CN108005097A - 高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造及施工方法 - Google Patents
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Abstract
高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造及施工方法，其基础构造由锚索、建构/筑物基础中板式结构组成，其中，锚索包括与山体连接的锚固段、提供预应力的张拉段及位于建构/筑物基础中的浇筑段。该基础构造的施工方法为：①制作锚索；②放线及定位；③施工锚固段；④重复步骤①～③至基坑开挖完毕；⑤施设槽钢；⑥施加预应力；⑦施工浇筑段；⑧转移预应力；⑨重复步骤⑤～⑧至基础浇筑完毕。通过锚索建构/物与山体在水平向连接，给建构/筑物提供抵抗向边坡临空侧水平荷载的能力，控制建（构）筑物水平位移，提高建构/筑物抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及基础工程领域，特别涉及高陡边坡坡顶建筑空间有限条件下的锚筏基础构造技术。
背景技术
随着我国基础设施和城市化建设的快速推进，城市用地需求不断增大，可用建设空间越来越少，尤其是在一些山地城市，巨大的建设用地需求与可建设空间严重短缺之间的矛盾日渐凸显。人们被迫在山地丘陵地带建造房屋，有些开发商更是利用山地环境建造居民楼、花园小区和山景小区；此外，在高陡边坡上建设的电塔，信号基站，风力发电机也逐渐增多。在高陡边坡坡顶建造建筑物的条件下，建构物、建筑物（以下简称建构/筑物）必然有一侧靠近边坡临空侧，这样一来，在建构/筑物荷载作用下，将会严重影响边坡的稳定性，且当边坡发生失稳时极易影响建筑物的安全使用。在坡顶建构/筑物建设工程中，目前的基础构造措施主要有：（1）加大建构/筑物距边坡的距离，当遇到高陡边坡且坡顶建设空间有限时往往不适用。（2）采用桩基础，当建构/筑物受到向边坡临空侧的水平荷载时，建构/筑物将对边坡产生较大的水平荷载及弯矩，严重影响边坡的稳定性；在填方边坡中，边坡临空侧填方量往往比山体侧填方量大，填方量大侧土体较填方量小侧土体工后沉降更大，桩身承受的负摩阻力更大，位于边坡临空侧的桩较山体侧桩更易产生较大的沉降，使得建构/筑物向边坡临空侧倾斜，影响建构/筑物安全性；当边坡发生滑移时，位于滑动影响范围内的桩将受到较大的水平作用力，从而导致桩随着失稳坡体位移，引起建构/筑物发生水平位移，产生裂缝，甚至破坏。（3）通过增加地下室层数加大基础埋深，采用此种措施时往往需要开挖深基坑，大大的增加了工程建设成本；当建筑物基础位于半填半挖坡体上时，无法有效控制建构/筑物向边坡临空侧的倾斜；当有地震作用时，由于边坡上的建筑物基础的一侧靠近山体，另一侧靠近边坡，而边坡侧土体无法为以上两种基础提供足够的抵抗地震水平荷载的能力，建构/筑物易向边坡侧倾斜，且边坡易失稳，边坡与建构/筑物的安全稳定将受到严重威胁。可见，目前几种措施都无法满足在坡顶建设空间有限条件下建造需求，寻求一种能够在高陡边坡环境下保证建构/筑物安全性与边坡稳定性的基础构造迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种高陡边坡坡顶建构/筑物新型锚筏基础构造及施工方法。
本发明是高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造及施工方法，高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，该基础构造包括锚索1和建构/筑物基础中板式结构2，锚索1是由和山体连接的锚固段3、提供预应力的张拉段4以及和建构/筑物相连接的浇筑段5组成；通过锚索1与建构/筑物基础中板式结构2在水平向相连接，能提高建构/筑物抵抗水平荷载的能力；通过一次注浆管13、二次注浆管14将砂浆8注入锚孔24使锚索1与山体牢固连接的部分即为锚固段3；二次注浆管14注浆段设置有注浆孔15，注浆孔15使用防止砂浆8灌入的橡胶薄膜16封孔；在一次注浆管13、二次注浆管14和钢绞线10组成的束状体上设置有对中支架9、一次注浆管13及二次注浆管14穿入对中支架9的内侧，钢绞线10绑扎在对中支架9外侧，使钢绞线10、一次注浆管13及二次注浆管14保持在锚孔24的中心位置；对中支架9是由直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管11和三条由钢筋以一定弧度弯曲制成的支架12构成的；导向帽7焊接于锚固段3钢绞线10的端部。
