专利名称：：预应力锚杆基坑支护及施工方法
技术领域：
：本发明涉及建筑领域，特别涉及预应力锚杆基坑支护及施工方法。
背景技术：
：预应力锚杆作为基坑支护是利用锚杆周围地层土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆的使用，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；另外，预应力锚杆与土层形成一种共同工作的复合体，能有效地承受拉力和剪力，从而改善地层的力学性能。预应力锚杆由锚头、自由段和锚固段组成，锚头是用于锁定锚杆拉力的部件，由锚具、托板、螺帽等组成；自由段是将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由钢绞束、注浆体和防腐构造组成；锚固段将作用在锚头的拉力传递给稳定地层。传统预应力锚杆中自由段和锚固段注浆采用水泥衆，而基坑支护时锚固段需要快凝，内锚段采用普通水泥浆不能使基坑支护体系的安全性和经济性得到了保证。另外，传统的预应力锚杆张拉质量并不理想，给基坑支护带来安全隐患。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种预应力锚杆基坑支护及施工方法，解决传统预应力锚杆基坑支护安全性不佳的问题。为此，本发明中预应力锚杆施工采取内锚段灌注快凝、早强水泥巻锚固剂，围梁采用早强混凝土，从而可以实现对锚杆的快速张拉防止基坑变形；张拉段灌注经济性的水泥浆液，达到节约成本的目的；锚杆张拉采用扭力板手拧紧螺帽锁定的方式，确保锚杆预应力达到要求。本发明锚固剂采用锚固风枪送入钻孔，能够准确地控制其注入量，而锚固剂浸泡后其稠度大，不易流动，因此内锚段的灌注质量能够得到有效地保证。施工步骤包括(1)锚孔定位锚杆钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于2。，高差不超过30mm。(2)钻孔施钻时钻头要对准锚杆孔孔位标识下钻，最大孔位偏差不得大于lOOmm，初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。钻机钻进速度为0.30.5m/min，退出速度为0.50.6m/min。锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时，泥浆比重采用1.05X103kg/m3~UX103kg/m3;当钻到砂层时，泥浆比重采用1.2X103kg/m3~1.3X410'kg/m3。(3)清孔采用往复式压浆泵进行大泵量清孔3min5min，把孔内沉渣和孔壁泥皮冲洗干净，孔底沉渣小于等于300mm。(4)锚杆制作对中支架采用将3根钢筋圆条巻成弧状按120°间隔点焊在锚杆上，确保锚杆保护层厚度不小于10mm,对中支架的间距按23m控第lj;止浆板是将圆状薄铁板焊接在张拉段与内锚固段分界处，比锚杆孔孔径小10mm。(5)锚杆孔注入锚固剂待钻孔清洗干净后将下人孔内的送料管从孔底向外拔出300500mm，用锚固风枪向孔内送入锚固剂，风枪所需风压0.50.7MPa。锚固风枪每装入一支锚固剂即扳动风枪板手，同时将送料管向外拔出20mm左右，如此连续不断的向孔内送入锚固剂直到计划的锚固剂用量送完，然后将送料管拔出孔外。(6)下锚杆当锚固剂向锚杆孔孔内送完后，向孔内下入己加工制作好的锚杆，在锚杆下入孔内前在现场绑扎好张拉段的进浆管，进浆管距张拉段底端不大于500mm，杆体外露长度为200300mm。(7)浇筑围梁围梁采用C25早强混凝土，配制混凝土时掺加2%石膏早强剂。浇筑围梁时先将一根O20mm塑料管埋入孔内500mm左右，作为张拉段灌浆时的排气管，然后将已制作好的带导向管的钢垫板装在锚杆体上，导向管伸入孔内200300mm左右，导向管与孔壁之间的空隙用麻绳堵塞，同时将钢垫板调整与杆体垂直后进行固定，钢垫板与坡面之间的空隙用木板封闭即可浇筑混凝土。(8)锚杆张拉预应力锚杆张拉按照伸长值与张拉力双控制进行，张拉时首先采用20%张拉吨位进行预紧，然后按各级张拉吨位分级进行张拉，每级张拉吨位持续3min并测量杆体伸长值。(9)张拉段灌浆预应力锚杆在张拉结束后应尽快进行张拉段封孔灌浆，浆液采用水灰比为0.45的水泥净漿，灌浆从进浆管灌注，待棑气管返出浓浆后进行屏浆，且屏浆时间不小于10min方可结束灌浆。