謝勁松

(廈門(mén)思總建設(shè)有限公司 福建廈門(mén) 361000)

0 引言

如何實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，環(huán)保的工程施工是建筑行業(yè)的一個(gè)重要課題。本文介紹的自鎖抗浮錨桿工藝，具有節(jié)材節(jié)能、揚(yáng)塵少等特點(diǎn)，更符合建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向。利用桿底帶自鎖裝置的擴(kuò)大頭機(jī)械咬合力來(lái)錨固，抗浮能力更強(qiáng)更可靠。本文重點(diǎn)介紹了自鎖抗浮錨桿的施工工藝、質(zhì)量保證措施和錨桿的防腐措施。

1 自鎖式抗浮錨桿應(yīng)用背景與技術(shù)特點(diǎn)

隨著城市用地日趨緊張，地下空間的開(kāi)發(fā)利用已成我國(guó)大城市必選之路。相較而言，抗浮錨桿具有布置靈活、施工簡(jiǎn)便、效率高以及造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，與常用的抗拔樁相比，抗浮錨桿的密度通常更大一些，對(duì)底板的作用更接近于面狀均勻布置，底板受力也均勻，更有利于底板的防裂抗?jié)B且配筋量較低，綜合成本也更低。

和普通抗浮錨桿比，該工程采用的自鎖抗浮錨桿單根抗拔力更大，綜合成本更低，可靠性更強(qiáng)。其技術(shù)特點(diǎn)及兩者區(qū)別如下。

普通抗浮錨桿做法是用鉆機(jī)鉆直孔，然后插入鋼筋，灌注水泥灌漿料，主要依靠錨固體與基巖的粘結(jié)力以及漿料與鋼筋的裹握力來(lái)提供錨固力。入巖的有效錨固長(zhǎng)度越大，錨固力就越大。該錨固力經(jīng)漿體傳遞再通過(guò)錨筋拉力為底板提供抗浮力。

自鎖抗浮錨桿是在普通錨桿基礎(chǔ)上，在孔底用特制的擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)成圓錐體擴(kuò)大頭，然后將底部裝有鎖頭的錨筋插入孔內(nèi)，鎖頭由錐體和活動(dòng)脹套構(gòu)成，軸向加壓使脹套張開(kāi)，與擴(kuò)孔錐面貼緊，利用擴(kuò)孔基巖對(duì)鎖頭的機(jī)械咬合力大大增加了錨固力。入巖深度相同時(shí)，單根抗拔力較普通抗浮錨桿增大很多。由于機(jī)械錨固本身就比較可靠，且擴(kuò)孔基巖對(duì)鎖頭下壓的咬合力是直接通過(guò)錨筋拉力傳至底板的，故整體可靠性也更強(qiáng)。自鎖錨筋組成構(gòu)件如圖1所示。

圖1 自鎖錨筋組成構(gòu)件

因此，該地下工程采用了自鎖抗浮錨桿作為抗浮措施。

2 工程與地質(zhì)概況

工程概況：華祥苑茶業(yè)貿(mào)易中心工程位于廈門(mén)市思明區(qū)，地上23層，地下3～4層，屬框筒結(jié)構(gòu)，純地下室采用抗拔錨桿抗浮，承臺(tái)底板頂標(biāo)高-15.4m。

地質(zhì)概況：根據(jù)地勘報(bào)告，從上到下地質(zhì)分層為：殘積礫質(zhì)粘性土、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。常年地下水位較高，約為-2.8m。

抗浮錨桿設(shè)計(jì)概況：

該工程錨桿為垂直向自鎖抗浮錨桿，安裝在地下室底板部位，面狀分布。抗浮錨桿局部平面圖如圖2所示。

錨桿軸向抗拔承載力特征值為400kN，極限值為800kN；錨桿成孔直徑為110，錨筋采用1Φ32高強(qiáng)度精軋螺紋鋼，強(qiáng)度等級(jí)為PSB1080型；設(shè)計(jì)選用中風(fēng)化層作為基巖，基巖深1m～12m；錨桿進(jìn)入基巖長(zhǎng)度應(yīng)≥3m；錨桿有效長(zhǎng)度約4m～15m；共1050根。

按設(shè)計(jì)要求，錨桿施工中鉆至設(shè)計(jì)孔深時(shí)要改用專(zhuān)用擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔，要對(duì)底部擴(kuò)大鎖頭加壓使其張開(kāi)與基巖咬合；注漿時(shí)采用導(dǎo)管從底部注入ICG-I型無(wú)機(jī)灌漿料。抗浮錨桿施工詳圖如圖2所示。