高陡边坡坡顶建构/筑物新型锚筏基础构造的施工方法，其步骤为：
（1）制作锚索1：对张拉段4的钢绞线10表层均匀涂抹润滑油脂17，之后套入波纹管18，对波纹管18的端部缠绕防水胶带，以防止钢绞线10腐蚀；在二次注浆管14的锚固段钻孔，钻孔间距为500mm，每个节点钻孔4～6个，外侧包裹橡胶薄膜16用以封孔；将直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管11和三条由ϕ6钢筋以一定弧度弯曲制成的支架12均匀焊接于钢管11的外侧，即成为对中支架9，支架12的拱顶到钢管11表面的距离一般为30mm～40mm；将钢绞线10、一次注浆管13及二次注浆管14利用对中支架9绑扎成束，一次注浆管13及二次注浆管14距钢绞线10端部500mm～1200mm，对中支架9间距为2000mm～3000mm；将长为200mm～300mm钢管10端头纵向切去2～4个小扇形，将钢管10端头焊接为尖头形，即成为为导向帽7；将导向帽7焊接于锚固段3钢绞线10的端部；
（2）放线及定位：根据设计用测量仪器进行放线，开挖基坑，后用全站仪定位锚索施设位置，施工锚孔24，锚孔24直径一般为120mm～150mm；
（3）施工锚固段3：将一次注浆管13和二次注浆管14及钢绞线10构成的束状体放入锚孔24，砂浆8通过一次注浆管13注入锚孔24中，直到浆液从孔口溢出为止；待砂浆8强度达到设计值的80%时以0.4MPa～0.8MPa的压力通过二次注浆管14将水泥净浆注入锚孔24中，初次注浆结束后拔除一次注浆管13，二次注浆结束后切除多余二次注浆管14并且使用砂浆8封堵二次注浆管14；
（4）按照第（1）步骤～第（3）步骤随基坑开挖施工下一个工作面锚索1的锚固段3，直到基坑开挖完毕；
（5）施设槽钢19：对建构/筑物基础中板式结构2支模，绑扎钢筋，将两条槽钢19与建（构）筑物基础中板式结构2的钢筋焊接为一体，槽钢19背对焊接，两条槽钢19夹缝保持120mm～150mm；
（6）施加预应力：待砂浆8强度达到设计值的100%时，使用液压千井顶及锚板20对张拉段4钢绞线10进行张拉，施加预应力；
（7）施工浇筑段5：将钢绞线10穿入槽钢19夹缝，然后将钢绞线10穿入锚下垫板20，最后将锚索穿入锚板21，将浇筑段5钢绞线10拉直后安装夹片22；浇筑建构/筑物基础中板式结构2的混凝土；
（8）转移预应力：待建构/筑物基础中板式结构2的混凝土强度达到设计值的100%时释放液压千斤；
（9）按照第（5）步骤～第（8）步骤随建构/筑物基础浇筑，由基坑底到基坑顶依次施工锚索1的张拉段4及浇筑段5。
本发明的有益效果是：（1）通过锚索将山体与建构/筑物在水平向相连接，大幅度提升了建构/筑物抵抗朝向边坡临空侧水平荷载的能力，增强建构/筑物的抗震能力。（2）通过对建构/筑物施加水平预加力，使得建构/筑物对地基的附加应力产生重分布，具体表现为靠近边坡临空侧附加应力变小，靠近山体侧附加应力相应增大，从而减小建构/筑物对边坡的影响，提高边坡的稳定性及建构/筑物的安全性。（3）本发明的基础构造施工过程中不需要大型的施工机具，当建构/筑物施工空间有限或交通不便时，该基础构造更加适用。本发明弥补了现有的基础构造无法有效抵抗朝向边坡临空侧荷载的不足，提高建构/筑物的安全性及抗震性，减小建构/筑物对边坡的影响，保持边坡的稳定性，且施工工艺简单，不需要大型施工机具，造价低廉。
附图说明
图1是本发明在筏板基础中应用的剖面图，图2是本发明在建构/筑物桩筏基础中应用的剖面图，图3是本发明锚筏连接详图，图4是本发明中锚固段3构造详图，图5为对中支架9构造图，图6为图5中A-A剖面图，图7是导向帽7，图8为图7中B-B剖面图，图9是二次注浆管14注浆段，图10为张拉段4钢绞线10的构造详图，图11为浇筑段5锚具6构造详图，图12为锚板21详图，图13为锚下垫板20详图。附图标记及对应名称为：锚索1、建构/筑物基础中板式结构2、锚固段3、张拉段4、浇筑段5、锚具6、导向帽7、砂浆8、对中支架9、钢绞线10、钢管11、支架12、一次注浆管13、二次注浆管14、注浆孔15、橡胶薄膜 16、润滑油脂17、波纹管18、槽钢19、锚下垫板20、锚板21、夹片22、中央孔洞23、锚孔24、建筑上部结构25。