(10)施工监测监测内容包括1、锚杆的轴力监测，根据锚杆应力监测情况，在锚杆应力损失过大时对锚杆进行二次张拉；2、支护位移的量测；3、地表开裂状态的观察；4、附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；5、基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化。本发明施工作业的空间不大，适用于各种地形和场地。由锚杆代替内支撑，可降低造价，改善施工条件。锚杆拉力可通过抗拔试验确定，因此可保证足够的安全度。通过对锚杆施加预拉力来控制支护结构的侧向位移。图1预应力锚桩施工工艺流程图2预应力锚桩示意图附图中1、钢垫板，2、螺帽，3、垫圈，4、围梁，5、张拉段排气管，6、张拉段进浆管，7、水泥浆，8、锚杆，9、挡浆板，10、锚孔，11、锚固剂。具体实施例方式下面结合附图详细描述。某大厦高度为34m，总建筑面积35880m2，采用框架剪力墙结构，该工程基坑开挖深度6.40m，基坑开挖面积约为3900m2，基坑支护采取预应力锚杆支护方法。预应力锚杆在土层中斜向成孔，依靠锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及锚杆强度的共同作用来承受部分作用于支护结构上的荷载。预应力锚杆改变了基坑的受力状态，减小了基坑坑壁位移，维护了结构物的稳定。预应力锚杆施工采取内锚段灌注快凝、早强水泥巻锚固剂，围梁采用早强混凝土，张拉段灌注经济性的水泥浆液；锚杆张拉采用扭力板手拧紧螺帽锁定的方式；锚固剂采用锚固风枪送入钻孔，能够准确地控制其注入量，使内锚段的灌注质量能够得到有效地保证。预应力锚杆施工所需材料主要有水泥、钢筋、水泥巻锚固剂、球形垫圈和螺帽、钢垫板、进浆管、送料管等，其中水泥为P.0.42.5级普通硅酸盐水泥；预应力锚杆钢筋为032II级钢筋；球形垫圈和螺帽从专用厂家购买，螺帽为高35mm，边长为55mm的六方螺帽；围梁钢垫板采用普通钢板，其尺寸为200mmX200mmX20mm;进浆管采用O20塑料管，送料管采用040mmPVC管；锚固剂为快凝水泥巻式锚固剂，该锚固剂由普通硅酸盐水泥等为基材掺以外加剂的混合物，按一定规格包上特种透水纸而呈巻状，浸水后经水化作用而能迅速产生强力锚固作用的水硬性胶凝材料，其性能如表l所示。表1锚固剂性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>施工步骤包括:(1)锚孔定位锚杆钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于2。，高差不超过30mm。成孔施工前应在场地中挖好排水沟，以避免因泥浆随意排放而影响施工。(2)钻孔施钻时钻头要对准锚杆孔孔位标识下钻，最大孔位偏差不得大于100mm，初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。为了准确控制钻孔的角度，在施钻时要由当班技术员用地质罗盘控制钻杆方向，使钻孔角度偏差控制在2°以内。钻孔深度通过在钻杆上所作标记控制，要求钻孔深度不小于杆体有效长度，并不大于设计孔深200mm。钻机钻进速度为0.30.5m/min，退出速度为0.50.6m/min。锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时，泥浆比重采用1.05X103kg/m3~l.lX103kg/m3;当钻到砂层时，泥浆比重采用1.2X103kg/m3~1.3X103kg/m3。(3)锚杆制作在锚杆存放和转运过程中对加工好的螺纹应进行保护；对中支架采用3根钢筋圆条巻成弧状按120°间隔点焊在锚杆上，确保锚杆保护层厚度不小于10mm，对中支架的间距按23m控制；止浆板是将圆状薄铁板焊接在张拉段与内锚固段分界处，比锚杆孔孔径小10mm，其作用是阻挡内锚段的锚固剂串到张拉段。(4)锚杆孔注入锚固剂把锚固风枪与主风管和送料管连接好，将送料管放入孔内，送料管在距其出口端相应于锚杆孔深度的距离处和距此锚固段长度的位置均作好标记，以此控制送料管下入孔内的深度。