CN106320346B - 排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，包括步骤：一、排桩支护结构施工：排桩支护结构包括多个沿所施工基坑的四周边线由前至后布设的护坡桩和连接于多个护坡桩上部的冠梁；二、基坑开挖：由上至下对所施工基坑进行开挖；三、锚索支护结构及腰梁施工：对所施工基坑进行开挖过程中，待所施工基坑开挖至锚索支护结构的锚固位置时，对锚索支护结构进行施工；锚索支护结构包括多个预应力锚索，预应力锚索包括锚索本体、一次注浆管和二次注浆管，锚索本体包括多道钢绞线。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成深基坑支护施工过程，所采用的预应力锚索成本低且锚固力较高，能对深基坑进行有效支护。
Description
技术领域
本发明属于基坑支护施工技术领域，尤其是涉及一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法。
背景技术
对开挖深度大于10m的深基坑进行开挖时，为防止基坑开挖施工引起地表位移，防止基坑周边已有建筑物发生过量变形与破坏，以保证深基坑下安全施工，并减小深基坑对附近已有建筑、道路的影响，需对基坑进行及时、稳固支护。现如今，对基坑进行支护时，通常采用的是排桩加锚杆支护方案，具体是采用单排钻孔灌注桩加单层土锚杆相结合的桩锚式支护方案。但上述排桩加锚杆支护方案存在施工过程复杂、施工效率较低、投入成本较高等问题，并且施工成型的排桩加锚杆支护结构的支护效果较差，锚杆的锚固力不足，尤其对于深基坑来说，不能简便、快速且及时对深基坑进行有效支护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，能简便、快速完成深基坑支护施工过程，所采用的预应力锚索成本低且锚固力较高，能对深基坑进行有效支护。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、排桩支护结构施工：对所施工基坑进行开挖之前，先对排桩支护结构进行施工；
所述排桩支护结构包括多个沿所施工基坑的四周边线由前至后布设的护坡桩和连接于多个所述护坡桩上部的冠梁，所述护坡桩呈竖直向布设且其为钢筋混凝土桩，所述冠梁为呈水平布设的钢筋混凝土梁，每个所述护坡桩的顶部均与冠梁紧固连接为一体；
对所述排桩支护结构进行施工时，先对多个所述护坡桩分别进行施工；待多个所述护坡桩均施工完成后，再对冠梁进行施工；
步骤二、基坑开挖：由上至下对所施工基坑进行开挖；
步骤三、锚索支护结构及腰梁施工：步骤二中对所施工基坑进行开挖过程中，待所施工基坑开挖至锚索支护结构的锚固位置时，对锚索支护结构进行施工；
所述锚索支护结构包括多个沿所施工基坑的四周边线由前至后布设且均锚入在所施工基坑周侧边坡内的预应力锚索，多个所述预应力锚索的结构均相同且其均由后至前逐渐向下倾斜；
所述预应力锚索包括锚索本体、一次注浆管和二次注浆管，所述锚索本体的后端安装有锚具，所述锚索本体包括多道钢绞线，所述一次注浆管、二次注浆管和多道所述钢绞线均沿所述锚索本体的长度方向进行布设，所述一次注浆管和二次注浆管均绑扎固定在所述锚索本体上；多道所述钢绞线之间通过多个架线环固定连接为一体，多个所述架线环沿所述锚索本体的长度方向由后向前进行布设；所述锚索本体分为自由段锚索和位于所述自由段锚索前侧的锚固段锚索，所述锚固段锚索中由后向前设置有多个对中支架，多道所述钢绞线均支撑在所述对中支架上；
对所述锚索支护结构进行施工时，过程如下：
步骤301、预应力锚索锚固施工：对多个所述预应力锚索分别进行锚固施工，多个所述预应力锚索的锚固施工方法均相同；对任一个所述预应力锚索进行锚固施工时，包括以下步骤：
步骤3011、钻孔：采用钻机由后向前在所述边坡内钻取供预应力锚索安装的锚索孔；
步骤3012、安放锚索：将预先制作好的预应力锚索放入步骤401中所述锚索孔内；
步骤3013、第一次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索中的一次注浆管向锚索孔内注入水泥砂浆；
步骤3014、第二次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索中的二次注浆管向锚索孔内注入水泥浆；
步骤3015、多次重复步骤3011至步骤3014，直至完成所述锚索支护结构中所有预应力锚索的锚固施工过程；
步骤302、腰梁施工：在步骤一中所述排桩支护结构内侧安装腰梁，所述腰梁沿所述排桩支护结构的内侧边线进行布设；所述腰梁包括上下两道固定在所述排桩支护结构上的钢腰梁，两道所述钢腰梁均呈水平布设，每道所述钢腰梁均与多个所述护坡桩紧固连接；
步骤301中多个所述预应力锚索的所述锚索本体外端均位于两道所述钢腰梁之间；
步骤303、锚索张拉及封锚：对步骤301中多个所述预应力锚索分别进行预应力张拉及封锚施工。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤303中多个所述预应力锚索的预应力张拉及封锚施工方法均相同；