具体实施方式
如图1~图13所示，本发明是高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造及施工方法，高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，该基础构造由锚索1和建构/筑物基础中板式结构2构成。锚索1是由和山体锚固的锚固段3、提供预应力的张拉段4以及位于建构/筑物基础中的浇筑段5组成；通过一次注浆管13、二次注浆管14将砂浆8注入锚孔24使锚索1与山体牢固连接的部分即为锚固段3；在一次注浆管13、二次注浆管14和钢绞线10组成的束状体上每隔2m～3m设置一个对中支架9，一次注浆管13及二次注浆管14穿入对中支架9的内侧，钢绞线10绑扎在对中支架9外侧，使钢绞线10、一次注浆管13及二次注浆管14保持在锚孔24的中心位置；对中支架9是由一个直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管11和三条由ϕ6钢筋以一定弧度弯曲制成的支架12构成的；二次注浆管14注浆段设置有注浆孔15，注浆孔15使用防止砂浆灌入的橡胶薄膜16封孔；导向帽7焊接于锚固段3钢绞线10的端部；张拉段4是指给锚索1施加预应力的部分，其主要组成为钢绞线10，该段钢绞线10杆体上涂抹有润滑油脂17，并在外侧包裹有波纹管18；浇筑段5是指锚索1位于建构/筑物基础中板式结构2中的部分；浇筑段是由钢绞线10及锚具6构成的；锚具包括槽钢19、锚下垫板20及锚板21，锚板21上设置有穿钢绞线10的孔洞，孔洞中放置有夹片22，锚下垫板20中央有一中央孔洞23；将两条槽钢19背对设置，钢绞线10穿入两条槽钢19夹缝后再穿入锚下垫板20，施加预应力以后安装锚板20，利用夹片22锁定预应力。
下面将结合附图及具体实施例对本发明特征展开进一步的描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。在阅读本发明后，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进均应包含于本发明的保护范围以内。
本发明的工作原理：通过锚索将建构/筑物基础与山体在水平向相连接，使建构/筑物能够抵抗朝向边坡临空侧的水平荷载，有效的控制坡顶建构/筑物向边坡临空侧的位移，从而减少建构/筑物对边坡的影响，提高边坡稳定性和建构/筑物安全性。
如图1、图2、图3所示，该基础构造由锚索1和建构/筑物基础中板式结构2构成。锚索1是由和山体锚固的锚固段3、提供预应力的张拉段4以及位于建构/筑物基础板式结构中的浇筑段5组成。
如图1、图2、图3所示，浇筑段5是指锚索1位于建构/筑物基础中板式结构2中的部分；浇筑段是由钢绞线10及锚具6构成的。
如图1、图2、图3及图10所示，张拉段4是指给锚索1施加预应力的部分，其主要组成为钢绞线10。
如图3所示，锚索1与水平面的夹角为5°～45°，钢绞线10的张拉段4长度为5000mm～8000mm。
如图4、图5、图6所示，通过一次注浆管13、二次注浆管14将砂浆8注入锚孔24使锚索1与山体牢固连接的部分即为锚固段3。
如图5所示，对中支架9是由钢管11和三条由ϕ6钢筋以一定弧度弯曲制成的支架12构成的，对中支架9的钢管11直径为70mm，长度为250mm，支架12拱顶到钢管11表面的距离为40mm。
如图4、图5、图6所示，在一次注浆管13、二次注浆管14和钢绞线10组成的束状体上每隔3000mm设置一个对中支架9，一次注浆管13及二次注浆管14穿入对中支架9的内侧，钢绞线10绑扎在对中支架9外侧，使钢绞线10、一次注浆管13及二次注浆管14保持在锚孔24的中心位置。
如图7、图8所示，导向帽7焊接于锚固段3钢绞线10的端部。
如图9所示，二次注浆管14注浆段设置有注浆孔15，注浆孔15使用防止砂浆灌入的橡胶薄膜16封孔，二次注浆管14上的注浆孔15间距为0.5m，一圈个数为4个。
如图10所示，张拉段钢绞线10杆体上涂抹有润滑油脂17，并在外侧包裹有波纹管18。
