 碍物，施工时及时清除)，采用长臂挖机对需要施工的区域进行提前清障，即 提前将全部障碍物挖出，保证施工连续顺利进行。

c、孤石等障碍物埋置深度＞5米时且较普遍时，采用长臂挖机不能将障碍 物挖出，此部分将改用二重管高压旋喷代替三轴深层搅拌桩，该桩的优点是不 受障碍物的限制，提前采用地质钻引孔，然后利用二管旋喷进行旋喷施工，为 保证止水效果，采用原位施工完以后，在其外侧在施工一排，并做好两边接头 的搭接。

出现漏桩后的补救措施：

若在三轴搅拌桩施工范围出现遗漏的将采用单管高压旋喷桩补救。

本实施例的一可选实施方式中，采用四道旋喷锚索4设计，如图1所示， 由上至下的圈梁5、砼腰梁6以及两个型钢腰梁7分别对应一道旋喷锚索4。其 中，锚索设计长度15m～22m，锚索采用3束～4束强度为1860MPa高强度低松 弛钢绞线，锚索入射角度为25度。锚索根据不同断面设计不同的设计值及锁定 值。锚索抗拉设计值为250KN～395KN，锚索锁定值(预应力)为100KN～150 KN。锚索分为自由段及锚固段，自由段长度为5m～9m，锚固段长度为10m～13m， 锚固体直径450mm。

旋喷锚索4的施工方法：

锚桩施工前，应进行锚桩施工基本试验，试验锚桩数量不应少于2根以考 核施工工艺和施工设备的适应性，并辅助确定锚桩轴向受拉承载力设计值。

施工旋喷搅拌水泥土锚桩，其施工应采用钻进、注浆、搅拌、插筋的方法。 锚桩采用二次复喷，扩大头采用四次复喷的施工工艺，锚桩直径为Φ450，水平 倾角均为25度、长度为15～22m。由钻杆中空孔，向内旋喷水泥浆液，水灰比 0.8，一般区段旋喷注浆压力值为25～30Mpa；扩大头段注浆压力值为30～35Mpa； 通过上述钻杆的中空通道，边钻进边搅拌注浆，成孔完毕后将钢绞线及锚头结 构件带入设计深度，在插入过程也应注浆。锚筋采用3～4根Φ15.2预应力钢绞 线制作，每根钢绞线抗拉强度标准值为1860Mpa，每根钢绞线由7根钢丝绞合 而成，桩外留0.7m以便张拉。

锚桩施工完成、下层土方开挖前，应进行锚桩验收试验，锚桩试验数量不 应少于5％。旋喷锚索施工必须按照分段分层开挖，分段长度不宜大于35.0m， 分层厚度不宜大于2.0m，下层土方开挖时，上层的桩锚必须有15天以上的养 护时间并已完成张拉锁定。在开槽土方开挖过程中要防止碰撞钢绞线。

定位：

当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。钻机就位时 应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，钻孔孔位水平偏差不应 大于20mm，垂直偏差不应大于100mm，偏斜度不应大于3％。成孔施工前应 在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。

成孔：

水泥土锚桩采用专用钻机成孔。施工中若遇坚硬土层则采用重复一次引孔 法，其余土层采用一次成孔。钢绞线送至设计深度后，进行注浆，待孔口返出 的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时钢绞线安放完毕。

锚筋制作安放：

锚筋体采用3～4根Ф15.2钢绞线材料制作，所用材料需达到该种材料强度 的标准值。

扩大头施工：

扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加2次，为确保扩大头的直径，施 工时扩大头部分采用30～35MP压力作业，扩大头每延米水泥用量为300～ 350kg。

张拉施工同普通预应力锚索。

加筋水泥土锚桩施工要点；

a、钻孔前按施工图放线确定位置，作上标记；

b、钻孔机具选择应满足支护设计对设计参数的要求；

c、加筋水泥土锚桩的筋体采用Φ15.2钢绞线，钻进角度为25度(与水平 面夹角)，严格按设计要求的钻进角度、桩长及桩径施工；

d、锚筋体插入一般间隔时间不超过3h，且应放在桩体的中心位置；

e、锚筋应将锁定在压顶梁和腰梁上，每根桩锚锁定值严格按照设计要求进 行施加；

f、注浆材料选用42.5R级普通硅酸盐水泥净浆，水灰比0.8；水泥浆应拌 和均匀，锚桩采用二次复喷，桩体每延米水泥用量为200～220kg；扩大头采用 四次复喷，扩大头每延米水泥用量为300～350kg；随拌随用，一次拌和的水泥 浆应在初凝前用完；

