錨索抗滑樁工作機(jī)理及其施工技術(shù)研究

侯士博

【摘 要】錨索抗滑樁作為一種實用的抗滑支擋結(jié)構(gòu)在工程中具有廣泛的應(yīng)用，本文分析了錨索抗滑樁的工作機(jī)理，并對抗滑樁、樁頭錨索的施工技術(shù)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】錨索；抗滑樁；工作機(jī)理；施工技術(shù)

0.引言

錨索抗滑樁是在普通懸臂式抗滑樁的頂部設(shè)置可承受預(yù)應(yīng)力的錨索，將抗滑樁由被動受力變?yōu)橹鲃邮芰?，進(jìn)而改變抗滑樁的受力，減小其內(nèi)力和變形，同時也可降低工程造價。本文主依托于工程實際，研究錨索抗滑樁的工作機(jī)理及其相應(yīng)的施工技術(shù)。

1.工程概況

本工程錨索抗滑樁全長95m，樁中心間距5m，共20根樁。1～12#樁長20m，而13～20#樁長18m。樁的截面尺寸2.0×2.5m，樁身采用C25鋼筋混凝土，護(hù)壁為0.2m厚C20混凝土。每根樁頭設(shè)2孔錨索，錨孔向外偏斜2～3°，單孔錨索設(shè)計荷載為700KN，設(shè)計孔深為22m，設(shè)計錨固段長為10m。全段抗滑樁共計樁長384m，C25鋼筋混凝土1920m3，無粘結(jié)鋼絞線880m。

2.錨索抗滑樁工作機(jī)理

抗滑樁的施工同一般樁基非常類似，都是在地層中先成孔，再放置鋼筋或型鋼，最后澆筑混凝土。成樁過程中，水泥砂漿向周圍圍巖滲透，致使樁周地層強(qiáng)度提高，樁與滑動面以下的穩(wěn)定地層咬合非常緊密。受滑坡推力作用，抗滑樁調(diào)動了超過樁寬范圍相當(dāng)大一部分地層的抗力與之共同抗滑，將滑坡推力傳遞到穩(wěn)定地層。

錨索抗滑樁中的錨索為受拉構(gòu)件，其一端錨固于巖層或地基中，另一端錨固在抗滑樁上，與抗滑樁共同維持巖土體的穩(wěn)定性。在普通抗滑樁頂部加上預(yù)應(yīng)力錨索，不僅可利用錨固作用加固邊坡，而且改變了滑樁原有的懸臂梁式受力狀態(tài)，使其變成上部鉸支、下部近似彈性支承的梁式受力結(jié)構(gòu)。由于錨索的作用，不但使抗滑樁上的彎矩峰值Mmax減小，滑面處的彎矩也相應(yīng)減小，樁的內(nèi)力將會分布更加均勻、合理。

3.抗滑樁施工技術(shù)

3.1基坑開挖

（1）放線定位：按設(shè)計圖紙放線，定樁位。

（2）開挖石方：由于抗滑樁處地層以為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r為主，開挖主要采取分段爆破開挖，每段高度以0.5～1.0m。開挖面積的范圍為設(shè)計樁徑加護(hù)壁厚度（2.2×2.7m），每米開挖石方量為5.94m3。由人工從上到下逐段進(jìn)行，同一段內(nèi)開挖次序先中間后周邊；擴(kuò)底部分采取先挖樁身立方體，再按擴(kuò)底尺寸從上到下修成擴(kuò)底形。在地下水位以下施工時，要先降水隨后方可進(jìn)行施工。

（3）測量控制：樁位軸線采取在地面設(shè)十字控制網(wǎng)、基準(zhǔn)點。安裝提升設(shè)備時，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔中心一致，以做開挖時粗略控制中心線用。

3.2澆筑護(hù)壁混凝土

（1）樁孔護(hù)壁混凝土每挖完一節(jié)，經(jīng)檢查斷面尺寸符合設(shè)計要求，立即澆筑護(hù)壁混凝土，坍落度控制在30～50mm，確?？妆诜€(wěn)定性。

（2）設(shè)置操作平臺，用來臨時放置混凝土拌合料和灌注護(hù)壁混凝土用。

（3）支設(shè)護(hù)壁模板：模板高度一般為1m。由于抗滑樁基坑圍巖不穩(wěn)定，為確?；臃€(wěn)定及基坑下作業(yè)人員的安全，護(hù)壁支護(hù)質(zhì)量的好壞特別重要。為此，在基坑開挖時，要求在開挖過程中采用工字鋼支撐擋土板進(jìn)行臨時支護(hù)，在圍巖特別惡劣的部位，還要先在基坑四周注水泥漿加固處理。護(hù)壁中心線控制，是將樁控制軸線、高程引到第一節(jié)混凝土護(hù)壁上。

（4）澆筑護(hù)壁混凝土：護(hù)壁混凝土要搗實，上下壁搭接50～75mm，護(hù)壁采用外齒或內(nèi)齒式；護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級為C20，厚度200mm，第一節(jié)混凝土護(hù)壁高出地面200mm左右，便于擋水和定位。

（5）拆除模板繼續(xù)下一段施工：護(hù)壁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后（常溫下24小時）便可拆模，再開挖下一段，然后繼續(xù)支模灌注混凝土，如此循環(huán)，直到挖至設(shè)計要求的深度。

