加劲桩---简称“锚桩”,是通过专用机具,采用高压旋喷搅拌工艺,在软土层中形成垂直或倾斜的变径水泥土桩体,同时施放锚筋和锚固件,并能施加预拉力的锚固桩。
5.8.1 锚桩的施工原理及优点如下: 1、加固机理
采用高压旋喷搅拌工艺,使水泥浆液与土混合搅拌形成大直径的水泥土桩体,其物理力学性能(强度、重度等)将有较大提高,但抗拉、抗剪强度仍然较低;当在水泥土中加筋和锚固件形成加劲桩时,将有效提高其抗剪、抗拉强度;当预应力锚索在软土层、砂层中排列组合成结构体时,则形成一种重力锚固式的主动支护与加固体,从而可有效控制土体位移、提高土体的稳定性。
2、能有效约束变形
通过锚锭板和添加水泥外加剂,使水泥土体与锚索之间,水泥土体与原土体之间,能较快产生较高的粘结力,从而在软弱土层中能很快获得较高的锚固力,再通过预张拉,将对被加固边坡的变形产生有效约束作用。
3、代替内支撑,改善支护墙体的受力条件
通过多排锚桩产生的锚固力,有效地约束了支护墙的变形,同时多排锚桩对软土的加固也减少了作用于支护墙的压力。此外,多排锚桩对支护结构的多点约束,大大降低了作用于支护墙上的弯矩,改善了支护结构的受力条件。
4、锚桩支护
本方案采用的锚桩直径为220,内置4根钢绞线。 5、扩大头锚索桩的特点 ⑴安全:
按不同方向形成的水泥土锚桩对软土层具有超前加固作用,再经与垂直支护墙体组合形成水泥土锚固重力式复合挡土结构,使整个基坑支护结构安全可靠。
⑵经济:
预应力锚索取替内支撑节约造价20%以上,同时降低支护墙的造价也达20%左右。 ⑶高效:
施工快捷方便,工期可缩短1/3~1/2;取消了传统支护中内支撑施工的换撑和拆撑等工序。此外,还减少了挖土时间,提高了挖土的工效。
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⑷环保: 搅拌接手绿色施工无噪音、无污染、不忧民。 5.8.2 施工设备及机具 通过专用钻机,采用水泥土搅拌钻头来进行加固周边土体,形成具有较高强度的锚桩。其专用钻头如图所示。在钻头上设置的旋喷搅拌翼在施工翼片上有长喷嘴,搅拌叶片起搅拌作用,在搅拌过程中通过长、短喷嘴将一定压力的水泥浆喷出,随搅拌过程将水泥浆与土层充分混合,得到的加固体是搅拌旋喷注浆的复合体。 旋喷头球阀混合室旋喷体喷射枪注浆孔搅拌翼5.8.3 施工工艺及施工方法 《LXK工法》多支盘钻头扩大头锚索成孔采用专用钻机,成孔直径根据设计图纸,锚筋施工应与开挖紧密配合,施工前应先开挖深度为1米、宽度为6米的沟槽工作面,施工示意图如下图。
《LXK工法》旋喷搅拌 钻头大样图
旋喷钻机沟槽内施工示意图
1-钢绞线、2—钻杆(旋喷杆)、3—钻机
施工锚桩,其施工工艺是采用一次性钻头上加搅拌叶片,直径为400mm,水平倾角20-25度、长度以设计图纸为准。由钻杆中空孔,向内旋喷水泥浆液,水灰比1~0.7,泵压力值为15~25Mpa,水泥用量为每立方米20%。通过上述钻杆的中空通道,边钻进边搅拌注浆,钻进同时将钢绞线及锚头结构件带入设计深度。锚筋采用Φ15.2预应力钢绞线制作,其强度设计值为1860Mpa。
在施工浇捣压顶梁前应先绑扎好套在钢绞线上的PVC管,PVC管的下部应插入水泥土桩体内200mm,上部应位于混凝土模板外500mm;钢铰线露于模板外长度不小于700mm,钢绞线要穿过压顶梁的侧面模板与其成90度角。要求在侧面模板的相应位置开2~3个
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16mm的圆孔,将钢铰线从圆孔中引出。在压顶梁养护14-28天后再用锚具锁定钢绞线,正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉两次,再以50%、75%、100%的锁定荷载分级张拉,然后超张拉至110%锁定荷载,在超张拉荷载下保持5分钟,观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。
在开槽挖土方过程中要防止碰撞钢绞线。 5.8.4 定位
当土方开挖沟槽后,应测量标高,并在支护桩上拉线做记号。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,角度偏差不大于3度,高差不超过5cm。 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。
5.8.5 成孔
预应力锚索采用专用钻机成孔。施工中若遇坚硬土层则采用冲击成孔(空压机带动),其余土层采用湿式成孔。成孔至设计深度后,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。
