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全长粘结抗浮锚杆施工流程和方法

414 2021-02-04 10:53:34

随着城市建设的发展,人们越来越重视地下空间的开发,地下商城、车库等设施日益增多,地下空间的用途变得越来越广泛。停车场、体育场馆、商场和大型公共建筑等大跨度空间结构,普遍存在大面积区域与地下水浮力的平衡问题;尤其是高层群体建筑都设计成纯地下结构或整体裙房,地下室埋深也逐渐加深,大部分地下结构由于受到地下水的侵蚀,抗浮问题逐渐显现。就目前情况来看,建筑行业还没有形成一个统一的关于地下水浮力的确定以及地下结构抗浮计算规则;以往的规范和操作流程都是漏洞百出,这对抗浮设计而言无疑是一大难题,截止目前,出现地下室上浮事故的工程已不在少数。以往的抗浮方法主要以压重法为主,近年来抗浮桩的应用也越来越多,但抗浮桩的裂缝控制与耐久性、抗浮桩与基础的变形协调等问题没有得到很好的解决。抗浮锚杆是一种新的抗浮手段,具有良好的地层适应性,所需作业面小,易于施工。其布置非常灵活,数量较多,锚固效率高,有利于地板均匀受力。由于其单向受力特点,抗拔力和预应力易于控制,有利于建筑结构的应力与变形协调,在许多条件下优于压重和抗浮桩方案。

岩土工程

一、常见的抗浮锚杆形式

1、全长粘结抗浮锚杆

全长粘接抗浮锚杆杆体多是大直径螺纹钢筋,通过扩大钢筋截面、涂刷防腐涂层进行防腐处理,在混凝土底板内浇筑锚杆头部,再进行简单的防水处理即可。其不施加预应力,是一种被动抗力形式,锚固力发挥作用需要较大变形。但由于其构造简单,适合土层、岩层、沙砾层等,且施工效率高、周期短,相比其它形式的抗浮锚杆造价较为经济,是目前广泛采用的一种抗浮锚杆形式。


2、普通预应力抗浮锚杆

普通预应力锚杆可施加预应力,有自由段,是一种主动抗力形式,利用钢绞线、钢筋来制作杆体,锚杆通过锚具锚固在底板上,可重复张拉锚杆。


3、压力分散型锚杆

压力分散型锚杆基于单孔复合锚杆法原理,主要将多个承载体设置在锚杆的各个方位,采用无粘结预应力钢绞线将总的锚杆力分散给每个承载体,使集中拉力转化成几个较小的压力,并分别作用在几个短的锚固段上。


二、全长粘结抗浮锚杆施工技术

1、施工流程

为确保抗浮锚杆达到设计抗拔力,应先做抗浮实验锚杆。抗浮试验锚杆成功后,才开始大规模的锚杆施工。抗浮锚杆最好在浇筑底板垫层混凝土封闭基底土层后,再开始锚杆施工,以防基底原有土层结构在水的浸泡下被破坏而降低基底土层承载力,结束锚杆施工后不会扰动锚杆,破坏其水泥固结体;并且钻机活动也不会因基底泥泞而受到限制,拖延工程进度。


2、施工方法

2.1、制作锚杆

①杆体锚筋按设计焊接和弯折,锚固长度和设计要求,并考虑与底板(筏板或承台)的锚固段长度,同时把注浆管捆绑在杆体锚筋骨架上,杆体下端比注浆管长150mm,把握好捆绑的松紧度,太松了注浆管容易掉落,太紧了不易拔出。

