高边坡加固防护施工技术
收稿日期:2005212203
作者简介:吴长波(19682),男,工程师,福建厦门住总建设工程监理有限公司,福建厦门 361012
吴长波
摘 要:以福建大唐宁德电厂一期无名山工程为例,从工艺流程及技术措施要点两方面,阐述了高边坡加固防护主要施工方法及技术措施,以推广高边坡加固防护施工技术。关键词:高边坡,预应力锚索,锚索中图分类号:U416.14文献标识码:A
1 工程概况
福建大唐宁德电厂厂区位于无名山脚下,厂区建设需平整场
地和坡角切方,将无名山处理成高70余米(中间部位最高处)、长230余米的人工高边坡;工程设计安全等级为一级,边坡总体稳定是通过选择合适的边坡坡度,并采取排水系统和岩石锚固等措施进行改善和满足边坡的稳定。边坡的加固采用每组荷载设计值为650kN (采用锚索6束,每2束为一“U ”型单元)的锚索,锚索的外锚头设置钢筋混凝土承载梁即地梁;锚索的外锚头采用
预制混凝土构件。地梁范围以外的坡面采用中空锚杆+网喷混凝土加固,表面喷混植草防护。
2 主要施工方法及技术措施2.1 预应力锚索2.1.1 工艺流程
测量定位→布孔→钻孔→清孔→检测→锚索组装→锚索安装 7)钢筋笼制作和安装。钢筋笼在专门的场地分节制作,每节钢筋笼均要自检后,报监理工程师检查认可,方可下钢筋笼,将钢筋笼用四根<25钢筋焊在钻架上,以防止钢筋笼下沉和上浮。
8)灌注水下混凝土。灌注时采用常规垂直导管提升法灌注水下混凝土,导管内径由<250mm 的管节组成,分节长度2.5m ,最下端一节长5.0m ,并配有1.0m ,1.5m 的调节段,接头采用装卸方便、连接牢固并带有密封圈的螺旋联法,导管在使用前必须事先进行组拼,并经过垂直度检查和漏水试验,如果发现不顺直或有漏水现象,则导管必须更换,不得使用。灌注过程中应经常用测深锤探测孔内混凝土面位置,及时调整导管埋深,同时要做好浇灌水下混凝土原始记录,在浇筑混凝土过程中要注意以下几点:a.钻孔位于淤泥层时,地质条件差,易造成缩颈现象,浇灌该层时要适当增加导管埋置深度。b.导管放入孔内,下口离孔底30cm ～50cm ,在浇灌水下混凝土过程中导管埋深宜控制在2m ～6m 之间,导管要求垂直提升,以免引起钢筋笼上浮。c.当混凝土面接近钢筋骨架底部时,为防止钢筋笼上浮,采取以下措施:管保持稍大的埋深,放慢灌注速度,以减少混凝土的冲击力。当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m ～2m 后,适当提升导管,减小导管埋置深度,增大钢筋骨架下部的埋置深度,当导管下口超过钢筋骨架底部1m 后,以正常速度灌注。当浇筑混凝土快到桩顶时,导管上口必须高出桩顶或护筒内水面不小于4m ～6m ,并增大导管埋置深度,以保证桩头混凝土质量。首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(不小于1.0m )和填充导管底部的需要,所需混凝土的数量按下式计算:
V ≥πD 2/4・(H 1+H 2)+πd 2/4・h 1。
其中,V 为灌注首批混凝土所需数量,m 3;D 为桩孔直径,m ;H 1为桩孔底至导管底端距离,一般为0.4m ;H 2为导管初次埋置深度,m;d 为导管内径,m;h 1为桩孔内混凝土达到埋置深度时,导管
内混凝土柱平衡导管外泥浆压力所需的高度,m ,即h 1=H ω・γω/γc ;
H ω为孔内泥浆的深度,m ;γω为孔内泥浆的重度,kN/m 3
;
γc 为混凝土拌合物的重度取24kN/m 3
。
9)凿除桩头。当灌注混凝土快完成时控制好桩顶标高,灌注
混凝土标高一般高出设计标高80cm ～100cm ,达到一定强度后将其凿除。
3 质量控制措施
1)提高成孔质量,防止塌孔,可采取以下方法:a.在淤泥层及
流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大比重、粘度好、胶体率高的泥浆。b.吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。c.清孔时应指定专人补水,保证钻孔内必要的水头高度。2)严格监控,保证桩孔的垂直度。措施如下:a.底座应安装水平,在钻进过程中,要随时检查转盘的水平。b.钻机的钻杆中心应与桩中心保持同一轴线。c.用检孔器对孔的垂直度进行检查,对不合格处反复扫孔,达到满足设计要求。3)采用多种手段,保证钢筋笼和导管的垂直度,杜绝导管挂笼。