圖3 抗拔錨桿詳圖

3 主要施工工藝

3.1 主要施工工藝流程

底板砼墊層→定位放線(xiàn)→鉆孔、擴(kuò)孔→清孔→錨桿制作與植入→ 張開(kāi)鎖頭脹套→ 注漿與補(bǔ)漿→養(yǎng)護(hù)→鋼墊板、螺母→抗拔試驗(yàn)→下道工序施工。

3.2 測(cè)量放線(xiàn)

根據(jù)控制點(diǎn)和錨桿平面布置圖進(jìn)行錨桿測(cè)放，并作孔位放點(diǎn)標(biāo)記。測(cè)放過(guò)程中作好記錄，檢查無(wú)誤，確?？孜坏臏?zhǔn)確，錨桿定位偏差不宜大于20 mm。

(1)樁位采用全站儀放樣。測(cè)量?jī)x器應(yīng)通過(guò)有資格的檢驗(yàn)單位進(jìn)行有效標(biāo)定，并在有效使用期間內(nèi)。采用“雙測(cè)制”，并經(jīng)過(guò)監(jiān)理或業(yè)主復(fù)檢驗(yàn)收。

(2)設(shè)置不受打樁影響的水準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)， 放樣前要認(rèn)真復(fù)核、保護(hù)并經(jīng)常檢查，防止點(diǎn)位受損或其他原因造成的精度下降。

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位圖，按施工順序?qū)吨鹨痪幪?hào)，依樁號(hào)對(duì)應(yīng)的軸線(xiàn)，按要求放樣樁位，并在打樁前進(jìn)行復(fù)核。

3.3 鉆孔及底部擴(kuò)孔

為符合節(jié)能環(huán)保和進(jìn)度要求，選用反循環(huán)氣動(dòng)潛孔鉆車(chē)鉆孔。其最大的優(yōu)點(diǎn)是：排渣斷面小，上返風(fēng)速高，排渣干凈，不重復(fù)碎巖，鉆進(jìn)效率高，鉆頭壽命長(zhǎng)，節(jié)約供風(fēng)量，減少了功率消耗；鉆機(jī)車(chē)載，移機(jī)速度快；氣流末端裝有旋流除塵裝置，減少粉塵對(duì)環(huán)境和人員、設(shè)備的危害；氣流排渣從鉆桿中心走，不會(huì)沖擊孔壁，塌孔風(fēng)險(xiǎn)小，鉆孔質(zhì)量較有保證。

鉆車(chē)主要功能組件如圖4所示。

該工程屬干孔作業(yè)，鉆孔入中風(fēng)化巖達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，停止鉆孔，退出鉆桿，改用擴(kuò)孔鉆頭在孔底部進(jìn)行擴(kuò)孔施工；鉆孔施工時(shí)，應(yīng)保持桿身垂直，偏斜率不大于2%；成孔后用高壓空氣吹凈殘?jiān)?，廢渣及時(shí)清運(yùn)。

注意要點(diǎn)：

施工中鉆機(jī)就位要求符合規(guī)范規(guī)程，保證水平、周正、穩(wěn)固、安全、可靠，確保施工中不發(fā)生偏移、移動(dòng)等，其偏差不超過(guò)規(guī)程要求。

鉆進(jìn)作業(yè)前應(yīng)仔細(xì)檢查供氣管路連接是否牢固，鉆機(jī)是否穩(wěn)固水平，潛孔錘活塞運(yùn)動(dòng)是否靈活。鉆進(jìn)中應(yīng)嚴(yán)格按鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)操作，不能盲目追求進(jìn)尺以防孔內(nèi)事故發(fā)生，要隨時(shí)注意觀察氣壓表，如發(fā)生氣壓急劇變化，應(yīng)立即提鉆，查明原因；鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常注意鉆孔錘沖擊響聲，如發(fā)現(xiàn)沖擊頻率變低或不穩(wěn)定，則潛孔錘異常，應(yīng)立即提鉆處理；停風(fēng)時(shí)應(yīng)緩慢關(guān)閉送風(fēng)閥，防止倒吸堵管；下管時(shí)應(yīng)邊回轉(zhuǎn)邊下放，當(dāng)鉆具接近孔底時(shí)應(yīng)放慢速度。

3.4 清孔

錨桿孔終孔后，利用高壓空氣將擴(kuò)孔處沉渣排出，直至孔內(nèi)沉渣厚度小于20mm，必要時(shí)注漿前要進(jìn)行二次清孔，將孔內(nèi)沉渣和積水清理干凈。