将送料管下入锚杆孔后，通过锚固风枪采用风水联合清洗钻L，待钻孔清洗干净后将下入孔内的送料管从孔底向外拔出300500mm，即用锚固风枪向孔内送入锚固剂，锚固剂先浸泡约lmin左右，风枪所需风压0.50.7MPa。锚固风枪每装入一支锚固剂即扳动风枪板手，同时将送料管向外拔出20mm左右，如此连续不断的向孔内送入锚固剂直到计划的锚固剂用量送完，然后将送料管拔出孔外。在向内锚段送入锚固剂的过程中，当送料管出口端已向外拔出到内锚段的顶端时，若锚固剂计划量未用，则在送料过程中不再向外拔动送料管直至锚固剂送兀°(5)下锚杆当锚固剂向锚杆孔孔内送完后，向孔内下入已加工制作好的锚杆，在锚杆下入孔内前在现场绑扎好张拉段的进浆管，进浆管距张拉段底端不大于500mm，杆体外露长度为200300mm。(6)浇筑围梁围梁采用C25早强混凝土，配制混凝土时掺加2%石膏早强剂。浇筑围梁时先将一根020mm塑料管埋入孔内500mm左右，作为张拉段灌浆时的排气管，然后将已制作好的带导向管的钢垫板装在锚杆体上，导向管伸入孔内200300mm左右，导向管与孔壁之间的空隙用麻绳堵塞，防止浇筑围梁的混凝土流到孔内，同时将钢垫板调整与杆体垂直后进行固定，钢垫板与坡面之间的空隙用木板封闭即可浇筑混凝土。围梁使承受螺帽的钢垫板与锚杆垂直且与基坑坡面紧密接触，围梁厚度为150mm，保证装上螺帽后杆体外露长度50mm左右。(7)锚杆张拉预应力锚杆张拉按照伸长值与张拉力双控制进行，张拉时首先采用20%张拉吨位进行预紧，然后按各级张拉吨位分级进行张拉，每级张拉吨位持续3min并测量杆体伸长值(用游标卡尺测量螺帽至杆体顶端的距离确定)，实际伸长值与理论伸长值的偏差应在-5%10%之间，否则应暂停张拉进行检查，查明原因后再继续张拉。为加快张拉的速度，对同一部位的预应力锚杆采取分批次分级循环张拉。(8)张拉段灌浆预应力锚杆在张拉结束后应尽快进行张拉段封孔灌浆，浆液采用水灰比为0.45的水泥净浆，灌浆从进浆管灌注，待排气管返出浓浆后进行屏浆，且屏浆时间不小于10min方可结束灌浆。(9)施工监测监测内容包括1、锚杆的轴力监测，根据锚杆应力监测情况，在锚杆应力损失过大时对锚杆进行二次张拉；、支护位移的量测；3、地表开裂状态的观察；4、附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；5、基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化。在土方开挖期间对于基坑边坡土体顶部水平位移和支护结构侧移必须每曰观测不少于一次。当基坑开挖深度增大或发现变形发展较大时，必须加大监测频率；当变形急剧发展或出现破坏预兆时，必须对变形情况加密监测。本实施例施工过程中对基坑进行监测，监测结果表明基坑变形量在规定范围内，周围道路及地面未出现沉降现象，实施效果理想。权利要求1、一种预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是包括以下步骤(1)锚孔定位锚杆钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于2°，高差不超过30mm。(2)钻孔施钻时钻头要对准锚杆孔孔位标识下钻，最大孔位偏差不得大于100mm，初始时应用小功率缓慢钻进，钻进约500mm后，校正钻孔方向，全功率钻进。钻机钻进速度为0.3～0.5m/min，退出速度为0.5～0.6m/min。(3)清孔采用往复式压浆泵进行大泵量清孔3～5min，把孔内沉渣和孔壁泥皮冲洗干净，孔底沉渣小于等于300mm。(4)锚杆制作对中支架采用将3根钢筋圆条卷成弧状按120°间隔点焊在锚杆上，确保锚杆保护层厚度不小于10mm，对中支架的间距按2～3m控制；止浆板是将圆状薄铁板焊接在张拉段与内锚固段分界处，比锚杆孔孔径小10mm。(5)锚杆孔注入锚固剂待钻孔清洗干净后将下人孔内的送料管从孔底向外拔出300～500mm，用锚固风枪向孔内送入锚固剂，风枪所需风压为0.5～0.7MPa。锚固风枪每装入一支锚固剂即扳动风枪板手，同时将送料管向外拔出20mm左右，如此连续不断的向孔内送入锚固剂直到计划的锚固剂用量送完，然后将送料管拔出孔外。