4 实施效果
超长桩施工完成后,先后进行了小应变、大应变、超声波检测以及钻芯取样,检测结果全部达到规范要求,为Ⅰ类桩。实践证明以上工法用于软土地基超长钻孔桩是合理的,能够保证桩基的施工质量,可以推而广之。
Application of super long drilling pile for soft foundation
ZHAI Bi 2yun
Abstract :According to problems in construction of soft foundation by super long drilling pile ,it introduces some sim ple and effective measures to ensure construction quality of pile foundation ,which can be referred for similar engineering.K ey w ords :super long drilling pile ,soft foundation ,treatment measure ,pile pole
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第32卷第10期2006年5月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.32No.10May. 2006
→注浆→地梁施工(安装预制混凝土构件)→张拉、锁定。2.1.2
技术措施要点1)高边坡施工应边挖边加固,即开挖一级,防护一级,不得一
次开挖到底。
2)根据各工点工程立面图,按设计要求,将锚孔位置准确测放在坡面上,孔位误差不得超过50mm 。因地形等客观原因,需要调整孔位时,应征得设计单位同意后方可调整。
3)钻孔:
a.钻孔直径采用130mm ,要求钻孔采用干钻,禁止开水钻,以确保锚索施工不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。
b.锚孔下倾与水平面夹角为15°,钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的3%,在钻孔过程中需用钻孔测斜仪控制钻孔方向;为确保锚孔深度,实际钻孔深度要求不大于设计深度200mm 。
c.钻进过程中应对每个孔的地层变化、钻进状态(钻压、钻速)、地下水及一些特殊情况做现场记录,如遇地层松散、破碎时,应采用跟管钻进技术,以使钻孔完整不坍。
d.钻孔完毕后必须用高压空气(风压0.2MP ～0.4MP )将孔中岩粉及水全部清除孔外,以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度。
e.锚孔造好后,需经有关质检部门检查后,方可进行下一步工序。
f.锚孔钻进时,应做好记录,若地质条件与设计不符,及时通报有关单位,以便进行动态设计。
4)锚索组装:
锚索材料选用高强度、低松弛、无粘结的预应力钢绞线,其技
术标准为270级,直径 5)锚索的安装:锚索放入钻孔之前,需确认锚索与孔位一致,将注浆管随锚索一同放入钻孔,注浆管头部距孔底直径500mm 左右。杆体放入角度与钻孔角度保持一致,放送用力要均匀,不要左右摇摆,检查定位止浆环是否准确,损坏者必须更换,经常检查排气管是否畅通。 6)注浆:其材料采用水泥砂浆。水泥采用42.5普通硅酸盐水泥,水灰比为0.4～0.5,灰砂比为1∶1,注浆压力不小于0.6MPa ～0.8MPa ,浆体强度为M35。注浆采用孔底返浆法。 7)地梁施工(安装预制混凝土构件): 因岩质坡便于施工,地梁采用凸出岩面制作;先用M7.5砂浆略修平坡面,再安装钢筋和模板后浇筑C25混凝土(灌注混凝土前,将OVM 型号锚具中的螺旋钢筋、锚垫板固定在锚梁钢筋上,方向与钻孔方向一致,摆放平整)振捣,尤其是在钻孔周围,应仔细振捣,保证质量。 8)张拉、锁定: a.必须待钻孔内的砂浆及地梁钢筋混凝土的强度达到设计强度后,方可进行锚索预张拉。 b.张拉作业前必须对张拉机具设备进行标定。 c.锚索超张拉力为锚索设计力值的1.1倍,锚索张拉分两次进行;按中、上、下次序间隔进行第一次张拉,张拉力为预张拉力值的一半;必须待每根锚筋张拉完第一次后,再依次按中、上、下次序间隔进行第二次张拉,直到张拉吨位。 