对任一个所述预应力锚索进行预应力张拉及封锚施工时，待该预应力锚索锚固施工过程中通过一次注浆管注入的水泥砂浆和二次注浆管注入的水泥浆均达到设计强度后，采用张拉设备对该预应力锚索的所述锚索本体进行预应力张拉，预应力张拉完成后对该预应力锚索进行封锚。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤一中进行排桩支护结构施工时，多个所述护坡桩的施工方法均相同；
对任一个所述护坡桩进行施工时，包括以下步骤：
步骤101、钻孔：先采用钻机由上至下钻取护坡桩的桩孔；
步骤102、钢筋笼吊放：采用吊装设备将预先绑扎成型的桩体钢筋笼吊放入步骤101中所述桩孔内；
步骤103、混凝土浇筑施工：采用注浆导管对护坡桩进行混凝土浇筑施工，混凝土浇筑施工过程中所述注浆导管底部埋入所浇筑混凝土内的深度不小于3m；所浇筑混凝土的坍落度应控制在160mm～220mm之间。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤一中所述冠梁内设置有梁体钢筋笼，所述梁体钢筋笼与多个所述护坡桩内的桩体钢筋笼绑扎固定为一体。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤三中进行锚索支护结构及腰梁施工之前，先对所述预应力锚索中所述自由段锚索和所述锚固段锚索的长度分别进行确定；
对所述自由段锚索的长度进行确定时，先根据公式 计算得出LAB；公式(1)中，α为预应力锚索与水平面之间的夹角且α＝15°～25°，a1为预应力锚索的锚头中点至所施工基坑底面的竖向距离且其单位为m，a2为所施工基坑底面至点O之间的竖向距离且其单位为m，其中点O为所施工基坑外侧主动土压力强度与所施工基坑内侧被动土压力强度的等值点；d为护坡桩的直径且其单位为m，为点O上方各土层按厚度加权得出的等效内摩擦角；再判断计算得出的LAB进行判断：当LAB≥5m时，得出所述自由段锚索的长度为LAB；否则，得出所述自由段锚索的长度为5m；
对所述锚固段锚索的长度进行确定时，先根据公式LBC≥(K·Nak)/(π·D·frbk)(2)和LBC’≥(K·Nak)/(n·π·d1·fb)(3)，分别计算得出LBC和LBC’；公式(2)和(3)中，K为预应力锚索的抗拔安全系数且K＝2.0、1.8或1.6，Nak＝300kN～800kN，D为锚索孔的直径且其单位为mm；Frbk为岩土层与预应力锚索的锚固体极限粘结强度标准值且其单位为kPa，n为预应力锚索中钢绞线的数量，d1为钢绞线的直径且其单位为m，fb为钢绞线与锚固砂浆间的粘结强度设计值且其单位为kPa，所述锚固砂浆为步骤3013中所述水泥砂浆；对计算得出的LBC和LBC’进行差值比较，并从LBC和LBC’中的数值较大值作为LBC0；再结合所述边坡的材质对LBC0的大小进行判断；
其中，当所述边坡为土坡时，对LBC0的大小进行判断，当6m≤LBC0≤10m时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为6m～10m；
当所述边坡为岩石边坡时，对LBC0的大小进行判断，当3m≤LBC0≤55D时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为3m～55D。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤3013中进行第一次注浆时，所述水泥砂浆中水泥与砂的重量比为1∶1，所述水泥的强度等级为PO32.5以上，所述砂的粒径不大于2mm且其含泥量不大于3％；
步骤3013中进行第一次注浆时，采用注浆机且按照孔底返浆法进行常压注浆，直至锚索孔的孔口溢出水泥砂浆浆液或排气管停止排气且有水泥砂浆压出时停止注浆；
步骤3013中第一次注浆完成后，还需补浆1次～2次。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤3014中进行第二次注浆时，所述水泥浆的水灰比为0.5～0.55，注浆压力保持在3.0MPa～5.0MPa之间，且终止注浆的压力不小于1.5MPa。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤3013中进行第一次注浆和步骤3014中进行第二次注浆的时间间隔为10h～12h；
步骤三中所述二次注浆管位于多道所述钢绞线之间中部，所述一次注浆管位于多道所述钢绞线外侧；所述一次注浆管和二次注浆管均管壁上开有多个注浆孔的注浆钢管；
所述自由段锚索中每道所述钢绞线上均套装有外护管，所述外护管的两端与其内侧的钢绞线之间通过黄油封堵层进行封堵；所述锚索本体的前端同轴套装有导向帽，所述一次注浆管和二次注浆管的长度均小于所述锚索本体的长度。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤303中锚索张拉及封锚完成后，还需对步骤三中多个所述预应力锚索的锚头分别进行保护；对任一个所述预应力锚索的锚头进行保护时，先采用切割设备对预应力锚索中各钢绞线分别进行切割，使钢绞线外端至锚具的长度为80mm～120mm；再在所述锚索本体的外端包覆一层厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
上述排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征是：步骤三中多个所述架线环呈均匀布设，相邻两个所述架线环之间的间距为1.5m～2.5m；多个所述对中支架呈均匀布设，所述锚固段锚索上对中支架与架线环呈交错布设；所述架线环和对中支架呈平行布设且二者均与所述锚索本体呈垂直布设；
