抗浮錨桿設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制

 抗浮錨桿設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制

　　摘要:由于施工便捷且造價(jià)低廉，建筑物抗浮普遍采用抗浮錨桿進(jìn)行處理。本文闡述了如何從設(shè)計(jì)和施工方面來(lái)控制抗浮錨桿的質(zhì)量，以滿足規(guī)范和工程要求，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析和探討。

　　關(guān)鍵詞:抗浮錨桿,抗拔承載力

　　1引言

　　隨著城市高樓大廈的興建，埋置于地下的車庫(kù)、人防工程逐漸增多，建筑物的基礎(chǔ)采用抗浮設(shè)計(jì)普遍存在。建筑物抗浮一般有三種方法：第一種是配重法；第二種是“排”的方法；第三種是“抗”的方法。由于抗浮錨桿施工便捷且造價(jià)低廉，目前普遍采用抗浮錨桿進(jìn)行抗浮處理。抗浮錨桿工作原理是利用其所能承受或提供的拉拔力大小，以滿足建（構(gòu)）筑物的抗拔荷載要求。

　　2抗浮錨桿設(shè)計(jì)

　　2.1適用的規(guī)范

　　抗浮錨桿的設(shè)計(jì)沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范條文，可參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002》中“巖石錨桿基礎(chǔ)”部分以及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2002》。

　　2.2抗浮錨桿設(shè)計(jì)順序和內(nèi)容

　　首先根據(jù)巖土勘察報(bào)告和建筑物形式，按阿基米德定律(荷載-浮力)×抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)(一般取1.3)÷單根錨桿的抗撥承載力=n(錨桿根數(shù))。錨桿抗撥承載力按GB50330-2002相關(guān)條文進(jìn)行估算和設(shè)計(jì)（錨桿抗拔承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定），具體順序和內(nèi)容為：①計(jì)算錨筋（或預(yù)應(yīng)力鋼鉸線）截面面積（m2），式中—工程重要性系數(shù)；—錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值；—錨筋抗拉工作條件系數(shù)，永久性錨桿取0.69；—錨筋或預(yù)應(yīng)力鋼鉸線拉力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa）；②確定錨桿錨固段長(zhǎng)度（m），式中—錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值；—錨固體與地層粘結(jié)工作條件系數(shù)，對(duì)永久性錨桿取1.00；D—錨固體直徑（m）；—錨固體與地層粘結(jié)強(qiáng)度特征值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定；注漿材料和工藝；③確定錨桿自由段長(zhǎng)度和錨桿總長(zhǎng)；④土體或者巖體的強(qiáng)度驗(yàn)算；⑤外錨頭及防腐等構(gòu)造設(shè)計(jì)，以及預(yù)應(yīng)力錨桿張拉值和鎖定值確定。

　　2.3抗浮錨桿的布置方式

　　通常，抗浮錨桿的布置方式有集中點(diǎn)狀、集中線狀、面狀均勻布置三種形式，其中集中點(diǎn)狀布置推薦用于堅(jiān)硬巖，集中線狀布置推薦用于堅(jiān)硬巖與較硬巖，面狀均勻布置推薦用于所有情況。

　　2.4關(guān)鍵性技術(shù)要求

　　2.4.1抗浮設(shè)計(jì)水位

　　抗浮設(shè)計(jì)水位的確定應(yīng)合理可靠，準(zhǔn)確的確定場(chǎng)地的地下水位是抗浮設(shè)計(jì)是否成功的前提。一般做法是，按施工期間的進(jìn)度來(lái)考慮，如果在一年內(nèi)上部結(jié)構(gòu)能做起來(lái)，荷載>浮力，這時(shí)僅考慮近5年來(lái)，一個(gè)水文年的最高水位；若荷載<浮力，是一個(gè)永久作用，按1/50年一遇水位設(shè)計(jì)，特殊的建筑物按1/100一遇水位。

　　2.4.2群錨作用

　　錨桿抗拔承載力特征值現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)由于一般為單根錨桿加載，未考慮錨桿間距影響。按《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ71-2004第8.6節(jié)規(guī)定，如果抗浮錨桿間距不滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，要考慮群錨作用的影響，一般按0.8折減。

