专利名称：人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种基坑支护桩的锚索锚固构造及其施工方法。
背景技术：
为了保证基坑支护桩受力的整体性，目前市场上大量采用在基坑支护桩腰部架设一道或几道型钢梁，然后在桩与桩之间的土体内用锚索进行锚固的方法，其施工相对复杂，且前期施工不能保证全部的支护桩都是在同一个立面上，所以施工中有一部分型钢梁和锚索对支护桩没有起到应有的作用，造成了大量的浪费，造价较高。因此，寻求一种更有效、更简单的支护桩锚固方法成为了急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造及其施工方法，解决传统支护桩预应力锚索需要在支护桩腰部架设型钢梁进行整体锚固，施工工艺相对复杂的技术问题，解决了在前期施工时因不能保证全部的支护桩都是在同一个立面上，部分带型钢梁的支护桩预应力锚索便无法起到作用，造成了大量的浪费且造价较高的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，包括沿基坑内侧设置一圈的支护桩、相邻支护桩桩顶设置的连系梁和预应力锚索，预应力锚索分为锚头和锚固体，所述支护桩在基坑内同一高度上均开有锚索孔，锚固体穿过锚索孔，锚固体的外端由锚头固定，锚固体的内端锚入至岩土体内，所述锚头位于支护桩外侧。所述支护桩的直径不大于I. 5米。所述锚索孔为通孔且通过支护桩的中轴线，锚索孔的呈孔角度与水平方向的夹角为10-20度。所述锚固体的锚入角度与锚索孔的呈孔角度保持一致。所述预应力锚索沿支护桩高度可设1-5道。这种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，步骤如下
步骤一前期准备基坑进行降水后，测放桩位、开挖桩孔并绑扎、安放支护桩钢筋笼，主筋绑扎时应注意在锚索穿过处留出相应空隙；
步骤二 支护桩施工桩芯浇筑混凝土，施工连系梁；
步骤三锚索制作锚索施工前，根据工程要求选择预应力锚索的直径、长度和数量，按设计要求制作锚索，并在现场对锚索进行编号；
步骤四基坑施工施工基坑周边安全护栏和截水沟，基坑分层开挖，开挖至锚索施工位置后停止基坑四周的土方开挖；
步骤五钻孔对支护桩进行编号，测放预应力锚索预备钻孔的位置，并对锚索孔进行编号，将钻机安放就位，从支护桩表面开始钻孔，通过支护桩钻入至岩土体内，钻孔角度、大小和深度需满足工程设计要求；步骤六安装锚索使用高压风清孔，安装前核对锚索的编号、支护桩的编号和锚索孔的编号是否一致，确认无误后，将预应力锚索的钢绞线缓慢深入锚索孔内；
步骤七孔内注浆注浆管随锚索一起插至锚索孔底，采用注浆机灌浆，浆液由注浆管注入孔底，经由孔底将孔内空气从锚索孔向外排出，直至浆液溢出至距孔端约20cm ；
步骤八立锚墩为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和锚头的垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将薄壁钢管插入锚索孔中，然后浇筑锚墩，并将锚索孔灌满封堵； 步骤九锚索张拉锚固当浆体达到设计强度后，先单根的钢绞线张拉，3天后再进行整体补偿张拉，张拉时采用隔一拉一的方法，张拉完毕进行锚固；
步骤十外部保护从锚具量起留至少500mm钢绞线，其余的钢绞线截去，其中预留出的钢绞线外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层；
步骤十一基坑继续施工锚索锚固完毕后，继续往下分层开挖土方，直至基坑施工完毕，桩间土支护随土层开挖及时分层进行。所述步骤五中，钻孔方式为跟管钻进式。所述步骤五中，钻孔轴线与设计轴线偏差角度的斜率不大于2%。所述步骤五中，钻孔的钻机就位调平后，调整钻杆的倾角，使倾角与设计角度的偏差小于2度。所述步骤七中，预应力锚索的锚固段和自由段一次灌浆完成。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