所述锚索本体中钢绞线的数量为三道，所述架线环为由铁丝弯曲而成的三角形环，三道所述钢绞线均位于所述三角形环内，且三道所述钢绞线分别布设在所述三角形环的三个顶角上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且投入施工成本较低。
2、施工简便，施工效率高且施工工期短，先进行灌注护坡桩施工，然后将护坡桩端部用冠梁连结，使护坡桩在挖土及后期支护过程中受力均匀；随着基坑开挖，施工预应力锚索并先后两次注浆，再对锚索张拉预应力，使锚索与周围土体间产生微变形和摩阻力，从而减少灌注护坡桩的弯曲变形，增强支护效果。
3、施工成型的基坑支护体系结构简单、设计合理且投入施工成本较低，包括对所施工基坑进行支护的排桩支护结构和布设在所施工基坑周侧边坡内的锚索支护结构，排桩支护结构包括多个沿所施工基坑的四周边线由前至后布设的护坡桩和连接于多个所述护坡桩2上部的冠梁，锚索支护结构包括多个沿所施工基坑的四周边线由前至后布设且均锚入在所述边坡内的预应力锚索，多个预应力锚索的结构均相同且其均由后至前逐渐向下倾斜，上述排桩支护结构和锚索支护结构组成对基坑进行有效支护的排桩加锚索支护体系。
4、所采用的预应力锚索结构简单、加工制作简便且投入成本较低，该预应力锚索结构设计合理，包括锚索本体、一次注浆管和二次注浆管，锚索本体包括多道钢绞线，一次注浆管、二次注浆管和多道钢绞线均沿锚索本体的长度方向进行布设，一次注浆管和二次注浆管均绑扎固定在锚索本体上；多道钢绞线之间通过多个架线环固定连接为一体，锚索本体分为自由段锚索和位于自由段锚索前侧的锚固段锚索，锚固段锚索中由后向前设置有多个对中支架，多道钢绞线均支撑在对中支架上；这样，通过多个架线环将多道钢绞线组装为一体，并通过多个对中支架进行对中控制，能简便、快速将本发明放入锚索孔内。
5、所采用的预应力锚索施工简便且使用效果好，将常规锚索换成钢绞线并通过先后两次注浆，能有效提高锚索的锚固力，先将锚索放入锚索孔内，再先后进行两次注浆，然后对锚索张拉预应力，使锚索与周围土体间产生微变形和摩阻力，从而能有效增强基坑支护效果。
6、施工简便且使用效果好，施工效率快，施工工期短，与排桩加锚杆支护方案相比，将锚索换成钢绞线并采用先后两次注浆，可有效提高锚索的锚固力，并且施工简捷、操作方便，能有效节约工期；同时，对作业面要求不高、环境污染少且施工噪音小，能有效节约成本，经济效益与社会效益显著。采用本发明能有效防止基坑开挖施工引起的地表位移，并能防止基坑周边已有建筑物发生过量变形与破坏，以保证深基坑安全施工，并减小深基坑对附近已有建筑、道路的影响。将排桩加锚杆支护方案中的锚杆换成钢绞线，并采用先后两次注浆并，同时施加预应力，大大提高了锚索的锚固力，以维持边坡稳定。
采用本发明能合理利用土地资源，并最大限度地节约土地资源，并且给后续施工提供了更大的作业空间，同时能减少环境污染，很好地保护邻近管线、道路和建筑物，并延长了支护体系的使用寿命，有效确保基础工程安全施工，社会效益和环境效益明显。
7、适用面广，适用于地下水位以上或经人工降低地下水位后的人工填土、黏性土和弱粘结砂土的基坑支护，并且适用于岩质边坡高度在30m以下或土质边坡高度在15m以下的建筑边坡工程以及岩石基坑边坡工程。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，能简便、快速完成深基坑支护施工过程，所采用的预应力锚索成本低且锚固力较高，能对深基坑进行有效支护。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的施工方法流程框示意图。
图1-1为本发明的施工状态示意图。
图1-2为本发明护坡桩与预应力锚索的支护状态示意图。
图2为本发明预应力锚索的结构示意图。
图3为图1-1的A-A剖面图。
图4为图1-1的B-B剖面图。
图5为图1-1的C-C剖面图。
图6为本发明导向帽的结构示意图。
附图标记说明:
1—基坑； 2—护坡桩； 3—冠梁；
4—预应力锚索； 4-1—支撑槽钢； 4-2—钢绞线；
4-3—锚具； 4-4—钢垫板； 4-5—钢垫块；
4-6—黄油封堵层； 4-7—二次注浆管； 4-8—一次注浆管；
4-9—对中支架； 4-10—导向帽； 4-11—架线环；
4-12—外护管； 5—锚索孔； 6—滑裂面。
具体实施方式
如图1所示的一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，包括以下步骤：
步骤一、排桩支护结构施工：对所施工基坑1进行开挖之前，先对排桩支护结构进行施工；
所述排桩支护结构包括多个沿所施工基坑1的四周边线由前至后布设的护坡桩2和连接于多个所述护坡桩2上部的冠梁3，所述护坡桩2呈竖直向布设且其为钢筋混凝土桩，所述冠梁3为呈水平布设的钢筋混凝土梁，每个所述护坡桩2的顶部均与冠梁3紧固连接为一体，详见图1-1；
对所述排桩支护结构进行施工时，先对多个所述护坡桩2分别进行施工；待多个所述护坡桩2均施工完成后，再对冠梁3进行施工；
步骤二、基坑开挖：由上至下对所施工基坑1进行开挖；
步骤三、锚索支护结构及腰梁施工：步骤二中对所施工基坑1进行开挖过程中，待所施工基坑1开挖至锚索支护结构的锚固位置时，对锚索支护结构进行施工；
