CN107882040A - 一种基坑预应力锚索的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑预应力锚索的施工方法。其技术方案要点是包括以下施工步骤：钻孔，锚索和一、二次注浆管安装安装，封孔注浆管预埋，锚固段注浆，腰梁施工，锚索张拉，封孔注浆液配置，封孔注浆。用该方法对锚索自由段的渗水变被动补救为主动封堵，在地下水渗漏通道形成前控制渗漏，节约了封堵注浆量，且止水时效更久。

Description

一种基坑预应力锚索的施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护工程领域，特别涉及一种预应力锚索的施工方法。

背景技术

基坑支护过程中，常用的止水措施为桩间旋喷或桩后三轴搅拌桩止水帷幕。为了增加支护结构的稳定性，通常在支护桩间基坑内壁上进行预应力锚索施工。如图1所示，预应力锚索结构一般由锚头1、自由段2和锚固段3三部分共同组成。其作用机理是：在基坑侧壁上斜向钻孔穿过止水帷幕4，把锚索的锚固段3锚固在坚硬的岩层中，然后对锚索的自由段2进行张拉，从而对腰梁5施加压力，腰梁5将压力传至止水帷幕4，达到稳定基坑支护的目的。

预应力锚索的施工工艺为：按设计角度和深度在基坑侧壁上钻孔，孔内安装钢绞线和一二次注浆管，孔内一次注浆，锚固段3二次高压注浆，腰梁5制作，自由段2张拉，锚头1锁定。

锚固段2一次注浆时，浆液从孔底返浆至孔口位置，孔内充满水泥浆，即自由段2范围内也充满了水泥浆，该段水泥浆凝固后形成水泥浆凝固体6，水泥浆凝固体6可以起到阻止孔内水向孔口流出的效果。但由于锚索自由段2张拉的施工，经常会挤压破坏该段水泥浆凝固体6，使之产生贯通的裂缝，形成了水流通道。当墙后地下水位较高，地层含水量丰富时，地下水会从该水流通道中流出，同时夹带土层细颗粒外涌，长时间渗漏，会造成水流通道扩大，墙后土体被掏空，甚至是止水帷幕4坍塌失效的后果。

以上渗漏问题常见处理方法为注浆加固，封堵水流通道，但这种方法不仅注浆量大，而且由于是在渗漏出现之后的补救措施，无法短时间内控制多个渗漏点。此外，由于地下水渗漏通道已经形成，该方法不能保证封堵长期有效。

发明内容

本发明的目的是提供一种基坑预应力锚索的施工方法，该方法对锚索自由段的渗水变被动补救为主动封堵，在地下水渗漏通道形成前控制渗漏，节约了封堵注浆量，且止水时效更久。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基坑预应力锚索的施工方法，包括以下施工步骤：

a、钻孔：根据设计位置和倾角进行钻孔，钻孔至设计深度后，拔出钻杆和钻具；

b．锚索和一二次注浆管安装：锚索锚固段的范围内的钢绞线安装架线环；一次注浆管和二次注浆管穿入架线环中部孔洞；自由段的钢绞线用塑料管穿套；在锚索端头套上导向帽，将锚索穿入孔内；

d. 封孔注浆管预埋：在锚索自由段范围内放入封孔注浆管，封孔注浆管伸入孔内的端头采取临时密封，防止一二次注浆时浆液进入封孔注浆管内部；封孔注浆管的另一端伸出孔外；

e．锚固段注浆：将水泥浆从一次注浆管注入孔底，至孔口冒出浓浆时停止；待第一次注浆初凝后，通过二次注浆管进行高压注浆；

f．腰梁施工：腰梁采用工字钢梁或混凝土梁，腰梁将多根锚索横向连接在一起，其外侧表面放置张拉垫板，垫板上安装锚头；

g．锚索张拉：用空心千斤顶对锚索进行张拉，锚索张拉应分级进行，每级稳定时间2～3min，在设计张拉完成6～10天后进行一次补偿张拉；最后将锚头锁定；

h．封孔注浆液配置：注浆材料为水泥-水玻璃双液浆和水，注浆前，根据现场土层分布情况对配合比进行试验确定；

i．封孔注浆：补偿张拉后，立即进行封孔注浆；注浆压力：0.1～0.8MPa；注浆过程中，缓慢抽出封孔注浆管，至孔口浆液流出时，注浆完成。

通过采用上述技术方案，对锚索自由段的渗水变被动补救为主动封堵，在地下水渗漏通道形成前控制渗漏，节约了封堵注浆量，且止水时效更久。

作为优选地，步骤h封孔注浆液配置中，水和水泥-水玻璃双液浆的重量配合比是0.4~0.5：1，水泥-水玻璃双液浆重量配合比是：A液∶B液=1∶1，其中，A液为水泥∶粉煤灰∶膨润土=1∶0.66∶0.55；B液为中性水玻璃。