5.8.6 锚筋制作
锚筋体采用Φ15.2钢绞线制作而成,所使用的钢绞线强度设计值的1860Mpa,在与混凝土压顶梁结合段,采用钢绞线套PVC管的方法施工,两根钢绞线要用铁丝固间距。 所用钢绞线在制作之前应送有关单位检验合格后方可使用。
5.8.7 张拉、锁定
锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护7d后进行,锚具型号根据设计要求选定,用YC-100型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定,并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中,采用锚筋拉力计进行校核。
为确保工程安全,每个锚筋张拉至设计抗拔力的110%后,查看有无位移现象然后进行锁定。
5.8.8 锚桩施工要点
1、钻孔前按施工图放线确定位置,作上标记; 2、钻孔机具选择应满足支护设计对设计参数的要求;
3、预应力锚索的筋体采用Φ15.2钢绞线,钻进角度为10度(与水平面夹角),严格设计要求的钻进角度、桩长及桩径施工;
4、筋体应放在桩体的中心位置;
5、锚筋应将锁定在压顶梁上,初锚力为每根锚索80KN;
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6、注浆材料选用复合硅42.5水泥净浆,水灰比0.7;水泥浆应拌和均匀,掺入量20%,随拌随用,一次拌和的水泥浆应在初凝前用完;内掺早强剂,掺入量为水泥用量的2%;28天无侧限抗压强度标准值不小于1.0MPa。
7、旋喷搅拌的压力应为20MPa;扩大头区段注浆压力为25MPa。 5.8.9 加劲桩施工参数;
1、搅拌钻杆的钻进、提升速度(1.35、0.25m/min),误差不大于±10cm/min; 2、搅拌钻杆(轴)的转速(50r/min); 3、钻进、提升、喷浆次数各四次,搅拌四次; 4、施工桩径不得小于设计要求; 5、施工桩长不得小于设计要求;
5.8.10 施工中易出现的问题及其处理措施
1、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。 2、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。
3、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。浆体硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆。
4、搅拌工艺在砂层中施工,容易出现塌孔,宜采用一次性钻头或旋喷搅拌等工艺来解决塌孔的问题。
5、布置灰浆制备系统应使灰浆的水平泵送距离不大于50米,确保注浆压力。泵口压力应保持在0.4~0.6MPa,防止压力过高或过小。
6、在较高地下水压内施工锚桩时,打开止水帷幕将出现喷砂流水问题,我们将采用防喷护筒,在其掩护下,封堵住孔内水、砂、土流失。
7、电网电压低于350KV时,应暂停施工。
8、本水泥土锚桩施工工艺专业要求极强,如违反施工工艺,容易造成安全事故,因此施工过程中要严格按照专门技术要求进行施工。
5.8.11 能控制斜向钻孔时水土流失的掩护式施工方法
当遇到较高地下水压力作用时,我们按照下列的施工步骤进行掩护式施工: 第一步:将防喷掩护筒与锚固件、钻杆与钻头组装在一起,放在需支护与加固钻孔
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的位置旁边;
第二步: 用开孔钻头在止水帷幕上相应位置按设计角度开孔,钻穿止水帷幕2/3左右;
第三步:抽出钻具,将准备好的防喷掩护筒、锚固件、钻杆、钻头安装到钻出的钻孔中;
第四步:将防喷掩护筒的外壁与止水帷幕上开孔的内壁压紧,使护筒外缘弹性密封垫层与止水帷幕上钻孔孔壁紧密结合在一起,并用压紧托架固定住。接下来将护筒中的钻杆与钻机安装在一起,沿设计方向向前钻进到设计的位置,钻进中可以高压旋喷浆液,或注浆,并同时将需要插入的锚筋、锚锭板等徐徐带入到钻孔中。在钻进过程中,通过护筒内的压力调控管控制钻孔内的压力和钻进时需置换返出的水、土数量。
第五步:钻进到位后,回退钻杆。在退出钻杆临近护筒出口时,拉出封口管,扎紧封口软管。或者用准备好的木塞,把护筒出口塞紧。
第六步:等孔内的水泥浆液初凝后,取出防喷护筒,将锚筋与腰梁张拉锁定一起。
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