張立佳 姜兆恒 陳桂森

中鐵建工集團(tuán)有限公司北京分公司 北京 100070

1 工程概況

中國(guó)電科科技創(chuàng)新園工程位于北京市海淀區(qū)八里莊地區(qū)，東至北洼路，南側(cè)緊鄰經(jīng)濟(jì)管理學(xué)校，西至規(guī)劃綠地（藍(lán)靛廠南路），北至八里莊路，工程建設(shè)用地15 240.2 m2，A、B樓為中國(guó)電科企業(yè)總部辦公樓；C樓為還建樓，普通辦公樓。

本工程采用天然卵石地基，裙房區(qū)域基礎(chǔ)范圍內(nèi)設(shè)壓力型預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿，錨桿長(zhǎng)9.0 m，共計(jì)658根。通過(guò)液壓千斤頂對(duì)錨索進(jìn)行張拉，從而對(duì)筏板產(chǎn)生拉力，達(dá)到抗浮作用。施工完畢后對(duì)孔口進(jìn)行鋼絞線切除及封錨工作。錨桿抗浮原理如圖1所示。

圖1 錨桿抗浮原理

2 抗浮錨桿施工技術(shù)分析

2.1 抗浮錨桿施工問(wèn)題分析

2.1.1 成孔、清孔難

本工程地層為砂卵石地層，在成孔作業(yè)中，卵石很難被破碎，普通鉆頭在此地層中磨損尤為嚴(yán)重，且碎石由于相對(duì)密度大很難通過(guò)垂直鉆孔清出。地層含砂量大，極易造成孔內(nèi)坍塌，成孔深度及孔徑難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。成孔質(zhì)量難以保證。

2.1.2 錨桿抗壓端處理

承壓板與預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為提供錨桿抗壓力的重要組成部分，其承壓端必須能提供足夠的拉力，若拉力不足則易造成錨索滑動(dòng)或錨固段移動(dòng)，從而使其抗浮作用失效。不僅對(duì)后續(xù)張拉工作造成影響，而且極有可能造成地下基礎(chǔ)上浮，影響結(jié)構(gòu)使用安全[1-5]。

2.1.3 防水細(xì)部處理

底板防水在錨桿部位未形成封閉，且此部位為防水薄弱層，地下水很可能通過(guò)錨桿滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)，造成鋼筋腐蝕，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成影響。因此，如何在此部位做好防水措施是本工程的重中之重。

2.1.4 預(yù)應(yīng)力鋼絞線防護(hù)

預(yù)應(yīng)力鋼絞線必須穿過(guò)基礎(chǔ)筏板，并在筏板頂部進(jìn)行張拉，才能對(duì)地下基礎(chǔ)形成有效壓力，防止結(jié)構(gòu)上浮。預(yù)應(yīng)力鋼絞線筏板內(nèi)均為可張拉的自由段，因此在進(jìn)行筏板施工時(shí)，如何控制鋼絞線垂直，并在筏板內(nèi)可垂直張拉，使錨索能承受豎向位移變形為本工程施工重難點(diǎn)。若鋼絞線固定在筏板內(nèi)或者未垂直、有彎曲等現(xiàn)象，則會(huì)致使預(yù)應(yīng)力張拉力值與位移曲線變化，鋼絞線無(wú)足夠的彈性變形從而發(fā)生斷裂，或者張拉不充分，有部分鋼絞線未張拉，只有其中幾束受力。

2.1.5 樁頭張拉及封錨

本工程在筏板頂位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，如何合理地安排施工順序，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨桿自由端和端頭的保護(hù)，在工程中有著重要意義。對(duì)張拉完后的錨桿自由段必須填充材料進(jìn)行保護(hù)，否則會(huì)影響后期鋪裝階段的地面做法，造成滲水及變形，影響質(zhì)量安全和結(jié)構(gòu)美觀。

2.2 抗浮錨桿施工技術(shù)分析

2.2.1 成孔

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，錨桿施工優(yōu)先選用水鉆進(jìn)行成孔作業(yè)，但是本地層為砂卵石特殊地基，水鉆鉆頭對(duì)卵石破碎的效果不佳，且使用泥漿清孔，孔內(nèi)大塊礫石很難通過(guò)泥漿正循環(huán)清出孔口。因此為保證成孔質(zhì)量，重新采用新工藝、新機(jī)械。改良錨桿鉆機(jī)，改變清孔方式，使用高壓氣體清孔。

