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预应力锚具在地铁明挖支撑体系中的应用

预应力锚具在地铁明挖支撑体系中的应用

作者:xt    来源:未知    发布时间:2019-03-08 19:54    浏览量:

  随着城市地铁工程的规模化建设和岩土锚固技术的不断发展,预应力锚索支撑体系在地铁车站主体围护结构中得到广泛应用,新技术受地质条件的复杂性、围护结构的强度、整体稳定性和变形的影响较大,因此对施工工艺和技术上对锚固的质量要求高。预应力锚具厂家提醒大家由于预应力锚索支撑体系具有隐蔽性,且预应力锚索的施工工艺还处于探索中,预应力锚索加固机理、锚固体系与围岩的相互作用有待研究,因此制订合理的施工工艺和施工技术控制手段,有助于提高锚索锚固效果和施工安全。本文以中铁九局施工的沈阳市地铁一号线黎明文化宫车站排桩预应力锚索支撑体系为例,对支撑体系预应力锚索加固结构、施工技术及施工工艺等进行研究与探讨。

1支撑体系预应力锚索作用机理分析

  预应力粘结式预应力锚具有结构简单、施工方便的特点。在深基坑开挖支撑防护体系中应用广泛。锚固段内锚索荷载依靠锚固段预应力钢绞线与浆体相接触界面上的粘结应力,由锚固段渐进式的往下传递,荷载作用时在锚固段上部浆体中拉应力集中,并沿深度方向衰减。在预应力锚索中设置一定长度的自由段,岩体对锚固段的锚固力通过自由段传递到腰梁及防护桩上并实现受力平衡。粘结式锚索用于支撑体系一方面由于预应力作用,使钻孔桩与锚固段间的土体结构呈密实压缩状态,保持挡护土体的整体性,另一方面由于锚索施加的预应力作用改变了破裂面土体的应力状态,从而保证开挖基坑边坡土体的自稳能力。

2地铁明挖支撑体系设计

1工程概况

  预应力锚具厂家提醒大家黎明文化宫站为沈阳市地铁一号线终点站,车站里程为DK21+712~DK21+863,主体结构全长150.40m,顶板覆土约3.6m,车站围护结构采用排桩、锚索支撑体系。黎明文化宫站地貌为浑河高漫滩及古河道,自东向西沿轴线穿越浑河冲洪积扇,表层第四系地层广泛发育,沉积韵律较为明显,厚度较大。地层由西向东颗粒逐渐变粗,黏性土层逐渐变薄。地层结构由人工填筑层厚0.50~1.0m、黄褐色粉质黏土**厚为3.70m,中砂、粗砂、砾砂**厚为17.50m。

2预应力锚索构造

 

  预应力锚具厂家提醒大家预应力锚索采用拉力集中型粘结式预应力锚索体系,锚索由锚固段、自由段和紧固头三部分构成,紧固头由腰梁、钢垫板和锚具组成。锚索长度包括锚固段、自由段、张拉段三部分。

  锚固段长度主要考虑地质条件等因素对锚固力的影响而确定,在理论计算和经验类比的基础上,确定锚固段长度分别为9.0m和12.0m,自由段长度采用6m。锚索自由段是拉力集中型锚索的满负荷段,通过抗滑力分析确定锚固路径**有效的布置方向为沿水平方向下倾15°~25°之间,锚孔直径为Ф150mm。锚索采用高强度低松弛预应力7Ф5钢丝组成的直径为15.2mm钢绞线,强度为1860MPa。

3预应力锚索布设及设计参数

  地铁站明挖按开挖深度的不同,按高程划分为设置三道和四道锚索两种形式,共计1386根锚索。其中三道锚索形式:在同一纵断面间距3.4m,横向间距2.4m,纵断面共设置3道,每根锚索长为15m,自由段6m,锚固段9m。**道锚索为2束,预应力为20kN,轴力为32kN;第二道锚索为3束,预应力为80kN,轴力为190kN;第三道锚索为2束,预应力为25kN,轴力为80.6kN。四道锚索形式:在同一纵断面在间距为3.2m,横向间距为2.4m,纵断面共设置4道,每道锚索均为5束,每根锚索长为18m,自由段6m,锚固段12m。**道锚索预应力为40kN,轴力为67.1kN;第二道锚索预应力为120kN,轴力为224.1kN;第三道锚索预应力为240kN,轴力为521.5kN;第四道锚索预应力为50kN,轴力为99.5kN。具体详见图2。

4围护承载钻孔桩布设

  车站开挖深度为11.2~14.2m,排桩采用直径800mm及1000mm、间距为1200mm的旋挖钻孔桩,桩长分别为15.0m和19.0m,桩址分别插入圆砾和砾砂地层中,排桩入土深度分别为6.0m和7.0m,排桩采用C25钢筋混凝土作为围护结构的支撑体系。

5腰梁构造

  腰梁是锚索向钻孔桩传递荷载和锚固的载体,其设计承载力与锚索的**荷载相匹配,并满足应力集中的要求。锚垫块采用钢锚垫块,腰梁采用双I22b工字钢。

3施工工艺

1锚索施工流程

  遵循“分段分层、由上而下、先锚固、后开挖”的原则进行锚索施工及基坑开挖。开挖土方至每道腰梁位置后,进行相对应锚索钻孔、注浆、安装钢腰梁、张拉机具锚固施工。

2锚索施工工艺流程

  预应力锚具厂家提醒大家预应力锚索施工由锚孔、束体、注浆、腰梁及张拉五个基本组成构件,在锚索支护体系中有机组合成为一体。施工顺序为施钻锚固孔、制作束体并将其放入锚固孔、固定束体下端、进行注浆、安装腰梁及钢锚垫板、张拉及锁定,使束体产生预应力与腰梁、钻孔桩连接成整体。

 

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