通过采用上述技术方案，该配合比适用于一般土层，可以对第一次注浆凝固体的裂缝及凝固体与孔壁之间的缝隙形成的流水通道起到良好的封堵效果。

作为优选地，中性水玻璃的波美度为35°Bé～40°Bé。

通过采用上述技术方案，该波美度的水玻璃能更好地加快水泥的水化作用，市场上也较易购得。

作为优选地，步骤h封孔注浆液配置中，配合比试验的技术指标包括注浆液的凝固时间：要求浆液在砂土地基中凝固时间为5～10分钟，在粘性土中凝固时间为1～2小时；采用方法是增加中性水玻璃在注浆液中的占比，或用快硬性水泥代替普通水泥。

通过采用上述技术方案，对不同土质中注浆液的凝固时间作出具体要求，防止因注浆液注入后未凝固前被裂缝中外涌水带出注浆孔外，从而失去封堵效果。

作为优选地，步骤d中封孔注浆管伸入孔内的长度为自由段长度的1/2。

通过采用上述技术方案，由于一般锚索自由段长5~8m，其1/2长度大于2.5m，可以满足封孔要求；而且封孔注浆管的管头与锚固段保持了较长距离，减小了封孔注浆管管头的临时封闭被二次高压注浆液破坏的可能。

作为优选地，步骤d中封孔注浆管靠近锚固段方向0.5~1m范围内的管壁上设置有出浆孔，出浆孔采取临时密封，防止一二次注浆时浆液进入封孔注浆管内部。

通过采用上述技术方案，使封孔注浆管在向外拔出前更好地保持注浆压力，增长注浆孔内一次性注浆长度，防止了因封孔注浆管无法拔出时注浆量减少而造成的封堵失效。

作为优选地，步骤i中，砂土中的注浆压力为0.4～0.6Mpa；粘土中的注浆压力为0.2～0.3Mpa。

通过采用上述技术方案，该压力下，使注浆液有效渗入注浆孔周围土层缝隙，对该处流水通道形成封堵。

作为优选地，步骤d中封孔注浆管提前与钢绞线绑扎固定，随钢绞线一同放入孔内。

通过采用上述技术方案，封孔注浆管安装更加方便，且不会因单独安装时管头插入孔壁泥土中而造成管头临时封闭的损坏或封孔注浆管预埋深度不足。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、对锚索自由段的渗水变被动补救为主动封堵，在地下水渗漏通道形成前控制渗漏，阻止了墙后土体的流失，提高了止水帷幕的稳定性；

2、避免了渗漏水流入基坑对施工过程和结构质量造成的影响；

3、相比后期补救措施，该方法操作简单，节约了注浆量，且止水效果长期有效。

附图说明

图1是背景技术中预应力锚索结构示意图；

图2是施工工艺流程图；

图3是步骤c和步骤d示意图；

图4是I-I剖面图；

图5是封孔注浆管和腰梁结构示意图。

图中，1、锚头；2、自由段；3、锚固段； 4、止水帷幕；5、腰梁；51、工字钢；52、铁板条；53、楔形块；6、水泥浆凝固体；7、钢绞线；8、架线环；9、一次注浆管；10、二次注浆管；11、封孔注浆管；111、出浆孔；112、胶带；12、垫板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一：

一种基坑预应力锚索的施工方法，如图2所示，包括以下施工步骤：

a、钻孔：将锚孔位置准确测放在基坑内侧壁上，孔位误差不得超过±50mm；根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等选择钻孔设备，一般采用潜孔冲击式钻机；根据测放的孔位准确安装固定钻机，并进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差为±1.0°，方位允许误差为±2.0°；钻进过程中应采用慢转速回转钻进，尽可能减少造孔过程对锚固地层的扰动,同时对每个孔的地层变化，钻压、钻速、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录；钻孔至设计深度后，稳钻1～2分钟，然后拔出钻杆和钻具；

