摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與施工措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。

　　關(guān)鍵詞:抗浮錨桿,設(shè)計(jì),施工

　　Abstract: combining with practical engineering, the fe asibility of design and construction measures was briefly discussed in this paper.

　　Keywords: fe asibility, design, construction

　　中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,地下車庫(kù)、地下商場(chǎng)等城市地下空間的開發(fā)利用較為普遍。在建筑工程中,當(dāng)由于自重?zé)o法平衡地下水的浮力或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿足抗浮計(jì)算要求時(shí),應(yīng)采取必要的抗浮措施。抗浮錨桿因其造價(jià)低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。但多數(shù)工程都是應(yīng)用于巖石層或粘土層這種地質(zhì)條件單一的地層中,主要還是參照《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(CECS22:1990)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。

　　1 工程概況

　　某城市廣場(chǎng)占地16萬(wàn)m2,為地下一層,地上三層框架結(jié)構(gòu),總建筑面積46萬(wàn)m2,地下室建筑面積達(dá)14萬(wàn)m2。擬建場(chǎng)區(qū)地形較平坦,地貌類型單一,地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為粘土與砂礫層相間的地層,層序清晰。第四系厚度較大。除第①層素填土外,各土層地基承載力特征值自上而下總體呈增高趨勢(shì),屬中等~低壓縮性土;無(wú)軟弱土層或特殊性土。下覆基巖為中生界白堊系陸相沉積泥質(zhì)粉砂巖,巖石強(qiáng)風(fēng)化帶厚度較小,屬極軟巖,巖體的基本質(zhì)量等級(jí)一般為Ⅴ級(jí)。勘察中未發(fā)現(xiàn)掩埋式?jīng)_溝、土洞、暗濱等不良地質(zhì)作用。地基的穩(wěn)定性和工程性質(zhì)良好。

　　地層分布如下:

　　第①層素填土層、第⑤層中粗砂層、第⑦1層粉質(zhì)粘土層此三層土層已開挖,其土層條件略去。第⑦層為粉質(zhì)粘土,廣泛分布于場(chǎng)區(qū)。層厚0.80 m~9.00 m,層底標(biāo)高1.47 m~8.82 m。第⑨層為粗礫砂,廣泛分布于場(chǎng)區(qū),層厚0.50m~6.30 m,層頂標(biāo)高-0.03 m~5.71 m。第⑾層為粘土,廣泛分布于場(chǎng)區(qū),層厚5.20 m~14.60 m,層底標(biāo)高-10.75 m~-3.43 m。第⑿層為粗礫砂,廣泛分布于場(chǎng)區(qū),層厚1.40m~5.80 m,層頂標(biāo)高-11.80 m~-6.78 m。

　　場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙承壓水,含水層主要為第⑨層粗礫砂和第⑿層中砂,第⑦層粉質(zhì)粘土和第⑾層粘土形成穩(wěn)定的隔水層。施工期間,場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高在6.8 m左右,歷史最高水位標(biāo)高約為10.50 m。

　　2 抗浮錨桿的設(shè)計(jì)

　　2.1抗浮方案選擇

　　本工程柱網(wǎng)基本為8 m間距,業(yè)主要求需設(shè)計(jì)抗浮措施的底板板厚僅350 mm,底標(biāo)高為7.0 m。基本位于第⑨層粗礫砂層上200 mm~400 mm處。如采用配重法,不但會(huì)大量增加混凝土方量,且需要開挖至富含水的第⑨層粗礫砂層,施工前還要增加必要的止水措施。若采用錨柱法,需在底板中加暗梁以增加剛度,也會(huì)遇到需增加止水措施的問(wèn)題。

　　故本工程抗浮宜采取小噸位錨桿,在底板上小間距均勻布置,局部地方適當(dāng)增減。此方案既可降低底板的加筋費(fèi)用,又可減少因個(gè)別錨桿失效而造成的局部破壞。由于不增加挖方,基本不會(huì)挖至粗礫砂層,可不增加止水措施,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

　　2.2初步設(shè)計(jì)方案

　　綜合比較土層與砂礫層相關(guān)參數(shù),設(shè)計(jì)錨桿間距為2 m×2 m,單根錨桿抗拔承載力設(shè)計(jì)值Nt=100 kN,設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為9 m,其中自由段長(zhǎng)為1.0 m,錨固段長(zhǎng)度為8.0 m,錨固在第⑦層粉質(zhì)粘土層,第⑨層粗礫砂層和第⑾層粘土層。錨桿錨孔直徑D=130 mm,錨筋1Φ25。錨桿鋼筋采用HRB335鋼筋。注漿材料采用水灰比為0.40~0.45的純水泥漿,水泥采用普通硅酸鹽32.5級(jí)水泥。為控制錨桿變形,采用二次高壓劈裂注漿工藝,注漿壓力不小于2.5MPa。