3.5 錨桿制作與安放

抗浮錨桿制作如圖5所示。

圖5 抗浮錨桿制作圖

錨桿鋼筋采用1Φ32高強(qiáng)度精軋螺紋鋼強(qiáng)度等級(jí)為PSB1080型。

鋼筋在制作前必須平直，不得有局部彎曲。安放時(shí)要平穩(wěn)、垂直下入孔內(nèi)，嚴(yán)禁強(qiáng)行插入孔內(nèi)，若因砼沉淀或沉渣等因素放不下去，必須用潛孔錘進(jìn)行二次掃孔、清孔，防止鋼筋在孔內(nèi)傾斜、彎折。

3.6 張開(kāi)鎖頭脹套

在孔內(nèi)植入自鎖抗浮錨桿，并保證桿身垂直度，在錨桿鋼筋上套上加壓鋼套管，對(duì)抗浮錨桿擴(kuò)大鎖頭脹套進(jìn)行加壓，使擴(kuò)大鎖頭張大，在孔底形成正錐型擴(kuò)大頭。

3.7 注漿與補(bǔ)漿

檢查抗浮錨桿安裝質(zhì)量、安裝深度、垂直度、擴(kuò)孔處的沉渣、孔徑、孔高。確定合格后，進(jìn)行注漿作業(yè)。按試驗(yàn)室出具的配合比調(diào)制注漿料。通過(guò)伸到孔底的注漿管注漿，注漿管端頭到孔底距離宜為50mm～100mm。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：排出的漿液濃度與灌入的漿液濃度相同，且不含氣泡時(shí)為止。第一次灌漿要求漿液表面升到地面為止,間隔5min左右觀察一次，如孔內(nèi)漿液面下降至低于地面10cm時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌漿，直至漿液表面穩(wěn)定，不再下降。

灌漿作業(yè)結(jié)束后，保持自鎖抗浮錨桿桿頭不被碰動(dòng)，作業(yè)區(qū)域附近禁止擾動(dòng)。

3.8 鋼墊板、螺母安裝

錨具由承壓板(墊板)和螺帽組成，必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所要求的品種、規(guī)格、尺寸及標(biāo)高位置進(jìn)行錨具安裝。

采用水平儀及鋼卷尺測(cè)量出錨板所安裝的位置，并用油漆在錨桿鋼筋上做好標(biāo)記。將承壓板與螺帽焊接后再一并擰至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并保證螺帽外端露出不少于3個(gè)鋼筋螺牙。

3.9 抗拔試驗(yàn)

待錨固體注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，方可進(jìn)行錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)。

按設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)數(shù)量不低于錨桿總數(shù)5%且不得少于5根。

錨桿驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下一道工序。

4 防腐措施

任何永久性結(jié)構(gòu)都必須考慮其耐久性，抗浮錨桿也不例外。由于該工程僅采用1根高強(qiáng)鋼筋作為錨桿桿體，受力鋼筋總截面面積較小，能提供的備用腐蝕量相當(dāng)有限。當(dāng)鋼筋受到腐蝕，直徑損失10%時(shí)，截面面積及承載拉力約損失19%(根據(jù)圓面積計(jì)算公式)，所以必須把防腐工作作為質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

金屬受力構(gòu)件上涂環(huán)氧粘合料能起到十分好的防腐作用，且施工簡(jiǎn)便。涂膜環(huán)氧樹(shù)脂層的方案成本低，受益率高。富有成功經(jīng)驗(yàn)的丹麥MT財(cái)團(tuán)也選擇了這個(gè)方案，他們?cè)谥乃苟嘭悹柼卮蠛{東面航道隧道襯砌的防腐，就采用了在鋼筋上涂環(huán)氧粘合料的方法。

永久性錨桿應(yīng)采取雙層防腐，該工程在涂覆環(huán)氧樹(shù)脂的基礎(chǔ)上，全長(zhǎng)增設(shè)了波形護(hù)套管，在錨桿鋼筋與波形防護(hù)管間的空隙內(nèi)則充填水泥漿。

鋼桿一定要居中，在護(hù)套管上加裝對(duì)中定位器(支架)，每1m～2m安裝一個(gè)，使鋼桿的保護(hù)層厚度得到有效保證，從而錨桿耐久性進(jìn)一步提高。支架安裝如圖6所示。

圖6 支架安裝圖

5 擴(kuò)大頭質(zhì)量保證措施

與普通錨桿不同，自鎖抗浮錨桿的抗拔力較大部分由擴(kuò)大頭提供，因此必須把擴(kuò)大頭的施工質(zhì)量作為質(zhì)量控制要點(diǎn)。

當(dāng)錨桿受到上拔力時(shí)，錨桿錨固端鎖頭受巖石錐面的圍壓自鎖不能滑出。圍壓作用力合力作用于錨桿擴(kuò)大頭中心處，如果鎖頭未居中，易造成受力不均而失效破壞，所以必須保證鎖頭居中安裝。每1m～2m安裝一個(gè)對(duì)中支架，首道支架距離擴(kuò)大頭頂部不超過(guò)200mm，確保錨桿桿體和鎖頭居中不跑偏，為保證擴(kuò)大頭的有效高度，可適當(dāng)超鉆100mm，底部擴(kuò)孔時(shí)，擴(kuò)孔鉆頭上提100mm再開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)擴(kuò)孔，這樣即使沉渣無(wú)法清干凈也能有效保證擴(kuò)大頭高度。