g、一般区段旋喷注浆压力值为25～30Mpa，扩大头段注浆压力值为 30～35Mpa；

施工中易出现的问题及其处理措施：

a、施工注浆过程中如果出现断浆现象，及时停钻，解决施工问题后，重新 进行注浆。

b、钢绞线安放应注意：钢绞线放入钻孔之前，应检查钢绞线的质量，确保 钢绞线组装满足设计要求。钢绞线安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。

c、注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、 杂物混入浆液。注浆作业开始和中途停止较长时间，再作业时宜用水或稀水泥 浆润滑注浆泵及注浆管口。除旋喷外孔口溢出浆液时，可停止注浆。

d、布置灰浆制备系统应使灰浆的水平泵送距离一般不大于50米，确保注 浆压力。若泵送距离大于50米，则每增加20米，注浆压力相应加大1Mpa。

e、本水泥土锚桩施工工艺专业要求级强，如违反施工工艺，会造成质量事 故，因此施工过程中要严格按照专门技术要求进行施工。

锚索测力，锚索安装测力计检验荷载变化，可采用弦式测力计或光弹测力 计等。

测力计安装方法如下：

锚索测力计安装埋设时，测力计和各垫板的接触面平整，不允许有焊疤、 焊渣和其他异物存在，达到所有垫板平整光滑，与测力计的接触面紧密。保证 测力计和垫板与埋设孔的轴线垂直，倾斜度和偏心值按有关规范和设计要求控 制。安装锚索计应在对其有影响的周围其他锚索张拉之前进行张拉加荷。当承 压垫座混凝土与锚索的锚固段砼的承载强度达到设计要求后，依次将内垫板、 锚索测力计、外垫板与锚板安装在承压垫座的孔口锚垫板上，进行张拉，并将 频率计和传感器连接监测拉力。

张拉：预紧检验合格后，连接张拉机具，加荷张拉前，准确测量其初始值 和环境温度，连续测三次，当三次读数的最大值与最小值之差满足设计要求后， 取其平均值作为监测的基准值。然后按设计技术要求分级加荷张拉，一般每级 荷载应测度一次，最后一级荷载应进行稳定监测，连续测度三次，三次读数的 最大平均值与最小平均值之差满足设计要求。

安装锁定：张拉荷载稳定满足设计要求后锁定卸载，之后及时测度锁定荷 载。然后进行锁定后的稳定监测，监测时间的间隔根据荷载变化速率确定，满 足设计要求后，进入正常监测。

本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作 的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要 求书为准。

Claims (7)

1.一种旋抛锚索基坑支护结构，其特征在于，包括：灌注桩、止水帷幕、旋抛锚索和型钢，所述型钢竖直地埋设于所述止水帷幕中，其顶部与地面持平，其底部低于所述灌注桩的顶部，所述灌注桩的顶部低于所述地面，所述型钢有多个，所述灌注桩有多根，所述型钢与所述灌注桩一一对应，所述旋抛锚索的自由段设置于所述每两个所述型钢之间的间隙中。

2.如权利要求1所述的旋抛锚索基坑支护结构及其施工方法，其特征在于，所述型钢为工字钢。

3.如权利要求1或2所述的旋抛锚索基坑支护结构，其特征在于，所述型钢与所述灌注桩相交段长度为其总长的0.5～0.7倍。

4.如权利要求3所述的旋抛锚索基坑支护结构，其特征在于，所述型钢与所述灌注桩相交段长度为其总长的0.6倍。

5.如权利要求3所述的旋抛锚索基坑支护结构，其特征在于，还包括由上至下的圈梁、砼腰梁以及至少一个型钢腰梁。

6.如权利要求3所述的旋抛锚索基坑支护结构，其特征在于，所述旋抛锚索的安装角度为25°。

7.一种旋抛锚索基坑支护结构的施工方法，其特征在于，旋抛锚索的施工方法包括如下步骤：

A.定位：

在两块型钢之间的间隙处拉线做记号，钻机就位时，垫平底座，用罗盘校核钻杆的倾斜角度，其中，钻孔孔位水平偏差小于等于20mm，垂直偏差小于等于100mm，偏斜度小于等于3％；

B.成孔：

水泥土锚桩采用专用钻机成孔，施工中若遇坚硬土层则采用重复一次引孔法，其余土层采用一次成孔，钢绞线送至设计深度后，进行注浆，待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时安放所述钢绞线；

C.锚筋制作并安放：采用3或4根直径为15.2mm钢绞线材料制作锚筋并安放；

D.扩大头施工：施工时扩大头部分采用30～35MPa压力作业，扩大头每延米水泥用量为300～350kg；

E.张拉施工。