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深基础抗浮锚杆桩的施工工艺及质量控制
发布日期:2017-10-19 23:45
深基础抗浮锚杆桩的施工工艺及质量控制
 
[摘  要]随着城市建设的高速发展,大量带有地下室的高层建筑物、地下车库、下沉式广场以及地铁、地下商场等地下建构筑物对地下空间的利用不断向深度发展。 当建筑物地下室的自重及覆土不能抵消地下水产生的浮力时,通过设置垂直抗浮锚杆,可以消除地下水浮力产生的不利影响,保证地下室的稳定和安全。 阐述了如何在施工中控制抗浮锚杆的质量,以满足规范和工程技术要求,并具体结合施工中的质量控制点进行了分析和探讨。
[关键词]抗浮锚杆;施工工艺;质量控制
 
      在地下土层含水丰富的沿海、滨海城市等,由地下水水浮力所造成的建筑物、构筑物等上部结构发生倾斜、倒塌的事故屡屡出现,使得抗浮问题日益突出。 促使工程界对地下水所产生的浮力对建构筑物的影响引起了足够的重视,对地下水浮力的处理也提上了日程。 由于抗浮锚杆施工便捷且造价低廉,建构筑物抗浮普遍采用抗浮锚杆进行处理,在我国深基础 ,地下室中应用广泛。
 
1 抗浮锚杆概述
      抗浮锚杆,也叫抗浮桩,是建筑工程地下结构抗浮措施的一种。抗浮锚杆不同于一般的基础桩,有其自身的独特性能,与一般基础桩的最大区别在于:基础桩通常为抗压桩,桩体承受建筑荷载压力,受力自桩顶向桩底传递,桩体受力大小随着建筑荷载的变化而变化;而抗浮桩则为抗拔桩体承受拉力,普通抗浮桩受力也是自桩顶向桩底传递,桩体受力大小随着地下水位的变化而变化,但两者受力机制恰好相反。
抗 浮 锚 杆 的 布置方式与试用情况。通常,抗浮锚杆的布置方式有集中点状、集中线状、面状均匀布置三种形式,其中集 中 点 状 布 置 推 荐用于坚硬岩,集中线状 布 置 推 荐 用 于 坚硬岩与较硬岩,面状均 匀 布 置 推 荐 用 于所有情况。
 
2 抗浮锚杆施工工艺
2.1 施工前期准备
      整平场地: 测量放样基础需做抗浮处理的范围,在原地面用挖掘机和推土机等机械进行场地平整,清除地表种植土、垃圾土,平整施工场地。
2.2 施工工艺流程图

2.3 锚杆孔位测量
      平整场地后,对锚杆桩中心位置进行准确放样,将所要钻孔的桩位用红油漆画圆涂匀,使钻孔时标志醒目,又不易损毁。
2.4 钻机就位
      抗浮锚杆桩施工的第一道工序就是将钻机安置在测设的桩位上,使钻头(潜孔锤)对准桩位。

2.5 钻孔
      为了确保从开钻起到灌浆完成全过程保持成孔形状,不发生塌孔事故,应根据地质条件、设计要求、现场情况等,选择合适的成孔方法和相应的钻孔机具。
      成孔机械有三大类:①冲击式钻机。 靠气动冲凿成孔,适用于砂卵石、砾石地层。 ②旋转式钻机。靠钻具旋转切削钻进成孔。有地下水时,可用泥浆护壁或加套管成孔;无地下水则可用螺旋钻杆直接排土成孔。旋转式钻机可用于各种地层,是用得较多的钻机,但钻进速度较慢。 ③旋转冲击式钻机。兼有旋转切削和冲击粉碎的优点,效率高,速度快,配上各种钻具套管等装置,适用于各种硬软土层。针对不同的土层,可选用翼型、十字型、管型、螺旋型或牙轮钻头。为加强锚杆的承载力,在成孔的锚固段应该进行局 部扩孔,办法有机械扩孔、射水扩孔和爆炸扩孔。
      液压锚杆钻机钻进时应避免钻机的剧烈振动,跳动及钻杆摆动,确保钻机垂直、匀速下钻。 注意成孔深度是否满足设计要求,可适当增加孔深,但不宜超过设计深度的 1%。
2.6 锚杆钢筋加工
      抗浮锚杆是地下室岩层受拉力的关键部件。 故应采用强度高、延伸率大、疲劳强度高、稳定性好的材料。 钢筋束加工时,应将对焊连接接头位置错开,避免出现在同一截面的 3 根钢筋间隔每隔2m 设一长 5cm 直径为 22 的短钢筋头,将三根钢筋与之焊接,以免出现并筋现象。
2.7 安放锚杆
      安放锚杆用铁丝将注浆管与钢筋束绑扎牢固,绑扎点每 2m一个。 非锚固端预留 20~40cm 以方便注浆。 为防止土壤对锚杆的腐蚀,锚杆应进行防腐处理,或用抗腐蚀的特殊钢制作锚杆。
      锚杆成孔后, 应即用汽车吊将加工好的钢筋束放到钻孔内。 安放钢筋时,应保持钢筋束竖直不弯曲。 为保障钢筋安防及时,在成孔即将结束时,汽车吊可先将钢筋束吊起等待安放。
2.8 回填砾石
      取粒径0.5~2mm 的瓜米石,将其从锚杆孔口 ,缓慢倒下,回填砾石时应做到边回填边缓慢摇动锚杆,使砾石充分到达孔底并填满空洞至设计标高,确保锚杆的强度与质量。
2.9 制备水泥浆
      成孔工艺中最重要的是水泥浆的配比。 注浆材料采用纯水泥浆。 根据实际情况,在钻孔前在实验室内要做好配比试验。 根据以往的工程经验, 采用类似工程使用的钻孔水泥浆液配比 。浆液配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程,目的在于使所配浆液的性能能否保证锚杆强度的需要。因此,泥浆的性能设计须经初选—应用—改性—再应用,直至基本达到要求这样一个过程。(在长期工程经验中水灰比一般取0.45~0.5)
2.10 孔底低压注浆
      孔底低压注浆常以0.4MPa~1.0MPa 的施工压力,使用 2O~30 的塑料管或胶管作为注浆管,使浆液由孔底向外返推直至孔口。孔底低压注浆的压力一部分是由浆液的重力及浆液与孔壁间的粘滞力产生,如压力不足可采用封堵孔口的方法如塞入水泥袋、粘土捣实等,需要较大压力时可采用止浆塞以提高压力。
 