通過(guò)上述措施，擴(kuò)大頭的整體質(zhì)量得到有效保證。

6 入巖深度保證措施

如果入巖深度不足，容易造成圍巖沖切破壞，錨桿失效。

為保證錨桿入巖深度，鉆孔深度可根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，再利用樁架上的高度標(biāo)志進(jìn)行控制。潛孔錘進(jìn)入巖石層時(shí)，鉆機(jī)聲響會(huì)變化，進(jìn)尺也會(huì)變慢，可以借此控制入巖深度。兩種方法同時(shí)采用(雙控)，保證入巖深度符合設(shè)計(jì)要求。

7 其他質(zhì)量保證措施

(1)目前這種新型抗浮錨桿尚屬于新工藝，因此施工前，應(yīng)先做工藝試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，確保施工質(zhì)量滿(mǎn)足要求。

(2) 防偏孔措施：開(kāi)孔時(shí)要采取慢速?zèng)_擊，沖鉆過(guò)程中采用勻速慢進(jìn)，遇阻力大時(shí)潛孔錘向上提升，提升距離約0.30m～0.50m，再次鉆進(jìn)。 鉆進(jìn)過(guò)程中禁止移動(dòng)鉆機(jī)，要保持機(jī)架的穩(wěn)定。

(3)防斜措施：孔淺時(shí)加接鉆鋌，孔深時(shí)加接扶正器。嚴(yán)格按規(guī)定的技術(shù)參數(shù)操作，每次下鉆時(shí)應(yīng)先送風(fēng)，待鉆頭沖出小孔再輕壓回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)風(fēng)化層或破碎帶時(shí)適當(dāng)降低鉆壓，確保鉆孔垂直度。要及時(shí)測(cè)斜，如發(fā)現(xiàn)偏斜過(guò)大應(yīng)及時(shí)采取措施糾正。

8 經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比

(1)在設(shè)計(jì)試樁階段，取有代表性18#錨桿進(jìn)行試樁，該錨桿實(shí)際長(zhǎng)度8m，入巖深度3m，符合設(shè)計(jì)要求，其它做法完全按設(shè)計(jì)施工。根據(jù)抗拔實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其抗拔承載力特征值480kN，極限值960kN。為獲得對(duì)比數(shù)據(jù)，在旁邊施工1根普通抗浮錨桿(取名為A#)，除了無(wú)擴(kuò)孔、不帶自鎖鎖頭外，其它做法完全同18#錨桿，實(shí)際長(zhǎng)度8m，入巖深度3m。根據(jù)抗拔實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其抗拔承載力特征值320kN，極限值640kN。

(2)技術(shù)參數(shù)對(duì)比：相同條件下，18#自鎖抗浮錨桿比A#錨桿抗拔承載力提高50%。

(3)單樁成本分析：A#錨桿成本：鉆孔費(fèi)=55×8m=440元，錨筋制安費(fèi)=112×8m=896元，注漿費(fèi)=57×8m=456元；防腐及其它輔助費(fèi)=22×8m=176元；合計(jì)1968元。

18#錨桿成本：A#錨桿成本1968元+擴(kuò)孔成本65元+自鎖頭制作安裝費(fèi)90元；合計(jì)2123元。

總成本對(duì)比分析如表1所示。

表1 兩種錨桿總成本對(duì)比

根據(jù)上述成本的粗略分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該工程采用的自鎖抗浮錨桿方案和普通錨桿方案相比，節(jié)省總費(fèi)用約87.04萬(wàn)元，節(jié)省率約為30%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

9 結(jié)語(yǔ)

該工程自鎖抗浮錨桿經(jīng)檢測(cè)全部合格且無(wú)返工現(xiàn)象，抗浮錨桿施工質(zhì)量一次成優(yōu)。通過(guò)工程實(shí)踐證明該工藝和技術(shù)質(zhì)量措施是合理有效，為今后在地下水浮力處理方面的應(yīng)用提供有益參考。

自鎖抗浮錨桿作為一種新型工藝，有著諸多的優(yōu)點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡(jiǎn)便，特別適用于受場(chǎng)地局限比較大的施工環(huán)境。錨固力大，經(jīng)濟(jì)性好，實(shí)用性、可靠性強(qiáng)，勢(shì)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

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