b、锚孔清理、检验：用一根聚乙烯管复核孔深，并用高压风吹孔，风压0.2～0.4MPa，待孔内粉尘吹干净后拔出聚乙烯管，以织物或水泥袋纸塞好孔口待用；

c．锚索制作安装、一二次注浆管安装：如图3所示，锚索在钻孔的同时于施工现场进行编制，锚固段3采用波纹形状，自由段2采用直线形状；钢绞线7下料长度为锚索设计长度、锚头1的高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和；在锚固段3的范围内沿锚索体轴线方向每2m设置一架线环8，结合图4，一次注浆管9和二次注浆管10穿入架线环8的中心孔洞，随钢绞线7一同放入孔中，一次注浆管9和二次注浆管10端部距孔底100mm；二次注浆管10位于锚固段3范围内的部分的侧壁上设置有高压喷浆孔，高压喷浆孔及端头用胶条密封，保证一次注浆时浆液不进入二次注浆管内；自由段2范围内的钢绞线7用塑料管穿套，塑料管的内壁涂黄油；最后，在锚索端头套上导向帽，将锚索穿入孔内；

d. 封孔注浆管预埋：如图3所示，将封孔注浆管11放入锚孔，封孔注浆管11为φ12的PVC管，封孔注浆管11漏出孔口长度为0.5~1m。封孔注浆管11放入孔内长度是自由段2长度的1/2。由于一般锚索自由段2长5~8m，其1/2长度大于2.5m，可以满足封孔要求。如图5所示，为提高注浆的可靠性，在封孔注浆管11底部0.5~1m范围内管壁上设置出浆孔111，出浆孔111及封孔注浆管11伸入孔内的端头均用胶带112密封，保证一次注浆时浆液不进入封孔注浆管11内。封孔注浆管3提前与钢绞线7用铁丝或细绳绑扎固定（图中未画出），随钢绞线7一同放入注浆孔1内。

e．锚固段注浆：注浆采用水泥砂浆，经试验比选后确定施工配合比；第一次注浆采用反向注浆，浆液从一次注浆管9位于孔底的出口流入孔内，从孔底流向孔口，直至孔口冒出浓浆时，停止注浆；第二次注浆在第一次注浆初凝之后，一般在注浆后8~12小时，利用预设的二次注浆管10对锚固段3进行高压注浆，压力不小于2MPa，注浆压力可以是2.5~5.0MPa；注浆过程中做好注浆记录；

f．腰梁施工：腰梁5是一个受压构件，用于将多根锚索横向连接在一起，腰梁5可以采用钢梁也可以为混凝土梁；如图4所示，采用工字钢梁时，在孔口上下两侧分别布置一根工字钢51，沿工字钢51长度方向、每间隔1.5m用铁板条52焊接，将两根工字钢51焊接成一体，孔口处放置楔形块53，楔形块53的一个侧面与上下两根工字钢51的外表面贴合，楔形块53的外表面与钢绞线7方向垂直，楔形块53的外表面设置张拉垫板12，垫板12上安装锚头1；采用混凝土梁时，在钢筋绑扎、模板安装过程中，在混凝土梁范围内安装一根隔离套管套住封孔注浆管11，使封孔注浆管11与混凝土梁隔离，方便封孔注浆管11在注浆过程中拔出；

g．锚索张拉：用空心千斤顶对锚索进行张拉，张拉锚索前需对空心千斤顶进行标定；通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺；锚索张拉应分级进行，每级稳定时间2～3min；在设计张拉完成6～10天后再进行一次补偿张拉；最后将锚头1锁定；

h．封孔注浆液配置：

注浆材料为水泥-水玻璃双液浆和水，对于普通土层，浆液配合比为：水和水泥-水玻璃双液浆的重量配合比是0.4：1，水泥-水玻璃双液浆重量配合比是：A液∶B液=1∶1，其中，A液为水泥∶粉煤灰∶膨润土=1∶0.66∶0.55；B液为中性水玻璃；选购市场上销售的符合国家质量要求的波美度为35°Bé～40°Bé的中性水玻璃。现场配制时，各组分具体称重如下：水：176.8kg；水泥100kg；粉煤灰66kg；膨润土55 kg；35°Bé中性水玻璃221kg。

注浆前，还应根据现场土层分布情况对配合比进行试验确定；技术指标包括注浆液的凝固时间；要求浆液在砂土地基中凝固时间为5～10分钟；在粘性土中凝固时间为1～2小时；采用方法是增加中性水玻璃在注浆液中的占比，也可以采用快硬性水泥代替普通水泥的方法；

i．封孔注浆：补偿张拉后，立即进行封孔注浆；将配制好的注浆液加入高压注浆机，将高压注浆机的出浆管与预埋的封孔注浆管11外漏的管头进行连接；设定注浆压力：0.1～0.8MPa，根据土质不同选取不同压力范围，砂土中为0.4～0.6Mpa；粘土中为0.2～0.3Mpa；注浆开始后，浆液冲破出浆孔111和封孔注浆管11端头的密封胶带112，流向周围一次注浆的水泥浆凝固体6的缝隙；注浆过程中，缓慢抽出封孔注浆管11，至孔口浆液流出时，注浆完成；待浆液凝固后，原流水通道即被封堵。

