超高层深基坑支护中应用玻纤锚杆技术的可行性分析

超高层深基坑支护中应用玻纤锚杆技术的可行性分析

云浮市第二建筑工程有限公司广东云浮527300

摘要:我国经济发展以来,城市化进程不断加快,土地利用率逐渐提升,高层建筑越来越多,对地下空间也进行了较好的利用,使深基坑质量不断增加。但是,由于我国地层区域较为复杂,并且理论研究相对落后,导致基坑工程事故频发,致使生命财产安全受到较大威胁。这就需要对深基坑实施过程中进行有效的支护,为了提高深基坑支护效果,将玻纤锚索技术应用在高层建筑基坑支护中,能够在较大程度上提升设计过程中的抗拔力,且可避免土体受到破坏,这对深基坑支护施工质量的提升具有较大的促进作用。

关键词:玻纤锚杆技术;高层建筑;基坑支护;应用

前言

我国经济发展加快了城市化改革步伐,由于城市人口数量的不断增加,在一定程度上增加了土地使用率,为了将土地资源利用率达到最大,对地下空间进行了有效的开发,在此过程中首先需要进行深基坑工程建设。但是,由于深基坑在支护的过程中存在一定的安全性,需要在支护采用有效的技术,其中玻纤锚杆技术能够充分提升土体稳定性与强度,并且还可有效节约工程材料,最大程度上促进整个基坑支护质量的提升,尤其对与宽度较大的基坑,使用此种锚索效果最优,在深基坑支护中有较为广泛的应用。

1.工程概况

本文以我国某地项目为例,该项目总建筑面积为31.6万平方米,地面以上建设2栋高层建筑,每栋均为45层,其建筑面积为22万平方米,楼高为283米。地下基坑南北向长度为168m,东西宽为98m[1]。基坑土主要以砂、卵石以及粘土为主,其含水层厚度为6.5m。

2.锚杆概述与分类

锚杆主要是有锚具、锚固体以及杆体构成,其中锚固体在土层中,锚杆受力部分是在锚孔中心是杆体中,杆体承受力通过拉杆周边的握裹力传递到水泥砂浆中,再通过摩阻力向周边土层中传递。

在深基坑支护的过程中,锚杆在其中扮演着较为重要的角色,需要从不同角度对其进行分类,主要体现在以下几个方面:(1)根据工作年限能够把锚杆分为永久性锚杆与临时性锚杆,其中临时性锚杆与永久性锚杆相比使用年限相对较短;(2)根据钻孔工艺将其分为扩孔锚杆、普通钻孔锚杆以及旋转式钻孔锚杆;(3)根据工作机理分为被动型锚杆与主动性锚杆;(4)根据预应力施加将其分为预应力锚杆与应力锚杆两种。锚杆若出现位移,会起到一定的支护作用,但是应确保位移大小,位移不能过大只有这样才能有效确保基坑的安全性与稳定性。为了降低土体位移,需要把锚杆在挡土结构中进行有效的固定,这就与土层之间产生一定的应力,这也是预应力锚杆,从另一个方面来说,预应力锚杆也可以叫做主动锚杆,非预应力锚杆为被动锚杆,具体区别体现在表1中[2];(5)锚固段内疆土受力状态,主要分为压力型锚杆与拉力型锚杆,其中拉力型锚杆主要是通过锚固段杆体与讲题接触面中的剪刀从锚固段顶端向锚固段底端传递,但是在锚固段工作时易出现张拉裂缝。压力型锚杆主要是通过粘接钢绞线对锚固段灌浆分离,并且在此基础上通过锚杆底端承载体把荷载向锚杆底端承载体。

3玻纤锚杆性质与受力情况

玻纤锚杆性质:轻质高强相对密度为1.5-2.0,与碳钢拉伸强度相似,强度较高,广泛应用在航空、火箭以及宇宙飞行器中,其环氧FRP的拉伸、弯曲以及压缩强度等高于400Mpa。具有一定耐腐蚀性,能够有效抵抗大气、水以及油类中。该材料还具有较高的绝缘性,是制造绝缘体的较好材料。