　　2.4.3抗浮錨桿防水

　　抗浮錨桿防水更是一個(gè)大問(wèn)題，要錨入堅(jiān)硬巖土層為好。灌漿強(qiáng)度最好與地下室砼強(qiáng)度在一個(gè)等級(jí)上，并且應(yīng)加入微膨脹劑，防止形成地下水的通道。錨桿鋼筋會(huì)穿過(guò)底板外防水，錨桿鋼筋應(yīng)有防水措施。

　　3施工質(zhì)量控制

　　3.1鉆孔施工工藝

　　根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)、成孔地質(zhì)條件和以往成功的工程經(jīng)驗(yàn)，基本可確定錨桿鉆孔成孔工藝。

　　(1)地質(zhì)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔工藝

　　利用地質(zhì)鉆機(jī)，通過(guò)泵送人工配置的優(yōu)質(zhì)泥漿，利用組合的正反循環(huán)系統(tǒng)，使所造的鉆孔壁在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不坍塌。但施工的難點(diǎn)是在砂層、卵（礫）石層等復(fù)雜土層中成孔，由于砂層和卵（礫）石層無(wú)膠結(jié)性，在回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的攪動(dòng)下產(chǎn)生動(dòng)水壓力而形成流砂，砂層部位垮孔嚴(yán)重。同時(shí)卵（礫）石層鉆進(jìn)時(shí)不是被鉆碎，而是被鉆頭擠裂或擠開(kāi)，當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深起鉆后，鉆孔空間又被垮坍的流砂及滾動(dòng)的卵（礫）石回填，采用濃泥漿和水泥漿也無(wú)法護(hù)孔。這時(shí)可采用套管護(hù)壁，如先用三翼合金尖鉆頭泥漿鉆穿砂層后，井口下入套管，再改用小二級(jí)三翼合金尖鉆頭鉆穿圓礫層后，換用活門合金鉆頭干鉆撈取圓礫石�；铋T撈碴鉆頭為下部鉆孔的順利成孔起到了保證作用。

　　(2)泥漿配比設(shè)計(jì)

　　成孔工藝中最重要的是泥漿的配比，根據(jù)實(shí)際情況，在鉆孔前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要做好配比試驗(yàn)。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，采用類似工程使用的鉆孔泥漿配比。泥漿配比設(shè)計(jì)是確定泥漿各組分在泥漿中所占比例的過(guò)程，目的在于使所配泥漿的性能符合鉆進(jìn)的需要。因此，泥漿的性能設(shè)計(jì)須經(jīng)初選—應(yīng)用—改性—再應(yīng)用，直至基本達(dá)到要求這樣一個(gè)過(guò)程。

　　3.2注漿

　　3.2.1配合比實(shí)驗(yàn)

　　為了提高漿體的早期強(qiáng)度，可以考慮加入適量的外摻劑，起到早強(qiáng)和膨脹的作用。在做配合比實(shí)驗(yàn)時(shí)，同時(shí)做摻加外加劑和不摻加外加劑的兩組水泥漿的配合比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較之后，根據(jù)實(shí)際需要再?zèng)Q定水泥漿是否摻加外加劑。

　　3.3.2埋入式注漿

　　在砂、卵（礫）石層注漿，考慮到起拔套管將引起砂礫層垮坍回填鉆孔而無(wú)法下入注漿管，只有將插入式注漿改為埋入式注漿，即將注漿管綁扎鋼筋桿體上，成孔后，將綁扎注漿桿體事先插入鉆孔內(nèi)，為防止起拔套管后，坍垮的砂礫堵塞注漿管底口。綁扎前，要在注漿管的底管下部(約1m長(zhǎng)左右)的周側(cè)用電鉆鉆入30@300的出漿孔，以保證被砂、卵（礫）石層埋住的注漿管能順利出漿。

　　3.3.3二次注漿

　　為了提高注漿效果和質(zhì)量，待一次注漿體初凝強(qiáng)度達(dá)5.0MPa后，即可用高壓注漿管進(jìn)行二次高壓注漿，注漿材料采用純水泥漿(水灰比為0.45～0.5)。錨固段注漿采用孔底返漿法，將注漿管插入到距孔底50cm處，用壓漿泵將水泥漿通入注漿管注入孔底，水泥漿則由孔眼處擠出并沖破第一次注漿體。二次注漿時(shí)間、壓力、注漿量等工藝參數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)確定。