实施例二：

与实施例一不同之处在于，步骤h中，现场配制封孔注浆液时，水和水泥-水玻璃双液浆的重量配合比是0.5：1，各组分具体称重如下：水：221kg；水泥100kg；粉煤灰66kg；膨润土55kg；35°Bé中性水玻璃221kg。

实施例三：

与实施例一不同之处在于，步骤h中，现场配制封孔注浆液时，中性水玻璃度数为40°Bé，各组分具体称重如下：水：176.8kg；水泥100kg；粉煤灰66kg；膨润土55 kg；40°Bé中性水玻璃221kg。

实施例四：

与实施例一不同之处在于，步骤h中，现场配制封孔注浆液时，水和水泥-水玻璃双液浆的重量配合比是0.5：1，中性水玻璃度数为40°Bé，各组分具体称重如下：水：221kg；水泥100kg；粉煤灰66kg；膨润土55 kg；40°Bé中性水玻璃221kg。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

a、钻孔：根据设计位置和倾角进行钻孔，钻孔至设计深度后，拔出钻杆和钻具；

b．锚索和一、二次注浆管安装：锚索采用钢绞线（7），包括锚固段（3）和自由段（2）；锚固段（3）的范围内的钢绞线（7）安装架线环（8）；一次注浆管（9）和二次注浆管（10）穿入架线环（8）中部孔洞；自由段（2）的钢绞线（7）用塑料管穿套；在锚索端头套上导向帽，将锚索穿入孔内；

d. 封孔注浆管预埋：将封孔注浆管（11）穿入孔内，封孔注浆管（11）伸入孔内的端头位于自由段（2）的范围内，且采取临时密封，防止一、二次注浆时浆液进入封孔注浆管（11）内部；封孔注浆管（11）的另一端伸出孔外；

e．锚固段注浆：将水泥浆从一次注浆管（9）注入孔底，至孔口冒出浓浆时停止；待第一次注浆初凝后，通过二次注浆管（10）进行高压注浆；

f．腰梁施工：腰梁（5）采用工字钢梁或混凝土梁，腰梁（5）将多根锚索横向连接在一起，其外侧表面放置张拉垫板（12），垫板（12）上安装锚头（1）；

g．锚索张拉：用空心千斤顶对锚索进行张拉，锚索张拉应分级进行，每级稳定时间2～3min，在设计张拉完成6～10天后进行一次补偿张拉；最后将锚头（1）锁定；

h．封孔注浆液配置：注浆材料为水泥-水玻璃双液浆和水，注浆前，根据现场土层分布情况对配合比进行试验确定；

i．封孔注浆：补偿张拉后，立即进行封孔注浆；注浆压力为0.1～0.8MPa；注浆过程中，缓慢抽出封孔注浆管（11），至孔口浆液流出时，注浆完成。

2.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤h封孔注浆液配置中，水和水泥-水玻璃双液浆的重量配合比是0.4~0.5：1，水泥-水玻璃双液浆重量配合比是：A液∶B液=1∶1，其中，A液为水泥∶粉煤灰∶膨润土=1∶0.66∶0.55；B液为中性水玻璃。

3.根据权利要求2所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：中性水玻璃的波美度为35°Bé～40°Bé。

4.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤h封孔注浆液配置中，配合比试验的技术指标包括注浆液的凝固时间：要求浆液在砂土地基中凝固时间为5～10分钟，在粘性土中凝固时间为1～2小时；采用的方法是增加中性水玻璃在注浆液中的占比，或用快硬性水泥代替普通水泥。

5.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤d中封孔注浆管（11）伸入孔内长度为锚索自由段（2）长度的1/2。

6.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤d中封孔注浆管（11）靠近锚固段（3）方向0.5~1m范围内的管壁上设置有出浆孔（111），出浆孔（111）采取临时密封，防止一二次注浆时浆液进入封孔注浆管（11）内部。

7.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤i中，砂土中的注浆压力为0.4～0.6Mpa；粘土中的注浆压力为0.2～0.3Mpa。

8.根据权利要求1所述的一种基坑预应力锚索的施工方法，其特征在于：步骤d中封孔注浆管（11）提前与钢绞线（7）绑扎固定，随钢绞线（7）一同放入孔内。