4.玻纤锚杆技术在超高层建筑基坑支护中的应用

4.1施工准备

在对超高层建筑基坑支护施工之前,首先需要检查设备与锚杆原材料的性能指标,以此使施工材料符合施工要求;如果在施工区域内出现不同程度的裂缝、空洞以及地下渗流等应对孔壁实施不透水性能试验,主要是预防施工过程中浆液流失;施工现场材料的堆放应与基坑保持一定的距离,一般情况下需要与基坑最低保持在6m的距离,主要是因避免材料在对基坑周围地表产生不同程度的负荷并传递到基坑边缘,导致基坑失去一定的稳定性;因锚杆钻孔在进行施工的过程中极易出现流泥、流砂情况,所以需要与地下水情况与排水量大小进行排水沟的有效设置,这在较大程度上能够确保施工的安全性与稳定性。

4.2锚杆施工

4.2.1钻孔施工

在进行钻孔的过程中,需要遵循以下几个方面:(1)钻机安放到制定位置后,需要确保运行期间的平稳性,并且在此基础上使钻杆与立轴保持在同一轴线上且倾角保持一致;(2)在钻进过程中需要使用到专业的工具,一般情况下应使用普通钻探探头与管材系列,其设备应选择扩大透锚索钻机YGL-100型,在易坍塌土层中使用缸套管;(3)在钻进前,操作人员应对钻进参数进行全面掌握,并在此基础上确保一定的钻进速度,以此使锚固段形成圆柱形扩大头,以此增加土体与锚固体之间的接触面,从而提升两者之间的摩阻力,这在较大程度上能够避免孔内发生事故。在钻孔时,应严格控制孔径与倾角,其中倾角应保持在25-35度。

4.2.2清孔

在施工的过程中,如果土层中的含沙量相对较大,会出现上层土体由于受到搅动呈现流塑状态,出现垮孔、埋钻等情况,所以在碎石较多的杂填土中应采取套管护壁。但是,在粘性土层中,需要在钻进期间采用泥浆护壁技术,这就需要对泥浆之间的比重进行有效的控制,一般情况下泥浆比重应控制在1.10-1.20。终孔之后需要是哟定泥浆泵打泥浆进行有效的清孔,以此将泥浆含量进行有效降低,一般情况下泥浆含量降低至3%后才能够进行提钻。在对锚杆进行安放之前应先清理土屑与岩粉。

4.2.3锚索安放

锚索安放主要表现在以下几个方面:(1)在进行锚索设计的过程中,需要根据设计要求来完成,为了确保锚索能够在钻孔中心位置,需要将隔离架安装在锚索杆中,在感脚线中每隔一定距离设置一个隔离架,一般情况下隔离架之间的距离保持在1.5m;(2)钢绞线应当平直,并进行油锈的去除。杆体自由段需要使用的塑料布进行有效的包扎,并且与锚固体连接部位使用的铅丝绑扎;(3)在对锚杆杆体进行安放的过程中,需要严格避免杆体的扭曲,其中注浆管需要放入到孔内,管端与孔底之间的距离保持在1m的距离,同时杆体角度与钻孔倾角确保一致,以此确保杆体在钻孔中心;(4)如果出现孔壁坍塌的情况,应当重新进行清孔与透孔,直到锚索顺利进入[3]。

4.3灌浆

注浆过程尤为重要,需要从以下几个方面入手:(1)注浆材料的选择需要有设计要求来确定,一般情况下水灰的比例选择为0.45的纯水泥浆,还可使用外加剂混合使用;(2)浆液在使用之前需要均匀搅拌、过滤,并且在凝固之前使用完,同时注浆管路需要保持随时通畅;(3)常压注浆采用砂浆泵,使浆液由浆管输送至孔底,再反出到孔口,待庭器官停止排气的情况下,停止注浆。若浆液初凝之后,需要对浆液进行有效的补充,浆液量应当大于计算量;(4)在进行注浆的情况下,需要在灌注的过程中将浆管拔出,但是需要确保管口不能高于浆面,在注浆期间需要随时活动注浆管,若浆液溢出孔口应全部拔出;(5)在将钢套管拔出的过程中,需要注意锚索钢绞线不能被带出,若被带出需要将钢套管重新插入再拔出;(6)注浆完成后,需要清理的钢绞线,并将其完好保存。