本发明克服了传统支护桩预应力锚索需要在支护桩腰部架设型钢(或钢筋混凝土)梁进行整体锚固，施工工艺相对复杂、锚固间接受力的技术问题；无需架设型钢(或钢筋混凝土)腰梁，节约了大量的成本；施工方法简单，缩短了施工工期；锚固受力直接作用于桩身上，简单直接，实际受力情况更容易与理论分析吻合，从而达到较好的锚固效果。本发明可实现相邻几根不在同一竖直面上的支护桩进行单独锚固，每根支护桩和预应力锚索组成独立的受力体系，提高了支护桩体系的承载能力和使用的灵活性。本发明可广泛应用于桩锚支护体系的预应力锚索锚固。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图I是本发明基坑支护体系的俯视结构示意图。图2是图I的立面结构示意图。图3是图2的侧剖结构示意图。图4是本发明施工方法步骤一中桩体的俯视结构示意图。图5是本发明施工方法步骤五的示意图。图6是本发明施工方法步骤六的示意图。图7是本发明施工方法步骤七的示意图。图8是本发明施工方法步骤九的示意图。图9是本发明预应力锚索与支护桩连接节点的结构示意图。图10是传统腰梁对支护桩的受力分析示意图。
图11是本发明预应力锚索锚固对支护桩的受力分析示意图。附图标记1 一支护桩、2 —连系梁、3 —预应力锚索、3. I 一锚头、3. I. I 一锚具、
3.I. 2 —锚墩、3. I. 3 —锚板、3. 2 —锚固体、3. 2. I —钢绞线、3. 2. 2 —衆液、4 —锚索孔、5 —腰梁对桩的约束力、6 —锚索对桩的拉力、7 —钻机、7. I 一钻杆、7. 2 一钻头、7. 3 一钢管、8 一千斤顶、9 一支护桩主筋。
具体实施例方式实施例参见图1-3所示，一种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，包括沿基坑内侧设置一圈的支护桩I、相邻支护桩桩顶设置的连系梁2和预应力锚索3，预应力锚索分为锚头3. I和锚固体3. 2，所述支护桩I在基坑内同一高度上均开有锚索孔4，锚固体3. 2穿过锚索孔4，锚固体3. 2的外端由锚头3. I固定，锚固体3. 2的内端锚入至岩土体内，所述锚头3. I位于支护桩I外侧。 参见图9所示，其中锚头3. I由锚具3. I. I、锚墩3. I. 2和锚板3. I. 3组成，将预应力锚索锚固在支护桩外侧。所述支护桩I的直径不大于I. 5米。桩径太大容易造成锚索定位偏于桩心，引起桩的扭转受力。所述锚索孔4为通孔且通过支护桩I的中轴线，锚索孔4的呈孔角度与水平方向的夹角为10-20度。角度太小不利于灌浆，影响施工质量；角度太大，锚索水平分力降低过大，影响结构受力，设计上造成不必要的浪费。所述锚固体3. 2的锚入角度与锚索孔4的呈孔角度保持一致。所述预应力锚索3沿支护桩I高度可设1-5道。这种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，步骤如下
步骤一前期准备基坑进行降水后，测放桩位、开挖桩孔并绑扎、安放支护桩钢筋笼，参见图4所示，支护桩主筋9在绑扎时应注意，锚索穿过处留出相应空隙以形成锚索孔4。步骤二 支护桩施工桩芯浇筑混凝土，施工连系梁2。步骤三锚索制作锚索施工前，根据工程要求选择预应力锚索3的直径、长度和数量，按设计要求制作锚索，并在现场对锚索进行编号。步骤四基坑施工施工基坑周边安全护栏和截水沟，基坑分层开挖，开挖至锚索施工位置后停止基坑四周的土方开挖。步骤五钻孔参见图5所示，对支护桩I进行编号，测放预应力锚索预备钻孔的位置，并对锚索孔4进行编号，将钻机7安放就位，从支护桩表面开始钻孔，通过支护桩钻入至岩土体内，钻孔角度、大小和深度需满足工程设计要求，钻孔深度要超出锚索设计长度O. 5m左右。步骤六安装锚索使用高压风清孔，参见图6所示，安装前核对锚索的编号、支护桩I的编号和锚索孔4的编号是否一致，确认无误后，将预应力锚索的钢绞线3. 2. I缓慢深入锚索孔4内。步骤七孔内注浆参见图7所示，注浆管随锚索一起插至锚索孔底，采用注浆机灌浆，浆液3. 2. 2由注浆管注入孔底，经由孔底将孔内空气从锚索孔向外排出，直至浆液溢出至距孔端约20cm。