如图11、图12、图13所示，锚具包括槽钢19、锚下垫板20及锚板21，锚板21上设置有穿钢绞线10的孔洞，孔洞中放置有夹片22，锚下垫板20中央有一中央孔洞23。将两条槽钢19背对设置，钢绞线10穿入两条槽钢19夹缝后再穿入锚下垫板20，施加预应力以后安装锚板20，利用夹片22锁定预应力。
如图11、12所示，锚板21及锚下垫板20均为钢材制成，锚板21直径大于锚下垫板20的中央孔洞直径，且中央孔洞直径大于多束钢绞线10捆扎后直径。
如图1～图13所示，高陡边坡坡顶建构/筑物新型锚筏基础构造的施工方法，其步骤为：
（1）制作锚索1：对张拉段4的钢绞线10表层均匀涂抹润滑油脂17，之后套入波纹管18，对波纹管18的端部缠绕防水胶带，以防止钢绞线10腐蚀；在二次注浆管14的锚固段钻孔，钻孔间距为500mm，每个节点钻孔4～6个，外侧包裹橡胶薄膜16用以封孔；将直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管11和三条由ϕ6钢筋以一定弧度弯曲制成的支架12均匀焊接于钢管11的外侧，即成为一个对中支架9，支架12的拱顶到钢管11表面的距离为30mm～40mm；将钢绞线10、一次注浆管13及二次注浆管14利用对中支架9绑扎成束，一次注浆管13及二次注浆管14距钢绞线10端部500mm～1200mm，对中支架9间距为2000mm～3000mm；将长为200mm～300mm钢管10端头纵向切去2～4个小扇形，将钢管10端头焊接为尖头形，即成为为导向帽7；将导向帽7焊接于锚固段3钢绞线10的端部；
（2）放线及定位：根据设计用测量仪器进行放线，开挖基坑，再用全站仪定位锚索施设位置，施工锚孔，锚孔直径一般为120mm～150mm；
（3）施工锚固段3：将一次注浆管13和二次注浆管14及钢绞线10构成的束状体放入锚孔24，砂浆8通过一次注浆管13注入锚孔24中，直到浆液从孔口溢出为止；待砂浆8强度达到设计值的80%时以0.4MPa～0.8MPa的压力通过二次注浆管14将水泥净浆注入锚孔24中，初次注浆结束后拔除一次注浆管13，二次注浆结束后切除多余二次注浆管14并且使用砂浆8封堵二次注浆管14；
（4）按照第（1）步骤～第（3）步骤随基坑开挖依次施工下一个工作面锚索1的锚固段3，直到基坑开挖完毕；
（5）施设槽钢19：对建构/筑物基础中板式结构2支模，绑扎钢筋，将两条槽钢19与建（构）筑物基础中板式结构2的钢筋焊接为一体，槽钢19背对焊接，两条槽钢19夹缝保持120mm～150mm；
（6）施加预应力：待砂浆8强度达到设计值的100%时，使用液压千井顶及锚板20对张拉段4钢绞线10进行张拉，施加预应力；
（7）施工浇筑段5：将钢绞线10穿入槽钢19夹缝，然后将钢绞线10穿入锚下垫板20，最后将锚索穿入锚板21，将浇筑段5钢绞线10拉直后安装夹片22；浇筑建构/筑物基础中板式结构2的混凝土；
（8）转移预应力：待建构/筑物基础中板式结构2的混凝土强度达到设计值的100%时释放液压千斤；
（9）按照第（5）步骤～第（8）步骤随建（构）筑物基础浇筑从基坑底到基坑顶依次施工锚索1的张拉段4及浇筑段5。
Claims (5)
1.高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，该基础构造包括锚索（1）和建构/筑物基础中板式结构（2），其特征在于锚索（1）是由和山体连接的锚固段（3）、提供预应力的张拉段（4）以及和建构/筑物相连接的浇筑段（5）组成；通过锚索（1）与建构/筑物基础中板式结构（2）在水平向相连接，能提高建构/筑物抵抗水平荷载的能力；通过一次注浆管（13）、二次注浆管（14）将砂浆（8）注入锚孔（24）使锚索（1）与山体牢固连接的部分即为锚固段（3）；二次注浆管（14）注浆段设置有注浆孔（15），注浆孔（15）使用防止砂浆（8）灌入的橡胶薄膜（16）封孔；在一次注浆管（13）、二次注浆管（14）和钢绞线（10）组成的束状体上设置有对中支架（9）、一次注浆管（13）及二次注浆管（14）穿入对中支架（9）的内侧，钢绞线（10）绑扎在对中支架（9）外侧，使钢绞线（10）、一次注浆管（13）及二次注浆管（14）保持在锚孔24的中心位置；对中支架（9）是由直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管（11）和三条由钢筋以一定弧度弯曲制成的支架（12）构成的；导向帽（7）焊接于锚固段（3）钢绞线（10）的端部。