　　3.3錨桿基本試驗(yàn)

　　(1)基本試驗(yàn)錨桿，用作基本試驗(yàn)的錨桿參數(shù)、材料及施工工藝和工程錨桿相同。

　　(2)加力總量為0.8fptk或破壞。

　　(3)加載要求：加載宜按設(shè)計(jì)荷載的：初級(jí)加載0.1Afptk，以后為1/10～1/15Afptk，循

　　環(huán)加載依次進(jìn)行，直至達(dá)到0.8fptk或破壞。

　　(4)根據(jù)試驗(yàn)中得出的荷載、位移值繪制P～S曲線，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)及施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　4工程案例分析

　　4.1案例1

　　1.工程概況

　　擬建某酒店主樓11層，附樓5層，設(shè)置二層地下室。該建筑物地基基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁型采用φ500PHC靜壓管樁�，F(xiàn)因建筑物北側(cè)地下車庫(kù)部分的抗浮設(shè)計(jì)不能滿足地下室抗浮的要求，導(dǎo)致該側(cè)地下室底板、基礎(chǔ)等出現(xiàn)不同程度的破壞。

　　2.地下室抗浮設(shè)計(jì)方案

　　設(shè)計(jì)擬采用加設(shè)抗浮錨索的方法對(duì)已有地下室進(jìn)行加固以滿足地下室抗浮的要求。

　�、贋榱嗽黾踊�礎(chǔ)的抗浮能力，在地下室承臺(tái)周邊及底板布置預(yù)應(yīng)力抗浮錨索。

　�、谠诘叵率抑苓吪c原基坑支護(hù)樁之間澆搗素混凝土，對(duì)地下室外墻與原基坑支護(hù)樁作有效連接（采用設(shè)置拉結(jié)鋼筋等方法），以利用支護(hù)樁的抗拔力，達(dá)到增強(qiáng)地下室抗浮能力的目的。                                                                  

　　3.質(zhì)量控制

　�、馘^鉆孔式預(yù)應(yīng)力錨索孔徑為φ168；

　�、阱^索注漿采用兩次注漿工藝；

　　③錨桿注漿采用純水泥漿，水灰比0.4:1，水泥采用P.o42.5R硅酸鹽水泥；

　�、苠^索抗拔力檢驗(yàn)，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位選定錨索總數(shù)的10%進(jìn)行錨索驗(yàn)收試驗(yàn)。

　　4.2案例2

　　以某已建游泳池為例，該游泳池是一個(gè)50m×25m的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，最深處離地面2.5米，最淺處離地面1.1m，游泳池底板厚度為0.3m。由于當(dāng)時(shí)水文資料不全，加上沒(méi)有作好基坑的排水措施。施工期間，地表水滲入基坑內(nèi)，致使地下水位高度超過(guò)設(shè)計(jì)的地下水位高度，游泳池的過(guò)渡區(qū)及深水區(qū)的底板有上浮的可能。

　　游泳池抗浮分整體抗浮穩(wěn)定及局部抗浮穩(wěn)定。該工程為局部抗浮控制，即池中部抗浮穩(wěn)定控制。游泳池中部抗浮穩(wěn)定力為底板自重，即（以單位面積進(jìn)行計(jì)算）0.3×2.5+0.1×2.3=0.98（t/m2）�？垢∷�位按照常規(guī)方法應(yīng)為池外地面，考慮池外地面已硬化，且設(shè)有排水溝，故建議抗浮水位設(shè)于-0.20米標(biāo)高。淺水區(qū)最小浮力為1.1t/m2，最大浮力為1.4+0.4-0.2=1.6（t/m2）；深水區(qū)最大浮力為2.5+0.4-0.2=2.7（t/m2），浮力均大于底板自重（0.98t/m2），故全池范圍均應(yīng)采取抗浮措施。         　參考文獻(xiàn)

　　[1]GB50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S]

　　[2]GB50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]