（6）每節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后，將樁位軸線、標(biāo)高測設(shè)在護(hù)壁上口，然后用十字線對中，吊線墜向井底投設(shè)，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直度。隨之進(jìn)行修整，孔深必須以基準(zhǔn)點為依據(jù)逐根引測。保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計要求。成孔以后必須對樁身直徑，孔底標(biāo)高，樁位中心線，井壁垂直度等進(jìn)行檢測。

3.3灌注抗滑樁身混凝土

（1）核對斷面尺寸及樁底資料，放出樁底十字線。當(dāng)混凝土護(hù)壁為樁身斷面時，護(hù)壁必須清除干凈。

（2）鋼筋綁扎、機(jī)械接頭連接定位：綁扎鋼筋有兩種作法，一種是單根鋼筋放到井下定位綁扎。但井下綁扎，電焊工作量大，對工人健康不利，因此鋼筋連接均采用機(jī)械接頭。另一種是根據(jù)起吊設(shè)備和抗滑樁深整體吊裝，將鋼筋預(yù)制成每節(jié)5～7m的鋼筋籠，逐節(jié)放到井下搭接（采用機(jī)械接頭）。為防止鋼筋籠在搬運和下井過程中變形，每節(jié)鋼筋籠可增設(shè)直徑25～28mm加勁箍筋兩道或增加鋼軌，型鋼等，鋼筋籠就位后，其與護(hù)壁的間距應(yīng)以混凝土塊楔緊。

（3）灌注樁身混凝土：當(dāng)鋼筋籠定位后，以串筒漏斗將混凝土傳送至樁孔中搗固?；炷凉嗟揭还?jié)鋼筋籠外露部分40cm時，進(jìn)行下節(jié)鋼筋籠搭接電焊，經(jīng)檢查合格方可繼續(xù)灌注混凝土。如此反復(fù)循環(huán)直到灌完樁身混凝土。

4.樁頭錨索施工技術(shù)

4.1鉆孔

鉆機(jī)就位時利用地質(zhì)羅盤對傾角和方位進(jìn)行校驗，傾角誤差不得大于1°，方位角誤差不得大于2°。鉆孔采用無水鉆法，進(jìn)尺速度根據(jù)鉆機(jī)性能和巖層情況嚴(yán)格控制，防止孔道扭曲變形。在鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計要求的深度后，要穩(wěn)鉆1～2min，防止孔底“滅尖”，然后利用高壓空氣穩(wěn)壓2～3min，將孔內(nèi)沉渣吹出孔外。

4.2錨索安制

錨索采用無粘結(jié)鋼絞線，首先平整硬化出一塊長度不小于40m，寬度不小于1m的平臺進(jìn)行下料、編索，以防止污染鋼絞線。鋼絞線下料用紗輪切割機(jī)進(jìn)行，要求每根長度誤差不大于5cm，不得有機(jī)械損傷、死彎或銹坑。鋼絞線沿軸線方向每隔1.0～2.0m設(shè)置一個隔離支架，并在錨固段兩隔離支架或鋼質(zhì)承載體之間用16號鐵絲設(shè)一道緊箍環(huán)，以保證錨索保護(hù)層厚度。錨索編束應(yīng)捆扎牢固，捆扎材料不宜用鍍鋅材料。

4.3錨孔注漿

錨筋注漿使用水灰比為0.4～0.5的純水泥漿，其中若錨固段位于土質(zhì)或沙土狀強(qiáng)風(fēng)化巖中時，須采用二次高壓劈裂注漿法來提高錨固力。注漿使用活塞式泥漿進(jìn)行，注漿壓力應(yīng)保持在0.4Mpa左右，當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿將壓力保持2min左右后，方可停止注漿。當(dāng)采用二次注漿法時，高壓注漿管從鋼質(zhì)承載板中央通過，普通注漿管則可綁附于鋼質(zhì)承載板上。前后兩次注漿的時間間隔應(yīng)控制在30～40min左右，其壓力一般控制在2～5Mpa內(nèi)，持壓時間約為1min。

4.4錨索張拉

預(yù)應(yīng)力施工采用張拉力150t，最大行程200mm的穿心式千斤頂進(jìn)行。千斤頂與油泵在施工前要進(jìn)行標(biāo)定，并換算出相應(yīng)拉力時的油泵讀數(shù)。張拉時錨固端漿體強(qiáng)度不得低于設(shè)計強(qiáng)度。錨泵正式張拉前，應(yīng)取10～20%設(shè)計張拉荷載，對其張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。

錨索預(yù)應(yīng)力分5級施加，即設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%、110%。每級荷載施加后，穩(wěn)定觀測時間不小于10min。鋼索鎖定后48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。錨索張拉完成后將及時對錨頭進(jìn)行補(bǔ)漿和封錨。

5.小結(jié)

錨索抗滑樁的施工質(zhì)量影響著整個抗滑工程的安全性及經(jīng)濟(jì)性，本文從工程實際出發(fā)，對錨索抗滑樁工作機(jī)理進(jìn)行研究，并總結(jié)出抗滑樁及樁頭錨索的施工技術(shù)，研究成果可為類似工程應(yīng)用提供一定的參考價值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]毛明章，鄒先鋒.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁協(xié)同工作機(jī)理[J].地下空間工程學(xué)報，2010（6）：1551-1555.

[2]李凱玲，門玉明.錨索抗滑樁與巖土體相互作用研究[J].2006（01）：20-26.