②杆体锚筋骨架间距1500mm(根据设计要求)装设定位器,确保骨架制作平顺,焊接牢固。杆体保护层不小于25mm,锚头锚固在底板中不小于40d(d为钢筋直径)。

③锚杆孔口上下各250~500mm长部位进行防腐处理(可涂环氧树脂);锚杆头部(按设计尺寸)出垫层处设置压浆封口钢板,尺寸不小于杆体直径。


2.2、锚孔定位

①锚杆按设计或自行统一编号,用经纬仪或全站仪测放出各施工区抗浮锚杆的孔位,用木桩或钢筋头做出标记。

②锚杆孔位允许偏差≤50mm,特殊情况经设计单位与业主单位同意后适当移位。


2.3、成孔

①岩层采用潜孔钻机配合空压缩机进行干作业成孔,成孔直径不小于130mm,注浆前保证空内干净。

②土层、沙砾层采用地质钻钻进,泥浆护壁,成孔后清水洗孔除浆。成孔完成后即下入锚杆注浆,以免时间太长塌孔。

③流塑性较大的土层、沙砾层当无法钻进成孔时,采用地质钻加钢管套管跟进钻入,进入锚杆底部后立即下锚,然后开始一次注浆,边注浆边拔套管。

④锚杆垂直度允许偏差不得超过1%,为避免钢筋底端腐蚀,根据施工要求,成孔深度应该比设计深度深200~300mm。在成孔环节,现场工作人员必须实时监控孔内返浆的情况,及时调整不合理的操作流程,确保成孔效果。同时还要详细记录每根锚杆成孔的具体细节。


2.4、清孔

清水清孔将空内沉渣排掉,待孔口返出沉渣较少、洁净的水才可以停止清孔。在这个过程中,注意把握清孔时间,否则时间太长了可能塌孔,破坏注浆质量。


2.5、下锚

①制备好锚杆后,下锚前对注浆管进行检查,确保其不堵塞、无裂痕,且接口牢固。

②根据所设计的杆体长度及现场情况,可用人工、钻机架、塔吊等将锚杆吊入孔中,安放过程中,可能会发生部件松脱或锚杆弯折、扭曲,应尽量防止此类问题出现。下锚时,如果不能将遇杆体下放到孔底,就要拔出杆体,通过钻机重新扫孔再继续下锚。

③将杆体下放到规定的孔位后,量测并记录顶部标高,保持整体平整,以免无法正常安放混凝土底板的受力钢筋,或杆体在混凝土底板中的锚固不够长。


2.6、注浆

①在锚杆施工过程中,注浆环节属于关键工序之一。对土层中的孔隙进行填充,使其构成锚固体,以免锚杆钢筋被腐蚀形成锚杆抗拔。

②注浆再通过孔底返浆法,导管两端分别连接杆体注浆管和压浆泵,正常情况下都用Φ30mm的pvc采管、胶管当作导管。施工时,最好采用42.5MPa以上的普通硅酸盐水泥和0.4~0.6的水灰比设计,同时确保浆液强度及其流动性符合设计要求。根据设计要求以及地质层情况,可选用适合的外加剂掺入浆液中。

③锚杆采用简易二次注浆,结合穿越的地质层情况,一次注浆压力参考值可为0.6~1.2MPa,二次注浆压力参考值可为1.5~2.5MPa,一次注浆4~8h后进行二次注浆。注浆过程最好一气呵成,做好全程记录,直到孔口溢出浆液就才可以根据相关规范拔出注浆管。


三、质量保证措施

1、施工前应会同业主、设计、监理、施工各方进行技术交底,认真分析抗浮实验锚杆的各项基础参数,严格按照施工方案施工。

2、严格检查进场的各种原材料,层层把关,坚决杜绝劣质材料进入施工现场。将锚杆杆体表面的膜锈、油污等清理干净,确认其没有扭曲或损伤后才可下锚。

3、注浆时,注意保持施工场地清洁、卫生,随时清理现场的沉渣、泥浆、废浆液和废水,以免其流入注浆锚孔中。

4、注浆结束后,浆体强度还未达到施工规范以前,注意避免其受到外力扰动。

5、施工过程中,应认真做好成孔以及注浆记录,并做好各个工序的检查记录。


四、结束语

对于工程建设而言,抗浮锚杆的受理比较合理,且经济实用,便于施工,因此可以作为一项既经济有科学的施工方法来处理地下建筑物抗浮问题,大量地下工程建设也充分证明了其可行性。但目前,对抗浮锚杆的设计及施工尚无专门的国家规范和标准可循,对一些环节和细部的问题处理还需进一步完善和统一。如抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水体系的薄弱部位、对抗浮锚杆的的耐久性也缺乏可靠的技术控制等等。随着抗浮锚杆越来越多的应用在众多工程实践中,我们可以预见抗浮锚杆技术会逐步得到完善和提高。