所述锚索支护结构包括多个沿所施工基坑1的四周边线由前至后布设且均锚入在所施工基坑1周侧边坡内的预应力锚索4，多个所述预应力锚索4的结构均相同且其均由后至前逐渐向下倾斜；
结合图2、图3、图4和图5，所述预应力锚索4包括锚索本体、一次注浆管4-8和二次注浆管4-7，所述锚索本体的后端安装有锚具4-3，所述锚索本体包括多道钢绞线4-2，所述一次注浆管4-8、二次注浆管4-7和多道所述钢绞线4-2均沿所述锚索本体的长度方向进行布设，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7均绑扎固定在所述锚索本体上；多道所述钢绞线4-2之间通过多个架线环4-11固定连接为一体，多个所述架线环4-11沿所述锚索本体的长度方向由后向前进行布设；所述锚索本体分为自由段锚索和位于所述自由段锚索前侧的锚固段锚索，所述锚固段锚索中由后向前设置有多个对中支架4-9，多道所述钢绞线4-2均支撑在所述对中支架4-9上；
对所述锚索支护结构进行施工时，过程如下：
步骤301、预应力锚索锚固施工：对多个所述预应力锚索4分别进行锚固施工，多个所述预应力锚索4的锚固施工方法均相同；对任一个所述预应力锚索4进行锚固施工时，包括以下步骤：
步骤3011、钻孔：采用钻机由后向前在所述边坡内钻取供预应力锚索4安装的锚索孔5；
步骤3012、安放锚索：将预先制作好的预应力锚索4放入步骤401中所述锚索孔5内；
步骤3013、第一次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索4中的一次注浆管4-8向锚索孔5内注入水泥砂浆；
步骤3014、第二次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索4中的二次注浆管4-7向锚索孔5内注入水泥浆；
步骤3015、多次重复步骤3011至步骤3014，直至完成所述锚索支护结构中所有预应力锚索4的锚固施工过程；
步骤302、腰梁施工：在步骤一中所述排桩支护结构内侧安装腰梁，所述腰梁沿所述排桩支护结构的内侧边线进行布设；所述腰梁包括上下两道固定在所述排桩支护结构上的钢腰梁，两道所述钢腰梁均呈水平布设，每道所述钢腰梁均与多个所述护坡桩2紧固连接；
步骤301中多个所述预应力锚索4的所述锚索本体外端均位于两道所述钢腰梁之间；
步骤303、锚索张拉及封锚：对步骤301中多个所述预应力锚索4分别进行预应力张拉及封锚施工。
本实施例中，步骤302中所述钢腰梁为型钢。
并且，所述钢腰梁为工字钢。
实际施工时，所述钢腰梁也可以采用其它类型的型钢。
本实施例中，多个所述护坡桩2呈均匀布设。
本实施例中，步骤三中多个所述架线环4-11呈均匀布设。
相邻两个所述架线环4-11之间的间距为1.5m～2.5m；
实际加工时，相邻两个所述架线环4-11之间的间距为1.5m～2.5m。
本实施例中，相邻两个所述架线环4-11之间的间距为2m。实际使用时，可根据具体需要，对相邻两个所述架线环4-11之间的间距进行相应调整。
本实施例中，多个所述对中支架4-9呈均匀布设，所述锚固段锚索上对中支架4-9与架线环4-11呈交错布设。
本实施例中，所述架线环4-11和对中支架4-9呈平行布设且二者均与所述锚索本体呈垂直布设。
本实施例中，所述对中支架4-9为星形支架，多道所述钢绞线4-2沿圆周方向由前至后支撑于对中支架4-9外侧。
所述星形支架上设置有多个供钢绞线2卡装的卡装槽。
本实施例中，所述锚索本体中钢绞线4-2的数量为三道，所述架线环4-11为由铁丝弯曲而成的三角形环，三道所述钢绞线4-2均位于所述三角形环内，且三道所述钢绞线4-2分别布设在所述三角形环的三个顶角上。
实际使用时，可根据具体需要，对所述锚索本体中钢绞线4-2的数量以及各钢绞线4-2的布设位置分别进行相应调整。
本实施例中，所述锚索本体中多道所述钢绞线4-2沿圆周方向均匀布设。
并且，步骤三中所述二次注浆管4-7位于多道所述钢绞线4-2之间中部，所述一次注浆管4-8位于多道所述钢绞线4-2外侧。
本实施例中，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7均管壁上开有多个注浆孔的注浆钢管。
并且，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7上所开的多个所述注浆孔均呈均匀布设，且多个所述注浆孔呈梅花形布设。所述注浆孔的孔径为Φ5mm，相邻两个所述注浆孔之间的间距为250mm。
所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7加工完成后，采用胶带对所述注浆孔进行临时封孔。
实际加工时，可根据具体需要，对一次注浆管4-8和二次注浆管4-7上所开注浆孔的孔径和间距分别进行相应调整。
本实施例中，所述自由段锚索中每道所述钢绞线4-2上均套装有外护管4-12，所述外护管4-12的两端与其内侧的钢绞线4-2之间通过黄油封堵层4-6进行封堵。
并且，所述外护管4-12为PVC塑料管。
实际使用时，所述外护管4-12需具有足够的强度，保证所述外护管4-12在加工和安装过程中不易被损坏，同时具有抗水性和化学稳定性，与水泥浆、水泥砂浆或防腐油脂(即黄油)接触无不良反应。