4.4张拉

在进行张拉前,需要确保锚头台座中的承压面平整,并在此基础上与锚杆轴线保持一定的垂直状态,还应对张拉设实施有效的标定。在张拉的过程中,应保证注浆体与混凝土台座的抗压强度值符合相关规定(GB50010《混凝土结构设计规范》规定:混凝土立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体标准试件,在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)。需要根据设计张拉顺序,这在较大程度上能够有效避免对临近产生不同程度的影响。张拉后需要在该拉力值上停留一定时间,一般情况下保持15分钟,再进行卸荷,最后对其进行锁定工作。

5.常见问题与解决方法

5.1锚杆头漏水

出现锚杆头漏水的主要是因灌注期间孔口没有进行有效的封闭,并且的在此基础上张拉锁定的过程中,注浆体、孔壁地层出现变形导致裂缝。为此,需要采取有效的方法对此进行封堵,待基坑稳定之后对其进行彻底处理,一般情况下首先把漏水通道凿开使用砂浆预埋两条注浆管进行引水[4]。

5.2应力松弛

锚杆出现应力松弛的主要原因是周围土体受力,土体出现流变后出现一定的移动,深层基坑出现应力松弛的主要原因包括自由段设计相对较短,在土方开完后出现负摩阻效应,致使应力松弛。对与此种情况需要在锚具安装的过程中将凹槽以免对准锚头,以此确保千斤顶压力能够向锚头与台座进行有效的传递。

6施工难点及注意事项

在施工过程中有一些施工难点,需要施工者重视。首先,在施工期间应观察坑外水位与锚杆孔口位置的差距,对开孔后水压力进行有效预判,以此进行应急方法的制定。因锚杆在水位以下,在外套管与孔壁间及时填充滤网材料,可涌水但不可大量涌砂。其次,锚杆孔穿越的地层主要为卵砾石和中细砂层,在满水状态下施工扰动相互影响极易发生坍塌或窜浆,导致浆液流失形不成有效注浆体,施工时采用跳孔施工,尽量减少相互间的扰动。最后,一次注浆管(兼作二次注浆)与三次劈裂注浆管均从定位器中心穿过,一次注浆管与定位器临时固定,以能随杆体入孔为宜。但三次劈裂注浆管必须与杆体绑扎牢固,确保深入孔内的深度及位置。

7.结语

综上所述,纤锚杆技术在高层建筑深基坑支护中有较好的应用效果,有较好的加固作用,由此可以看出,纤锚杆技术在深基坑支护工程中具有较高的实用性,并且在此基础上还具有较高的可靠性。此外,此种锚索与普通锚索相比,实现了对基坑的有效加固,能够有效提高周边建筑物的安全性,并且锚索孔数量也相对降低,以此使地下连续墙具有较高的整体性。

参考文献

[1]崔宇鹏,简文星,谭宏大,等.玻璃纤维树脂强化锚杆在锚固工程中的握裹力[J].科学技术与工程,2017(14):251-255.

[2]吴平,秦琳,费广清.玻璃纤维筋抗浮锚杆在某工程中抗拔试验研究与应用[J].安徽建筑,2017(4):255-256.

[3]徐龙帅,倪万魁,刘魁,等.高压旋喷锚杆在黄土深基坑支护中的模拟研究[J].水利与建筑工程学报,2017(5):134-139.

[4]李岗.煤矿锚杆支护技术应用与发展[J].内蒙古煤炭经济,2017(9):28-28.

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