2.根据权利要求1所述的高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，其特征在于：张拉段（4）是指给锚索（1）施加预应力的部分，其主要组成为钢绞线（10），该段钢绞线（10）杆体上涂抹有润滑油脂（17），并在外侧包裹有波纹管（18）。
3.根据权利要求1所述的高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，其特征在于：浇筑段（5）是指锚索（1）位于建（构）筑物基础中板式结构（2）中的部分；浇筑段是由钢绞线（10）及锚具（6）构成的；锚具包括槽钢（19）、锚下垫板（20）及锚板（21），锚板（21）上设置有穿钢绞线（10）的孔洞，孔洞中放置有夹片（22），锚下垫板（20）中央有一中央孔洞（23）；将两条槽钢（19）背对设置，钢绞线（10）穿入两条槽钢19夹缝后再穿入锚下垫板（20），施加预应力以后安装锚板（21），利用夹片（22）锁定预应力。
4.根据权利要求4所述的高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造，其特征在于两条槽钢（19）与建（构）筑物基础中板式结构（2）中的配筋通过焊接的方法相连接。
5.高陡边坡坡顶建构/筑物锚筏基础构造的施工方法，其特征在于，其步骤为：
（1）制作锚索（1）：对张拉段（4）的钢绞线（10）表层均匀涂抹润滑油脂（17），之后套入波纹管（18），对波纹管（18）的端部缠绕防水胶带，以防止钢绞线（10）腐蚀；在二次注浆管（14）的注浆段钻孔，钻孔间距为500mm，每个节点钻孔4～6个，外侧包裹橡胶薄膜（16）用以封孔；将直径为60mm～80mm，长为200mm～300mm钢管（11）和三条由ϕ6钢筋以一定弧度弯曲制成的支架（12）均匀焊接于钢管（11）的外侧，即成为对中支架（9），支架（12）的拱顶到钢管（11）表面的距离一般为30mm～40mm；将钢绞线（10）、一次注浆管（13）及二次注浆管（14）利用对中支架（9）绑扎成束，一次注浆管（13）及二次注浆管（14）距钢绞线（10）端部500mm～1200mm，对中支架（9）间距为2000mm～3000mm；将长为200mm～300mm钢管（10）端头纵向切去2～4个小扇形，将钢管（10）端头焊接为尖头形，即成为为导向帽（7）；将导向帽（7）焊接于锚固段（3）钢绞线（10）的端部；
（2）放线及定位：根据设计用测量仪器进行放线，开挖基坑，再用全站仪定位锚索（1）施设位置，施工锚孔（24），锚孔（24）直径一般为120mm～200mm；
（3）施工锚固段（3）：将一次注浆管（13）和二次注浆管（14）及钢绞线（10）构成的束状体放入锚孔（24），砂浆（8）通过一次注浆管（13）注入锚孔（24）中，直到浆液从孔口溢出为止；待砂浆（8）强度达到设计值的80%时以0.4MPa～0.8MPa的压力通过二次注浆管（14）将水泥净浆注入锚孔（24）中，初次注浆结束后拔除一次注浆管（13），二次注浆结束后切除多余二次注浆管（14）并且使用砂浆（8）封堵二次注浆管（14）；
（4）按照第（1）步骤～第（3）步骤随基坑开挖依次施工锚索（1）的锚固段（3），直到基坑开挖完毕；
（5）施设槽钢（19）：对建（构）筑物基础中板式结构（2）支模，绑扎钢筋，将两条槽钢（19）与建（构）筑物基础中板式结构（2）的钢筋焊接为一体，两条槽钢（19）背对焊接，两条槽钢（19）夹缝保持50mm～100mm；
（6）施加预应力：待砂浆（8）强度达到设计值的100%时，使用液压千斤顶及锚板（20）对张拉段（4）钢绞线（10）进行张拉，施加预应力；
（7）施工浇筑段（5）：将钢绞线（10）穿入槽钢（19）夹缝，然后将钢绞线（10）穿入锚下垫板（20），最后将钢绞线（10）穿入锚板（21），将浇筑段（5）的钢绞线（10）拉直后安装夹片（22）；浇筑建（构）筑物基础中板式结构（2）的混凝土；
（8）转移预应力：待建（构）筑物基础中板式结构（2）的混凝土强度达到设计值的100%时释放液压千斤；
（9）按照第（5）步骤～第（8）步骤随建（构）筑物浇筑依次由基坑底到坑顶施工锚索（1）的张拉段（4）及浇筑段（5）。
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