3 施工质量控制
3.1 检测原材料
      对水泥、砾石、钢筋抗拉强度、锚杆体部件性能等进行检测、试验,其中水泥、钢筋必须有出场合格证。
3.2 检查钻孔
      成孔后,孔径、排距、孔深等是否符合设计要求,孔斜率不应大于1.5%,钻孔终点偏差不应大于 10cm,实际孔位要有记录。
3.3 检查注浆设备
      首先重点检查压力表。每两班次校正一次,不合格的禁用,严格按设计压力值注浆。其次是要求注浆管路畅通,使用前作耐压、射水试验。
3.4 检查浆液配合比
      所用水泥浆,水灰比要按设计规定 ,不得随意更改 ,要保证水泥质量,定期对水泥进行过筛试验 ,其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%,禁止使用受潮,过期的水泥。
3.5 检查注浆质量
      为了提高注浆效果和质量, 注浆管一定要安装至孔底 25~50cm 左右,让水泥浆自下往上返浆 ,孔口溢浆后缓慢提升灌浆管,待一次注浆完毕后。 可进行二次注浆(也称回浆),锚固段注浆采用孔底返浆法,将注浆管的 “枪头 ”插入塑料管内 ,用压浆泵将水泥浆通入注浆管注入孔底,水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体使注浆量更加饱和, 充分 。 二次注浆时间 、压力、注浆量等工艺参数可通过试验确定 ,有时需要反复补浆 ,直至孔口浆体饱满无空洞。
3.6 抗浮锚杆防水
      抗浮锚杆防水是一个大问题,要锚入坚硬岩土层为好。 灌浆强度最好与地下室砼强度在一个等级上,并且应加入微膨胀剂,防止形成地下水的通道。 锚杆钢筋会穿过底板外防水,锚杆钢筋应有防水措施。
3.7 拉拔试验
      抗浮锚杆养护28 天龄期后,应选取总桩数的 1%作拉拔试验。 根据具体设计的不同情况,每一种情况的组数至少取 3 组,每组锚杆数不得少于3 根;验收试验锚杆数量不得小于总锚杆数量的5%,且不应小于 6 根,看其设计杆体长度的锚杆拉拔力是否达到设计要求。
 
4 结束语
      目前建筑工程中采用的锚杆多为水平倾斜型锚杆,所适用的标准为《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22:90)倾斜角为15°~45°,随着锚杆施工工艺的成熟和工程本身的需要 ,锚杆也在逐步向抗浮的方向发展。 因其施工便捷且造价低廉,在我国超深基础,地下室中应用极为广泛。但其在施工中水泥浆流失浪费较多,会造成一定范围的施工环境污染,且水泥浆配合比掌控不当易对锚杆强度和质量造成影响。故在今后的施工与研究中应积极需找新材料、新工艺和新技术,加强抗浮锚杆桩的质量控制,减少施工中对环境的污染,确保施工质量,走绿色环保,可持续发展道路。
 
参考文献:
[1] CECS22:90土层锚杆设计与施工规范.
[2]梁炯鋆,等,锚固与注浆技术手册,中国电力出版社,1999.
[3]江正荣,地基与基础工程施工禁忌手册,机械工业出版社,2006.1.
[4]程良奎,等,岩土锚固,中国建筑工业出版社,2003.
 

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