1）改良錨桿鉆機(jī)，將原來(lái)與清水池連接部位的結(jié)構(gòu)改良，使其與空氣壓縮機(jī)進(jìn)行連接，并保證空氣壓縮機(jī)內(nèi)高壓氣體能通過(guò)錨桿機(jī)械進(jìn)入孔內(nèi)。

2）針對(duì)鉆頭強(qiáng)度不足問(wèn)題，更換直徑200 mm高強(qiáng)合金鉆頭，并加大鉆桿直徑，鉆頭部位采用大小不一、圓形凸起的設(shè)計(jì)，增大與卵石接觸面積，提高成孔速度并保證卵石破碎完全。鉆桿內(nèi)部中空，使高壓氣體能通過(guò)鉆桿到達(dá)孔底（圖2）。

圖2 鉆頭實(shí)物

3）更換套筒，使套筒貼合鉆桿，并起到護(hù)壁和保證成孔直徑的作用。

4）高壓氣體清孔，利用空氣壓縮機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的高壓氣體，將孔內(nèi)沉渣一次性沖出孔口（圖3）。

圖3 氣體清孔

2.2.2 錨桿制作

1）錨固段為4束強(qiáng)度級(jí)別為1 860 MPa、公稱直徑為17.80 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每束鋼絞線外套PVC管，使其在張拉時(shí)受力均勻。

2）預(yù)應(yīng)力鋼絞線之間每隔1.5 m設(shè)對(duì)中支架，保證其在施工過(guò)程中分散，并保持垂直，鋼絞線底部連接鋼墊板并使用錨具固定，保證在后期張拉過(guò)程中提供足夠的支撐力。錨桿截面如圖4所示。

圖4 錨桿截面

3）錨桿內(nèi)灌漿漿液使用純水泥漿并摻入5%防銹劑，防止錨桿在施工過(guò)程中發(fā)生銹蝕?？紤]到砂卵石地層空隙較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將超灌3倍左右。采用二次補(bǔ)漿方法，第1次注漿水灰比按0.5～0.6控制，以漿液注滿孔且排出的漿液濃度與灌入漿液濃度相等時(shí)停止注漿。待第1次注漿初凝后進(jìn)行二次注漿，水灰比按0.45～0.50配制，直至孔內(nèi)漿液飽滿，防止錨桿內(nèi)漿液不飽滿，降低其強(qiáng)度。

2.2.3 筏板底防水

錨桿伸入底板內(nèi)，在基礎(chǔ)墊層施工時(shí)進(jìn)行第1道防水施工。采用多道防水施工工序，即聚脲+滲透結(jié)晶+硅酮密封膠，防止地下水滲入筏板內(nèi)，造成結(jié)構(gòu)隱患。

1）先對(duì)墊層部位的錨桿進(jìn)行修補(bǔ)，將錨桿剔鑿至肥槽往下150 mm，并在此部位使用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料將錨桿修補(bǔ)為直徑300 mm、高度150 mm的樁頭，并進(jìn)行表面壓實(shí)抹光。

2）樁頭涂刷1 mm厚水泥基滲透結(jié)晶，涂抹范圍為整個(gè)樁身，待滲透結(jié)晶凝固后涂抹厚2 mm的聚脲，要求涂抹整個(gè)樁頭平面并下翻5 mm。

3）PVC管于樁頭100 mm位置處截止，內(nèi)部塞入遇水膨脹密封條，為防止后期拉拔過(guò)程中被鋼絞線帶出，需向下嵌入100 mm。

4）樁頭位置安裝內(nèi)徑200 mm、厚度4 mm的鋼套管，作為筏板內(nèi)錨桿自由段保護(hù)使用，底部磨鈍，以防戳破防水卷材。套管與樁頭連接位置使用硅酮密封膠進(jìn)行密封，防止地下水通過(guò)鋼套管與樁頭之間縫隙進(jìn)入套筒內(nèi)，并通過(guò)套筒從筏板頂部滲出，造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全隱患。

5）底板防水卷材在此部位包裹住樁頭，并沿套筒上返合適距離，保證第2層卷材上返高度大于第1層卷材100 mm距離。卷材上返位置使用金屬管箍固定，并涂刷硅酮密封膠密封。