步骤八立锚墩为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和锚头的垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将薄壁钢管插入锚索孔中，然后浇筑锚墩，并将锚索孔灌满封堵。步骤九锚索张拉锚固参见图8所示，当浆液形成浆体达到设计强度后，使用千斤顶8先进行单根的钢绞线3. 2. I张拉，3天后再进行整体补偿张拉，张拉时采用隔一拉一的方法，张拉完毕进行锚固。步骤十外部保护从锚具量起留至少500mm钢绞线，其余的钢绞线截去，其中预留出的钢绞线外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。步骤十一基坑继续施工锚索锚固完毕后，继续往下分层开挖土方，直至基坑施工完毕。桩间土支护随土层开挖及时分层进行。所述步骤三中，锚索制作时按设计长度下料，锚索自由段和锚固段的长度及绑扎 按设计要求加工，锚索自由段加工时可采用无粘接钢绞线，锚固段必须采用有粘接钢绞线，锚索安放时应距孔底约500mm。所述步骤五中，钻孔方式为跟管钻进式，钻孔前，根据设计要求、地层条件、支护桩情况，定出孔位、做出标记；锚索水平方向的孔距误差不应大于50mm，垂直方向的孔距误差不应大于IOOmm ;钻头7. 2直径不应小于设计钻孔直径3mm ;钻孔轴线与设计轴线偏差角度的斜率不大于2%。；钻孔的钻机就位调平后，调整钻杆7. I倾角，使倾角与设计角度的偏差小于2度，并保证锚索锚入的长度。所述步骤七中，预应力锚索的锚固段和自由段采用一次注浆完成，简单方便，注浆压力为 O. 3-0. 5MPa。工程中将混凝土作为端部锚固支承点是很常见的，常规的钢筋混凝土预应力结构的端部锚固也是通过锚具锚于混凝土上，因此只要保证施工质量达到设计标准，直接在桩身锚固是满足设计要求的。从整个结构的受力分析来说参见图10和图11，对比腰梁对桩的约束力5和锚索对桩的拉力6可见，本发明与传统的支护桩腰部架设腰梁的方法可达到同样的锚固效果。在桩身上打锚索孔，对此处桩的刚度有轻微影响，故设计时需考虑桩身刚度折减。本发明在将每根支护桩进行了单独的锚固的同时，又在支护桩的顶部由连系梁将所有桩连接成了一个整体，可确实、有效地提高支护桩体系的承载能力和整体稳定性。
权利要求
1.一种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，包括沿基坑内侧设置一圈的支护桩(I)、相邻支护桩桩顶设置的连系梁(2)和预应力锚索(3)，预应力锚索分为锚头(3. I)和锚固体(3. 2)，其特征在于所述支护桩(I)在基坑内同一高度上均开有锚索孔(4)，锚固体(3. 2)穿过锚索孔(4)，锚固体(3. 2)的外端由锚头(3. I)固定，锚固体(3. 2)的内端锚入至岩土体内，所述锚头(3. I)位于支护桩(I)外侧。
2.根据权利要求I所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，其特征在于所述支护桩(I)的直径不大于I. 5米。
3.根据权利要求I所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，其特征在于所述锚索孔(4)为通孔且通过支护桩(I)的中轴线，锚索孔(4)的呈孔角度与水平方向的夹角为10-20 度。
4.根据权利要求I或3所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，其特征在于所述锚固体(3. 2)的锚入角度与锚索孔(4)的呈孔角度保持一致。
5.根据权利要求I所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造，其特征在于所述预应力锚索(3)沿支护桩(I)高度可设1-5道。