实际加工时，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7的直径均为Φ20mm～Φ30mm。本实施例中，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7均为DN20钢管，DN20钢管的公称直径为20mm。
实际使用时，可根据具体需要，对一次注浆管4-8和二次注浆管4-7的直径进行相应调整。
本实施例中，所述锚索本体的前端同轴套装有导向帽4-10，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7的长度均小于所述锚索本体的长度。
实际加工时，所述一次注浆管4-8和二次注浆管4-7均通过多道铁丝绑扎固定在所述锚索本体上。
如图6所示，所述导向帽4-10为钢帽。所述钢帽包括同轴套装在所述锚索本体前端的圆柱形管段和同轴布设在所述圆柱形管段前端的圆锥形节段。所述圆柱形管段的长度为150mm，所述圆锥形节段的横截面为等边三角形。实际使用时，可根据具体需要，对所述圆柱形管段的长度进行相应调整。
实际使用时，所述导向帽4-10也可以采用塑料或其它对所述锚索本体无害的材料加工成型，对所述对中支架4-9采用塑料支架或钢支架，不得使用木质隔离架。
本实施例中，每道所述钢绞线4-2与架线环4-11之间均通过铁丝进行绑扎固定。
本实施例中，所述预应力锚索4还包括位于锚具4-3前侧的钢垫板4-4和位于钢垫板4-4前侧的钢垫块4-5，所述钢垫板4-4和钢垫块4-5均套装在所述锚索本体上；所述钢垫块4-5与钢垫板4-4之间通过多道支撑件进行连接，多道所述支撑件沿圆周方向均匀布设且其均沿所述锚索本体的长度方向进行布设。
本实施例中，所述支撑件为支撑槽钢4-1。
实际使用时，所述支撑件也可以采用其它类型的型钢支撑件。
本实施例中，步骤303中多个所述预应力锚索4的预应力张拉及封锚施工方法均相同；
对任一个所述预应力锚索4进行预应力张拉及封锚施工时，待该预应力锚索4锚固施工过程中通过一次注浆管4-8注入的水泥砂浆和二次注浆管4-7注入的水泥浆均达到设计强度后，采用张拉设备对该预应力锚索4的所述锚索本体进行预应力张拉，预应力张拉完成后对该预应力锚索4进行封锚。
并且，所采用的预应力张拉及封锚施工方法，均为预应力锚索施工过程中所采用的常规预应力张拉及封锚施工方法。
本实施例中，采用整体分级张拉方法进行张拉，每级稳定时间2min～3min。避免相邻所述预应力锚索4张拉过程中的应力损失，采用“跳张法”进行张拉。并且，张拉时加载速率应保持在40kN/min左右；卸载应分级进行。
所述预应力锚索4张拉完成后，对所述自由段锚索采用水泥浆或水泥砂浆再次注浆进行定型封闭，防止锚索收缩应力释放。
本实施例中，如图1-2所示，所述边坡内存在潜在的滑裂面6，滑裂面6也称为滑坡面。
所述预应力锚索4的总长度为外锚头、自由段锚索和锚固段锚索的长度之和。所述自由段锚索的长度为外锚头到超过潜在滑裂面6后1.5m的长度。
本实施例中，步骤三中进行锚索支护结构及腰梁施工之前，先对所述预应力锚索4中所述自由段锚索和所述锚固段锚索的长度分别进行确定；
如图1-2所示，对所述自由段锚索的长度进行确定时，先根据公式 计算得出LAB；公式(1)中，α为预应力锚索4与水平面之间的夹角且α＝15°～25°，a1为预应力锚索4的锚头中点至所施工基坑1底面的竖向距离且其单位为m，a2为所施工基坑1底面至点O之间的竖向距离且其单位为m，其中点O为所施工基坑1外侧主动土压力强度与所施工基坑1内侧被动土压力强度的等值点；d为护坡桩2的直径且其单位为m，为点O上方各土层按厚度加权得出的等效内摩擦角；再判断计算得出的LAB进行判断：当LAB≥5m时，得出所述自由段锚索的长度为LAB；否则，得出所述自由段锚索的长度为5m。因而，将计算得出的LAB和5m中取较大值作为所述自由段锚索的长度。
本实施例中，对所述锚固段锚索的长度进行确定时，先根据公式LBC≥K·Nak/π·D·frbk(2)和LBC’≥K·Nak/n·π·d1·fb(3)，分别计算得出LBC和LBC’；公式(2)和(3)中，K为预应力锚索4的抗拔安全系数且K＝2.0、1.8或1.6，Nak＝300kN～800kN，D为锚索孔5的直径且其单位为mm；Frbk为岩土层与预应力锚索4的锚固体极限粘结强度标准值且其单位为kPa，n为预应力锚索4中钢绞线4-2的数量，d1为钢绞线4-2的直径且其单位为m，fb为钢绞线4-2与锚固砂浆间的粘结强度设计值且其单位为kPa，所述锚固砂浆为步骤3013中所述水泥砂浆；对计算得出的LBC和LBC’进行差值比较，并从LBC和LBC’中的数值较大值作为LBC0；再结合所述边坡的材质对LBC0的大小进行判断；
其中，当所述边坡为土坡时，对LBC0的大小进行判断，当6m≤LBC0≤10m时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为6m～10m；
当所述边坡为岩石边坡时，对LBC0的大小进行判断，当3m≤LBC0≤55D时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为3m～55D。