　　2.3試驗(yàn)錨桿

　　現(xiàn)場(chǎng)于2010年1月25日根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)施工了3根試驗(yàn)錨桿,并于2010年3月2日委托本市勘察測(cè)繪研究院檢測(cè)中心對(duì)3根試驗(yàn)錨桿進(jìn)行了抗拔試驗(yàn),以提供土層抗浮錨桿抗拔承載力特征值。錨桿及檢測(cè)點(diǎn)平面位置如圖1。其中,A號(hào)試驗(yàn)錨桿的Q~S曲線如圖2。試驗(yàn)錨桿成果如表1。

　　試驗(yàn)成果表明:試驗(yàn)錨桿在上拔力240 kN時(shí),經(jīng)驗(yàn)算已達(dá)到鋼筋屈服值。錨桿的極限承載力為210 kN,承載力特征值為105 kN。錨桿極限承載力荷載時(shí)對(duì)應(yīng)上拔變形量是0.715 mm~1.538 mm;抗拔承載力特征值荷載時(shí),對(duì)應(yīng)上拔變形量是0.365mm~0.465 mm。錨桿上拔荷載210 kN時(shí)的彈性位移均小于1/2錨桿長(zhǎng)度的理論彈性值。

　　試驗(yàn)結(jié)論為:錨桿的抗拔極限承載力可按210kN使用;抗拔承載力特征值可按100 kN使用。根據(jù)試驗(yàn)錨桿的試驗(yàn)結(jié)果的結(jié)論,本工程抗浮錨桿的設(shè)計(jì)要求可滿足抗浮要求,現(xiàn)場(chǎng)可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抗浮錨桿的全面施工。

　　3 抗浮錨桿的施工

　　3.1施工工藝安排

　　對(duì)于錨桿施工來(lái)說(shuō),本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜,粘土與粗礫砂相間分布且地下水較為豐富,造成施工中鉆孔工藝和防止塌孔成為難題。按通常方式,需采用鋼套筒防止塌孔,在不同地層換用不同鉆機(jī),這兩項(xiàng)措施都將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度,增加工程造價(jià)。

　　綜合比較后,本工程成孔采用GXY-1型鉆機(jī)成孔,此型號(hào)地質(zhì)鉆機(jī)帶有小型組合牙輪可鉆破砂、卵石地層,利用組合的正反循環(huán)系統(tǒng),將破碎的小顆粒砂卵石帶出孔底。護(hù)壁則采用水泥漿跟進(jìn)鉆機(jī)成孔護(hù)壁,根據(jù)不同地層及地下水位的情況,采用相適應(yīng)的水泥漿,能較好地保證成孔孔壁穩(wěn)定。

　　由于底板開挖面與地下水位及富含水的粗礫砂層僅200 mm~400 mm的空間,為防止對(duì)地基土的擾動(dòng),錨桿施工安排在底板墊層施工之后。在底板區(qū)域外另設(shè)集水井,收集和排放錨桿施工的泥漿。

　　3.2施工工藝

　　3.3鉆孔

　　(1)安裝錨孔鉆機(jī)、調(diào)平、調(diào)立、穩(wěn)固;導(dǎo)桿或立軸與鉆桿傾角一致,并在同一軸線上。

　　(2)錨桿水平方向孔距誤差不應(yīng)大于50 mm,垂直方向孔距誤差不應(yīng)大于100 mm;錨桿孔深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,也不宜大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的1%。

　　(3)粘土地層選用導(dǎo)式三翼鉆頭正循環(huán)清水鉆進(jìn),礫砂地層選用組合牙輪鉆頭;在鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)采用水泥漿進(jìn)行護(hù)壁。

　　(4)錨孔鉆進(jìn)經(jīng)常檢查鉆頭尺寸,保證鉆孔孔徑。

　　3.4洗孔

　　(1)成孔后,將聯(lián)接空壓機(jī)的洗井管置入孔內(nèi),由上往下,再由下往上反復(fù)沖洗,同時(shí)不斷補(bǔ)充水泥漿,使比重不大于1.05,沉渣不大于30 cm。

　　(2)做好孔口維護(hù),防止泥漿流入孔內(nèi)。

　　3.5錨桿組裝與安放

　　(1)錨桿放入鉆孔之前,應(yīng)檢查錨桿質(zhì)量,確保錨桿組裝滿足設(shè)計(jì)要求。

　　(2)安放錨桿時(shí),應(yīng)防止桿體扭壓、彎曲,注漿管宜隨錨桿一同放入鉆孔,注漿管頭部距孔底宜為50mm~100 mm。在錨桿錨固段上用Φ6.5盤條焊上導(dǎo)向支架,以保證錨桿居中,使錨桿在各個(gè)方向均有足夠的保護(hù)層。