d.张拉到预张拉值后,即锁定,机械切除多余的钢绞线,严禁 电割。并应留长5cm ～10cm 的钢绞线以防滑,最后锚头涂防腐剂后用C20混凝土封堵,厚度不小于100mm 。 e.按抽检要求预留锚索组数暂不张拉锁定,待张拉检测后再锁定封闭锚固端。 2.2 中空锚杆+网喷混凝土 2.2.1 技术措施要点本工程喷射混凝土施工采用湿喷工艺,人工掌握喷头直接喷 射混凝土。采用中空注浆锚杆,锚杆直径<25,长8m ,间距按2.5m ×2.5m ,钻孔方向垂直边坡面;钢筋网<6×<8,网格150mm 。喷射混凝土作业除满足《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的有关规定外,还应增加以下技术要求: 当大面积渗水但水量不大时,在喷射混凝土前用高压风吹扫。喷混凝土由专人喷水养护,坚决实行“三不”制度,喷射混凝土厚度不够不前进;开挖、喷锚后发现的问题不解决不前进;量测结果判断不安全未经补强不前进。2.2.2 湿喷工艺流程1)喷射机械安设调整好后,先注水、通风、清除管道杂物,同 时用高压清除岩面尘埃; 2)上料保证连续性,校正好配料的输出比; 3)操作顺序:喷射时,先开外加剂,后开风,再送料,以易粘结,回弹量小,表面湿润光泽为准; 4)喷射机的工作风压严格控制在0.3MPa ～0.5MPa 范围内; 5)严格控制好喷嘴与岩面的距离和高度。喷嘴与岩面垂直。 2.3 截水沟、排水沟、泄水孔 所有水沟断面均为400mm ×600mm (沟底净宽×净深),采用M7.5浆砌片石砌筑,厚250mm 。 1)在坡顶开挖线5m ～10m 外设截水沟(坡面开挖前修建),截水沟断面为两侧1∶1坡的倒梯形; 2)坡面平台内侧排水沟,开挖下级坡面前施工,排水沟断面外壁直立,内壁同上级坡面的坡率;排水沟采用2‰的人字纵坡排水,与截水沟衔接。坡脚外2.0m 外设排水沟,排水沟为矩形断面,排水纵坡为2‰,沟顶采用铸铁箅子作盖板。截水沟和排水沟均应与电厂内主排水系统相连接; 3)根据边坡的实际情况,泄水孔应优先设置在坡面岩石裂隙发育、渗水严重的部位;坡面泄水孔为上倾5°～10°的仰孔,孔径<46mm ,孔深10m ～15m ,孔间距4m ～6m ,孔内设PVC 渗水透水管,渗水段外包双层透水土工布作为反滤层。喷射混凝土时,用废纸将泄水孔外端封堵,以免堵塞泄水孔。 2.4 锚杆挂网喷混植草 1)在喷身前对喷射面进行检查:清除开挖面的浮石、坡脚的石渣和堆积物(当边坡上溅落过柴油或其他有害物质时,对受影 响的范围内部都应进行必要的清理)后,素喷30mm 厚混凝土;安装工作平台;埋设控制喷混凝土植生厚度的标志;作业区应具有充足的照明设施;并对施工机械设备、风、水管路和水线等进行全面检查和试运行。 2)采用<22锚杆,长2.0m ,垂直岩面凿孔,孔径大于35mm ,砂浆注入后再插入锚杆,外露约100mm ;在钢丝网下(机编双扭结六边形镀锌钢丝网,网格尺寸80mm ×120mm ,钢丝直径26mm ,抗拉强度不低于380MPa )按设计距离预埋植生带(分段分片依次进行),混合料(配合比应通过现场试验选定,并应符合施 ・ 001・第32卷第10期2006年5月 山西建筑 文章编号:100926825(2006)1020101202 大直径钻孔灌注扩底桩的设计与施工要点 收稿日期:2005210227 作者简介:张品元(19582),男,工程师,杭州建工集团有限责任公司,浙江杭州 310007 侯基行(19732),男,工程师,诸暨市交通勘察设计室,浙江诸暨 311800方 董(19802),女,助工,浙江中荣建设有限公司,浙江德清 313200 张品元 侯基行 方 董 摘 要:介绍了大直径钻孔灌注扩底桩的荷载传递机理和扩底桩的设计过程,分析了反循环钻孔灌注桩的基本原理,对扩底桩的施工工艺流程和关键工序进行了探讨,以提高大直径钻孔灌注扩底桩的质量。关键词:扩底桩,反循环钻孔,荷载中图分类号:TU473.12文献标识码:A 随着经济建设的发展,各种大型建筑物不断出现,对基础承 载力的要求愈来愈高,对基础工程的设计、施工要求也愈来愈高。因此,在大直径钻孔灌注桩被广泛采用的同时,也逐步应用扩底桩基础。大直径扩底桩具有承载力高、传力直接、清底干净、施工速度快、节约造价、设备简单、施工方便等特点。对于上覆土层厚薄差异较大的地基采用大直径扩底桩更是一种理想的基础形式。