6.根据权利要求1-5所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，其特征在于步骤如下步骤一前期准备基坑进行降水后，测放桩位、开挖桩孔并绑扎、安放支护桩钢筋笼，主筋绑扎时应注意在锚索穿过处留出相应空隙；步骤二 支护桩施工桩芯浇筑混凝土，施工连系梁(2)；步骤三锚索制作锚索施工前，根据工程要求选择预应力锚索(3)的直径、长度和数量，按设计要求制作锚索，并在现场对锚索进行编号；步骤四基坑施工施工基坑周边安全护栏和截水沟，基坑分层开挖，开挖至锚索施工位置后停止基坑四周的土方开挖；步骤五钻孔对支护桩进行编号，测放预应力锚索预备钻孔的位置，并对锚索孔进行编号，将钻机安放就位，从支护桩表面开始钻孔，通过支护桩钻入至岩土体内，钻孔角度、大小和深度需满足工程设计要求；步骤六安装锚索使用高压风清孔，安装前核对锚索的编号、支护桩的编号和锚索孔的编号是否一致，确认无误后，将预应力锚索的钢绞线缓慢深入锚索孔内；步骤七孔内注浆注浆管随锚索一起插至锚索孔底，采用注浆机灌浆，浆液由注浆管注入孔底，经由孔底将孔内空气从锚索孔向外排出，直至浆液溢出至距孔端约20cm ；步骤八立锚墩为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和锚头的垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将薄壁钢管插入锚索孔中，然后浇筑锚墩，并将锚索孔灌满封堵；步骤九锚索张拉锚固当浆体达到设计强度后，先单根的钢绞线张拉，3天后再进行整体补偿张拉，张拉时采用隔一拉一的方法，张拉完毕进行锚固；步骤十外部保护从锚具量起留至少500mm钢绞线，其余的钢绞线截去，其中预留出的钢绞线外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层；步骤十一基坑继续施工锚索锚固完毕后，继续往下分层开挖土方，直至基坑施工完毕，桩间土支护随土层开挖及时分层进行。
7.根据权利要求6所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，其特征在于所述步骤五中，钻孔方式为跟管钻进式。
8.根据权利要求6所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，其特征在于所述步骤五中，钻孔轴线与设计轴线偏差角度的斜率不大于2%。
9.根据权利要求6所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，其特征在于所述步骤五中，钻孔的钻机(7)就位调平后，调整钻杆(7. I)的倾角，使倾角与设计角度的偏差小于2度。
10.根据权利要求6所述的人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造的施工方法，其特征在于所述步骤七中，预应力锚索的锚固段和自由段一次灌浆完成。
全文摘要
一种人工挖孔支护桩预应力锚索锚固构造及其施工方法，构造包括沿基坑内侧设置一圈的支护桩、相邻支护桩桩顶设置的连系梁和预应力锚索，预应力锚索分为锚头和锚固体，所述支护桩在基坑内同一高度上均开有锚索孔，锚固体穿过锚索孔，锚固体的外端由锚头固定，锚固体的内端锚入至岩土体内，所述锚头位于支护桩外侧。本发明解决了传统支护桩预应力锚索需要在支护桩腰部架设型钢梁进行整体锚固，施工工艺相对复杂的技术问题，解决了在前期施工时因不能保证全部的支护桩都是在同一个立面上，部分带型钢梁的支护桩预应力锚索便无法起到作用，造成了大量的浪费且造价较高的技术问题。
文档编号E02D17/04GK102828518SQ20121034217
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者端木惠蓉, 石立国, 张茅, 杨先平, 余德浩 申请人:中国建筑第二工程局有限公司