其中，对预应力锚索4的抗拔安全系数K进确定时，一级边坡工程K取2.0，二级边坡工程K取1.8，三级边坡工程K取1.6；Nak为相应于作用的标准组合时预应力锚索4所受轴向拉力；Frbk通过试验确定或按《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013表8.2.3-2和表8.2.3-3进行取值；fb为按《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013表8.2.4进行取值。
由上述内容可知，取LBC和LBC’中的较大值作为LBC0。
本实施例中，所述预应力锚索4的总长度L＝LAB+LBC+1m。
本实施例中，所述锚索支护结构中的多个所述预应力锚索4布设在同一水平面上，所述锚索支护结构中相邻两个所述预应力锚索4之间的间距不小于2.0m。
实际施工时，也可以由上至下在所施工基坑1周侧的边坡内由上至下布设多个所述锚索支护结构，上下相邻两个所述锚索支护结构之间的间距不小于2.0m。
其中，第一锚点A与所述边坡坡顶的距离为a3且其单位为m，当所施工基坑1上覆土层时：a3≥4－LAB·sinα；当所施工基坑1上覆岩层时：a3≥2－LAB·sinα。并且，由于第一锚点A与所述边坡坡顶的距离a3≥1.5m，因而上述计算得出的a3与1.5m中取较大值作为第一锚点A与所述边坡坡顶的距离。
所述锚索本体的横截面(即所有钢绞线4-2的横截面之和)为As且其单位为m2，As根据As≥Kb·Nak/fpy(4)和As≤0.2·π·D2/4(5)进行计算，其中Kb为预应力锚索4的抗拉安全系数，一级边坡取1.8，二级边坡取1.6，三级边坡取1.4；fpy为预应力钢绞线抗拉强度设计值且其单位为kPa，fpy按《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013表E.0.2-1取值。
本实施例中，步骤一中进行排桩支护结构施工时，多个所述护坡桩2的施工方法均相同；
对任一个所述护坡桩2进行施工时，包括以下步骤：
步骤101、钻孔：先采用钻机由上至下钻取护坡桩2的桩孔；
步骤102、钢筋笼吊放：采用吊装设备将预先绑扎成型的桩体钢筋笼吊放入步骤101中所述桩孔内；
步骤103、混凝土浇筑施工：采用注浆导管对护坡桩2进行混凝土浇筑施工，混凝土浇筑施工过程中所述注浆导管底部埋入所浇筑混凝土内的深度不小于3m；所浇筑混凝土的坍落度应控制在160mm～220mm之间。
本实施例中，步骤一中所述冠梁3内设置有梁体钢筋笼，所述梁体钢筋笼与多个所述护坡桩2内的桩体钢筋笼绑扎固定为一体。
实际对所述桩体钢筋笼进行绑扎时，钢筋笼主筋接头位置应相互错开，接头采用机械连接或焊接，接头连接质量满足规范要求；主筋与加强箍筋和螺旋绕筋间采用点焊连接；钢筋笼保护层厚度为50mm，钢筋船形定位器焊接在主筋圆周三个对称点上，以确保所述桩体钢筋笼在所述桩孔内保持居中状态。
步骤102中进行钢筋笼吊放时，当护坡桩2的桩长≤20m时，采用单节钢筋笼下入所述桩孔内；当护坡桩2的桩长大于20m时，采用二节钢筋笼节段在所述桩孔的孔口焊接连接后下入所述桩孔内；确保起吊过程中所述桩体钢筋笼不变形，放入所述桩孔内不脱落。
所述桩体钢筋笼在所述桩孔内时，采用吊筋方法固定，首先用水准仪测定每个所述桩孔的孔口标高，计算并丈量好吊筋长度，然后将所述吊筋固定在所述桩孔孔口的横梁上。
本实施例中，步骤103中所述注浆导管为直径Φ220mm的钢管，所述注浆导管由多个钢管节段由下至上拼接而成，所述钢管节段的长度为1250mm～1500mm。
步骤103中进行混凝土浇筑施工时，先将所述注浆导管放入所述桩孔内，并使所述注浆导管底端距离所述桩孔的孔底300mm～500mm。
步骤103中进行混凝土浇筑施工时，当混凝土初灌量大于1.0m3时，所述注浆导管的埋深不小于3m，同时应保证后续混凝土灌注连续顺畅。灌注过程中，所述注浆导管要保持一定的活动频率，使灌注顺畅；在拨管前，测定好所述桩孔内的混凝土高度，缓慢上下窜动所述注浆导管，直至拔出所述注浆导管。
步骤3011中进行钻孔时，所述钻机的钻头直径不小于锚索孔5的孔径，并且钻孔深度比锚索孔5的设计深度至少大0.5m。
本实施例中，步骤3012中将预先制作好的预应力锚索4放入步骤401中所述锚索孔5内后，还需按照常规的注浆锚固方法，安装定位止浆环和限浆环，同时还需安装排气管。
本实施例中，步骤3013中进行第一次注浆时，所述水泥砂浆中水泥与砂的重量比为1∶1，所述水泥的强度等级为PO32.5以上，所述砂的粒径不大于2mm且其含泥量(即含泥的重量)不大于3％；同时，有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量不得大于1％；
步骤3013中进行第一次注浆时，采用注浆机且按照孔底返浆法进行常压注浆，直至锚索孔5的孔口溢出水泥砂浆浆液或排气管停止排气且有水泥砂浆压出时停止注浆；
步骤3013中第一次注浆完成后，还需补浆1次～2次。
本实施例中，为保证浆体与周围土体紧密结合，在所述水泥砂浆中掺入膨胀剂。
并且，所采用的水泥应符合国家现行标准《通用硅酸盐水泥》GB 175中的规定，建议采用抗硫酸盐水泥。
其中，常压指注浆压力为1.3MPa～1.5MPa。
本实施例中，步骤3014中进行第二次注浆时，所述水泥浆的水灰比为0.5～0.55，注浆压力保持在3.0MPa～5.0MPa之间，且终止注浆的压力不小于1.5MPa。
实际施工过程中，步骤3014中进行第二次注浆时，也可以采用分段二次劈裂注浆工艺。