2.2.4 筏板內(nèi)錨桿保護(hù)

由于錨桿自由段伸入1～2 m的筏板內(nèi)，在筏板施工過(guò)程中鋼絞線為柔性材料，很難在筏板內(nèi)保持順直且豎直向上，如何防止其在筏板內(nèi)彎曲開散，對(duì)后續(xù)進(jìn)行張拉封錨有著極為重要的作用。

1）錨桿在基礎(chǔ)底板中使用鋼套筒進(jìn)行保護(hù)，鋼套筒放置于樁頭位置，頂部距筏板頂300 mm。

2）鋼套管外安裝2道止水鋼環(huán)，第1道止水鋼環(huán)距樁頭420 mm，第2道止水鋼環(huán)距第1道250 mm。止水鋼環(huán)半徑比鋼套管大100 mm，厚度4 mm，作為筏板內(nèi)防水措施。在筏板澆筑過(guò)程中，為保證筏板附近混凝土密實(shí)性，需單獨(dú)振搗。

3）為保證在基礎(chǔ)底板施工過(guò)程中套筒保持垂直，在套筒與套筒之間底部、頂部點(diǎn)焊2層角鋼，使套筒之間連接成一個(gè)整體，增加其穩(wěn)定性。底部角鋼埋置于墊層內(nèi)。墊層施工完畢后即可拆除上層角鋼。

4）筏板頂預(yù)留張拉洞口，使用擠塑聚苯板填充成300 mm×300 mm×300 mm空間大小。防止在基礎(chǔ)澆筑過(guò)程中混凝土污染鋼絞線或進(jìn)入套筒內(nèi)影響后期張拉。待基礎(chǔ)底板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，即可拆除擠塑聚苯板，進(jìn)行后期張拉封錨施工。

2.2.5 錨桿張拉及樁頭防水處理

待筏板強(qiáng)度達(dá)到25 MPa后，即可開始進(jìn)行錨桿張拉工作，張拉之前清理預(yù)留洞口內(nèi)的擠塑聚苯板，坑壁鑿毛并清理干凈垃圾。

1）錨桿張拉使用三級(jí)張拉，每次張拉停留10 min，張拉之前進(jìn)行預(yù)張拉，保證錨桿順直。

2）采用6孔錨具，預(yù)留2個(gè)錨具孔作為后期張拉完成后套筒內(nèi)灌漿使用，拉力檢測(cè)完成后從剩余的其中一個(gè)錨具孔內(nèi)灌入高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料，另一個(gè)錨具孔作為排氣孔。

3）為防止地下水突破樁頭伸入套筒內(nèi)，在封錨位置設(shè)置第2道防水措施。對(duì)張拉完多余鋼絞線進(jìn)行切除，并涂刷2 mm厚聚脲，要求包裹住錨具、鋼絞線及墊板等外露材料，側(cè)壁涂刷1 mm厚水泥基滲透結(jié)晶防水材料。防水工序施工完成后，使用C50 P10混凝土封填至板頂高度，與結(jié)構(gòu)面平齊。

錨桿樁頭處理及封錨大樣如圖5所示。

圖5 錨桿樁頭處理及封錨大樣

3 結(jié)語(yǔ)

本文打破傳統(tǒng)思維，改變水鉆結(jié)構(gòu)，與空氣壓縮機(jī)組合形成氣旋式錨桿鉆機(jī)，并應(yīng)用于砂卵石地層中，工程實(shí)例證明，其成孔速度、機(jī)動(dòng)性、成樁質(zhì)量都優(yōu)于傳統(tǒng)水鉆。采用高壓氣體清孔，沉渣厚度大幅度減少，有效節(jié)省了使用清水池清孔所占用的空間及時(shí)間，使用套筒護(hù)壁，通過(guò)套筒的長(zhǎng)度測(cè)量，保證了成孔的孔徑及孔深，有效解決了二次坍孔及清孔問(wèn)題。

本工程采用多層防水工藝，滲透結(jié)晶+聚脲+硅酮密封膠的工藝有效解決了地下水滲漏問(wèn)題，防止地下水通過(guò)錨桿孔滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)造成滲水現(xiàn)象，有利于節(jié)省工期，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)砂卵石地層內(nèi)抗浮錨桿的成孔、清孔、張拉、封錨等均具有良好的指導(dǎo)意義。