　　(3)錨桿插入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于錨桿長(zhǎng)度的95%,錨桿安放后不得隨意敲擊,不得懸掛重物。

　　3.6注漿

　　注漿是錨桿施工中一道重要工序,直接決定施工質(zhì)量。

　　(1)漿液配制:水灰比:0.4~0.5,水泥:P.O.32.5。

　　(2)水泥漿攪拌均勻,具有可靠性,低沁漿性。

　　(3)注漿前先泵送清水至孔口返水以疏通管路,再采用常壓泵送方法注漿,注漿前不得拔出注漿管,以保證錨桿底端注漿充實(shí)。

　　(4)注漿采用孔底注漿方式,分兩次進(jìn)行,第一次以1 MPa的注漿壓力注漿,材料為水灰比0.4~0.5∶1的純水泥漿,水泥應(yīng)選用P.O.32.5水泥,注漿自孔底向孔口溢出純水泥漿為止。

　　(5)第二次為高壓注漿,注漿壓力不小于3MPa,材料為水灰比0.5∶1的純水泥漿,在第一次注漿完成后2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行,直至孔內(nèi)漿液飽滿為止。注漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于20MPa。

　　(6)注漿管:注漿管采用壁厚為3.5 mm的1寸硬白塑料管,以使其在注漿壓力達(dá)到3 MPa時(shí)也不至于發(fā)生爆管現(xiàn)象。

　　(7)注意事項(xiàng):施工中注漿液應(yīng)攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完,并采取防護(hù)措施,嚴(yán)防石塊、雜物墜入漿液中。注漿管隨錨桿一同下入鉆孔,注漿管頭部距孔底50 mm~100 mm,角度與桿體保持一致,垂直于地面。

　　3.7補(bǔ)漿

　　待孔內(nèi)素漿初凝后,開動(dòng)注漿泵先用清水沖洗孔內(nèi)泥漿,再用上述方法注漿,直至孔內(nèi)漿液飽滿。

　　3.8試塊制作

　　除見證取樣外,每天或每20根錨桿做3組試塊,規(guī)格70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm,取28 d抗壓強(qiáng)度值;基本試驗(yàn)則取同等養(yǎng)護(hù)條件下試塊強(qiáng)度。

　　4 工程效果

　　本工程的抗浮錨桿施工自2010年3月5日~2010年4月1日,現(xiàn)場(chǎng)于2010年3月26日~2010年4月13日委托本市勘察測(cè)繪研究院檢測(cè)中心對(duì)抗浮錨桿進(jìn)行檢測(cè),以評(píng)價(jià)土層錨桿抗拔承載力,共檢測(cè)錨桿26根,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的錨桿由甲方、監(jiān)理隨機(jī)抽選。

　　抗拔試驗(yàn)成果表明:所檢測(cè)的26根錨桿,最大上拔力為140 kN時(shí),對(duì)應(yīng)變形量是1.205 mm~5.125 mm;在設(shè)計(jì)承載力特征值90 kN時(shí),對(duì)應(yīng)上拔變形量是0.482 mm~2.728 mm。典型抗拔試驗(yàn)曲線如圖4。

　　檢測(cè)結(jié)論:通過(guò)對(duì)檢測(cè)26根錨桿抗拔試驗(yàn)資料綜合分析,本工程土層抗浮錨桿承載力滿足設(shè)計(jì)承載力特征值Nt=90 kN的使用要求。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　(1)采用小間距抗浮錨桿,可以經(jīng)濟(jì)地解決工程抗浮問(wèn)題。但在錨桿設(shè)計(jì)時(shí),要綜合考慮錨桿與底板的共同作用。當(dāng)?shù)装遢^薄時(shí),需兼顧底板的抗裂要求,控制錨桿的位移。

　　(2)由于不必?fù)Q機(jī)也不必增加套管護(hù)壁,采用GXY-1型鉆機(jī)綜合利用導(dǎo)式三翼鉆頭和組合牙輪鉆頭成孔,并結(jié)合不同配比水泥漿護(hù)壁的施工工藝,在本工程復(fù)雜地質(zhì)條件下是切實(shí)可行且十分經(jīng)濟(jì)的方式。

　　(3)錨桿施工安排在墊層完工后進(jìn)行,雖會(huì)增加泥漿處理的難度,但對(duì)于錨桿的施工質(zhì)量和地基土體的保護(hù)都相當(dāng)有利。

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