本实施例中，步骤3013中进行第一次注浆和步骤3014中进行第二次注浆的时间间隔为10h～12h。
本实施例中，步骤303中锚索张拉及封锚完成后，还需对步骤三中多个所述预应力锚索4的锚头分别进行保护；对任一个所述预应力锚索4的锚头进行保护时，先采用切割设备对预应力锚索4中各钢绞线4-2分别进行切割，使钢绞线4-2外端至锚具4-3的长度为80mm～120mm；再在所述锚索本体的外端包覆一层厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
实际施工时，两道所述钢腰梁之间预留间隙，能保证张拉时所述预应力锚索4的外锚头能自由伸缩。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、排桩支护结构施工：对所施工基坑(1)进行开挖之前，先对排桩支护结构进行施工；
所述排桩支护结构包括多个沿所施工基坑(1)的四周边线由前至后布设的护坡桩(2)和连接于多个所述护坡桩(2)上部的冠梁(3)，所述护坡桩(2)呈竖直向布设且其为钢筋混凝土桩，所述冠梁(3)为呈水平布设的钢筋混凝土梁，每个所述护坡桩(2)的顶部均与冠梁(3)紧固连接为一体；
对所述排桩支护结构进行施工时，先对多个所述护坡桩(2)分别进行施工；待多个所述护坡桩(2)均施工完成后，再对冠梁(3)进行施工；
步骤二、基坑开挖：由上至下对所施工基坑(1)进行开挖；
步骤三、锚索支护结构及腰梁施工：步骤二中对所施工基坑(1)进行开挖过程中，待所施工基坑(1)开挖至锚索支护结构的锚固位置时，对锚索支护结构进行施工；
所述锚索支护结构包括多个沿所施工基坑(1)的四周边线由前至后布设且均锚入在所施工基坑(1)周侧边坡内的预应力锚索(4)，多个所述预应力锚索(4)的结构均相同且其均由后至前逐渐向下倾斜；
所述预应力锚索(4)包括锚索本体、一次注浆管(4-8)和二次注浆管(4-7)，所述锚索本体的后端安装有锚具(4-3)，所述锚索本体包括多道钢绞线(4-2)，所述一次注浆管(4-8)、二次注浆管(4-7)和多道所述钢绞线(4-2)均沿所述锚索本体的长度方向进行布设，所述一次注浆管(4-8)和二次注浆管(4-7)均绑扎固定在所述锚索本体上；多道所述钢绞线(4-2)之间通过多个架线环(4-11)固定连接为一体，多个所述架线环(4-11)沿所述锚索本体的长度方向由后向前进行布设；所述锚索本体分为自由段锚索和位于所述自由段锚索前侧的锚固段锚索，所述锚固段锚索中由后向前设置有多个对中支架(4-9)，多道所述钢绞线(4-2)均支撑在所述对中支架(4-9)上；
对所述锚索支护结构进行施工时，过程如下：
步骤301、预应力锚索锚固施工：对多个所述预应力锚索(4)分别进行锚固施工，多个所述预应力锚索(4)的锚固施工方法均相同；对任一个所述预应力锚索(4)进行锚固施工时，包括以下步骤：
步骤3011、钻孔：采用钻机由后向前在所述边坡内钻取供预应力锚索(4)安装的锚索孔(5)；
步骤3012、安放锚索：将预先制作好的预应力锚索(4)放入步骤401中所述锚索孔(5)内；
步骤3013、第一次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索(4)中的一次注浆管(4-8)向锚索孔(5)内注入水泥砂浆；
步骤3014、第二次注浆：通过步骤3012中所述预应力锚索(4)中的二次注浆管(4-7)向锚索孔(5)内注入水泥浆；
步骤3015、多次重复步骤3011至步骤3014，直至完成所述锚索支护结构中所有预应力锚索(4)的锚固施工过程；
步骤302、腰梁施工：在步骤一中所述排桩支护结构内侧安装腰梁，所述腰梁沿所述排桩支护结构的内侧边线进行布设；所述腰梁包括上下两道固定在所述排桩支护结构上的钢腰梁，两道所述钢腰梁均呈水平布设，每道所述钢腰梁均与多个所述护坡桩(2)紧固连接；
步骤301中多个所述预应力锚索(4)的所述锚索本体外端均位于两道所述钢腰梁之间；
步骤303、锚索张拉及封锚：对步骤301中多个所述预应力锚索(4)分别进行预应力张拉及封锚施工；
步骤三中进行锚索支护结构及腰梁施工之前，先对所述预应力锚索(4)中所述自由段锚索和所述锚固段锚索的长度分别进行确定；
对所述自由段锚索的长度进行确定时，先根据公式 计算得出LAB；公式1)中，α为预应力锚索(4)与水平面之间的夹角且α＝15°～25°，a1为预应力锚索(4)的锚头中点至所施工基坑(1)底面的竖向距离且其单位为m，a2为所施工基坑(1)底面至点O之间的竖向距离且其单位为m，其中点O为所施工基坑(1)外侧主动土压力强度与所施工基坑(1)内侧被动土压力强度的等值点；d为护坡桩(2)的直径且其单位为m，为点O上方各土层按厚度加权得出的等效内摩擦角；再判断计算得出的LAB进行判断：当LAB≥5m时，得出所述自由段锚索的长度为LAB；否则，得出所述自由段锚索的长度为5m；
对所述锚固段锚索的长度进行确定时，先根据公式LBC≥(K·Nak)/(π·D·frbk)2)和LBC’≥(K·Nak)/(n·π·d1·fb)3)，分别计算得出LBC和LBC’；公式2)和3)中，K为预应力锚索(4)的抗拔安全系数且K＝2.0、1.8或1.6，Nak＝300kN～800kN，D为锚索孔(5)的直径且其单位为mm；frbk为岩土层与预应力锚索(4)的锚固体极限粘结强度标准值且其单位为kPa，n为预应力锚索(4)中钢绞线(4-2)的数量，d1为钢绞线(4-2)的直径且其单位为m，fb为钢绞线(4-2)与锚固砂浆间的粘结强度设计值且其单位为kPa，所述锚固砂浆为步骤3013中所述水泥砂浆；对计算得出的LBC和LBC’进行差值比较，并从LBC和LBC’中的数值较大值作为LBC0；再结合所述边坡的材质对LBC0的大小进行判断；