扩底桩是在桩身底部即桩端持力层中,采用人工或机械方式扩大,形成桩端扩大空间,增大桩端混凝土与持力层的投影接触面积,从而相应提高桩的承载力。 1 扩底桩的设计 1.1 扩底桩的荷载传递机理 扩底桩一般属于摩擦端承桩,一般情况下桩的摩擦力先发挥 作用,随着荷载的增大,桩侧摩阻力承担荷载的比例相对减小,桩端阻力分担的比例相对增大。扩底桩的荷载传递受扩底相对直径(D/d )、桩底土相对刚度(E B /E S )、桩的相对刚度(E P /E S )和桩的长径比(1/d )等因素的影响。 通常钻孔扩底桩的极限承载力的充分发挥受桩底产生(0.25～0.3)D 的位移影响,如此大的沉降显然是一般桩基正常工作状态所不允许的。因此,可以采取桩端土预灌浆处理或强夯加固的措施,使持力层得到加固和桩端土压缩沉降预先完成,强度和刚度都得到提高[2]。 1.2 扩底桩的设计要点 1)桩基竖向承载力的确定。桩基竖向承载力的确定取决于 两个方面,即桩本身的材料强度和各土层的物理力学参数,在设计时必须二者兼顾。由于大直径扩底桩的单桩承载力设计值比较大,按照静载荷试验确定其单桩承载力比较困难。鉴于目前国内还没有出台统一的设计规范,在实际设计中,一般根据土的物理指标与承载力参数之间的关系,确定大直径扩底桩单桩竖向极限承载力标准值[4]。即: Q uk =Q sk +Q pk =u ∑ ψs q sik l i +ψp p sk A p 。 式中:Q uk ———单桩承载力标准值,kN ; Q sk ———单桩总极限侧阻力,kN ; Q pk ———单桩总极限端阻力,kN ; q sik ———桩周第i 层土的极限侧阻力标准值,kPa ;p sk ———桩端极限端阻力标准值,kPa ; L i ———第i 层土的厚度,m ,桩端处减去扩底高度h ;u ———桩身周长;A p ———桩端扩底面积; ψs ,ψp — ——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数。粘性土、粉土:ψs =1,ψp =(0.8D )1/4;砂土、碎石类土:ψs =( 0.8D )1/3 ,ψp =( 0.8D )1/3;D 为桩端扩底直径。 2)确定合理的桩距。灌注桩扩底端最小中心距除应满足一 工图纸要求,在保证喷层性能指标的前提下,尽量减少水泥和水 的用量;保水剂的掺量应通过现场试验确定)喷植分两次喷射(喷机作业应严格执行喷射机操作规程:应连续向喷射机供料;保持喷射机工作风压稳定;完成或因故中断喷射作业时,应将喷射机和输料管内的积料清除干净),下面种植层选料、掺加剂配合比应适当;草籽种类(喷混凝土植生的籽用量每1000m 2不得少于25kg ,草种宜采用狗牙根、画眉草、百喜草、混播比例7∶1∶1或根 据具体情况选定。 )应适合本地区气候和环境的美化。3)在喷混凝土植生喷射施工完成后,应有效地养护植草坡面,直到养护期终止。 3 结语 通过严格的施工控制,无名山的加固防护取得了良好的工程效果;随着国民经济的发展,高边坡加固防护技术在交通、铁道、水电、矿山等行业的应用规模将不断扩大,并展示广阔的发展前景。 Construction technology for protection and reinforcement of high slope WU Chang 2bo Abstract :Taking Wumingshan work in the first 2stage engineering of Ningde power plant in Fujian as example ,from two as pects :technology and technical measures the construction method and measures are elaborated forprotection and reinforcement of high slope in order to promote the application of this technology. K ey w ords :high slope ,prestressed anchoring cable ,anchor wire ・ 101・ 第32卷第10期2006年5月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.32No.10May. 2006下载本文