(6)下锚杆当锚固剂向锚杆孔孔内送完后，向孔内下入已加工制作好的锚杆，在锚杆下入孔内前在现场绑扎好张拉段的进浆管，进浆管距张拉段底端不大于500mm，杆体外露长度为200～300mm。(7)浇筑围梁围梁采用C25混凝土，浇筑围梁时先将一根Ф20mm塑料管埋入孔内500mm左右，作为张拉段灌浆时的排气管，然后将已制作好的带导向管的钢垫板装在锚杆体上，导向管伸入孔内200～300mm左右，导向管与孔壁之间的空隙用麻绳堵塞，同时将钢垫板调整与杆体垂直后进行固定，钢垫板与坡面之间的空隙用木板封闭即可浇筑混凝土。(8)锚杆张拉预应力锚杆张拉按照伸长值与张拉力双控制进行。(9)张拉段灌浆预应力锚杆在张拉结束后应尽快进行张拉段封孔灌浆，浆液采用水灰比为0.45的水泥净浆，灌浆从进浆管灌注，待排气管返出浓浆后进行屏浆。(10)施工监测。2、根据权利要求1所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是预应力锚杆施工采取内锚段灌注快凝、早强水泥巻锚固剂，围梁采用早强混凝土，张拉段灌注经济性的水泥浆液。3、根据权利要求1或2所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是锚杆张拉采用扭力板手拧紧螺帽锁定的方式。4、根据权利要求1或2所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时，泥浆比重采用1.05X103kg/m3~l.lX103kg/m3;当钻到砂层时，泥浆比重采用1.2X103kg/m3~1.3X103kg/m3。5、根据权利要求3所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是锚杆钻机钻进过程中，泥浆性能根据地质情况进行调整。当钻到粘土层时，泥浆比重采用1.05X103kg/m3~l.lX103kg/m3;当钻到砂层时，泥浆比重采用1.2X103kg/m3~1.3X103kg/m3。6、根据权利要求1或2所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是张拉时首先采用20%张拉吨位进行预紧，然后按各级张拉吨位分级进行张拉，每级张拉吨位持续3min并测量杆体伸长值。7、根据权利要求3所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是张拉时首先采用20%张拉吨位进行预紧，然后按各级张拉吨位分级进行张拉，每级张拉吨位持续3min并测量杆体伸长值。8、根据权利要求4所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是张拉时首先采用20%张拉吨位进行预紧，然后按各级张拉吨位分级进行张拉，每级张拉吨位持续3min并测量杆体伸长值。9、根据权利要求1或2所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是施工步骤(9)张拉段灌浆中屏浆时间不小于10min后结束灌浆。10、根据权利要求1或2所述的预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是监测内容包括-1)锚杆的轴力监测，根据锚杆应力监测情况，在锚杆应力损失过大时对锚杆进行二次张拉；2)支护位移的量测；3)地表开裂状态的观察；4)附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；5)基坑渗水、漏水和基坑内外的地下水位变化。全文摘要本发明公开一种预应力锚杆基坑支护及施工方法，其特征是预应力锚杆施工采取内锚段灌注快凝、早强水泥卷锚固剂，围梁采用早强混凝土，张拉段灌注经济性的水泥浆液。锚杆张拉采用扭力板手拧紧螺帽锁定的方式。包括以下步骤(1)锚孔定位；(2)钻孔；(3)清孔；(4)锚杆制作；(5)锚杆孔注入锚固剂；(6)下锚杆；(7)浇筑围梁；(8)锚杆张拉；(9)张拉段灌浆；(10)施工监测。本发明施工作业的空间不大，适用于各种地形和场地。由锚杆代替内支撑，可降低造价，改善施工条件。文档编号E02D17/02GK101634149SQ20091016418公开日2010年1月27日申请日期2009年8月5日优先权日2009年8月5日发明者奎朱申请人:奎朱