其中，当所述边坡为土坡时，对LBC0的大小进行判断，当6m≤LBC0≤10m时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为6m～10m；
当所述边坡为岩石边坡时，对LBC0的大小进行判断，当3m≤LBC0≤55D时，得出所述锚固段锚索的长度为LBC0；否则，得出所述锚固段锚索的长度为3m～55D。
2.按照权利要求1所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤303中多个所述预应力锚索(4)的预应力张拉及封锚施工方法均相同；
对任一个所述预应力锚索(4)进行预应力张拉及封锚施工时，待该预应力锚索(4)锚固施工过程中通过一次注浆管(4-8)注入的水泥砂浆和二次注浆管(4-7)注入的水泥浆均达到设计强度后，采用张拉设备对该预应力锚索(4)的所述锚索本体进行预应力张拉，预应力张拉完成后对该预应力锚索(4)进行封锚。
3.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤一中进行排桩支护结构施工时，多个所述护坡桩(2)的施工方法均相同；
对任一个所述护坡桩(2)进行施工时，包括以下步骤：
步骤101、钻孔：先采用钻机由上至下钻取护坡桩(2)的桩孔；
步骤102、钢筋笼吊放：采用吊装设备将预先绑扎成型的桩体钢筋笼吊放入步骤101中所述桩孔内；
步骤103、混凝土浇筑施工：采用注浆导管对护坡桩(2)进行混凝土浇筑施工，混凝土浇筑施工过程中所述注浆导管底部埋入所浇筑混凝土内的深度不小于3m；所浇筑混凝土的坍落度应控制在160mm～220mm之间。
4.按照权利要求3所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤一中所述冠梁(3)内设置有梁体钢筋笼，所述梁体钢筋笼与多个所述护坡桩(2)内的桩体钢筋笼绑扎固定为一体。
5.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤3013中进行第一次注浆时，所述水泥砂浆中水泥与砂的重量比为1∶1，所述水泥的强度等级为PO32.5以上，所述砂的粒径不大于2mm且其含泥量不大于3％；
步骤3013中进行第一次注浆时，采用注浆机且按照孔底返浆法进行常压注浆，直至锚索孔(5)的孔口溢出水泥砂浆浆液或排气管停止排气且有水泥砂浆压出时停止注浆；
步骤3013中第一次注浆完成后，还需补浆1次～2次。
6.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤3014中进行第二次注浆时，所述水泥浆的水灰比为0.5～0.55，注浆压力保持在3.0MPa～5.0MPa之间，且终止注浆的压力不小于1.5MPa。
7.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤3013中进行第一次注浆和步骤3014中进行第二次注浆的时间间隔为10h～12h；
步骤三中所述二次注浆管(4-7)位于多道所述钢绞线(4-2)之间中部，所述一次注浆管(4-8)位于多道所述钢绞线(4-2)外侧；所述一次注浆管(4-8)和二次注浆管(4-7)均管壁上开有多个注浆孔的注浆钢管；
所述自由段锚索中每道所述钢绞线(4-2)上均套装有外护管(4-12)，所述外护管(4-12)的两端与其内侧的钢绞线(4-2)之间通过黄油封堵层(4-6)进行封堵；所述锚索本体的前端同轴套装有导向帽(4-10)，所述一次注浆管(4-8)和二次注浆管(4-7)的长度均小于所述锚索本体的长度。
8.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤303中锚索张拉及封锚完成后，还需对步骤三中多个所述预应力锚索(4)的锚头分别进行保护；对任一个所述预应力锚索(4)的锚头进行保护时，先采用切割设备对预应力锚索(4)中各钢绞线(4-2)分别进行切割，使钢绞线(4-2)外端至锚具(4-3)的长度为80mm～120mm；再在所述锚索本体的外端包覆一层厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
9.按照权利要求1或2所述的排桩加锚索后注浆深基坑支护施工方法，其特征在于：步骤三中多个所述架线环(4-11)呈均匀布设，相邻两个所述架线环(4-11)之间的间距为1.5m～2.5m；多个所述对中支架(4-9)呈均匀布设，所述锚固段锚索上对中支架(4-9)与架线环(4-11)呈交错布设；所述架线环(4-11)和对中支架(4-9)呈平行布设且二者均与所述锚索本体呈垂直布设；
所述锚索本体中钢绞线(4-2)的数量为三道，所述架线环(4-11)为由铁丝弯曲而成的三角形环，三道所述钢绞线(4-2)均位于所述三角形环内，且三道所述钢绞线(4-2)分别布设在所述三角形环的三个顶角上。
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