摘要：本文結(jié)合工程實例，對抗浮錨桿的設(shè)計與施工措施進行了簡要的探討。
近年來，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，地下車庫、地下商場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)強度不能滿足抗浮計算要求時，應(yīng)采取必要的抗浮措施?？垢″^桿因其造價低、構(gòu)造簡單、受力明確、施工簡便等優(yōu)點，近年來得到廣泛的應(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)計與施工規(guī)范》(CECS22：1990)進行設(shè)計、施工。
1工程概況
某城市廣場占地16萬m2，為地下一層，地上三層框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積46萬m2，地下室建筑面積達14萬m2。擬建場區(qū)地形較平坦，地貌類型單一，地層結(jié)構(gòu)簡單，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，屬中等~低壓縮性土；無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，巖石強風(fēng)化帶厚度較小，屬極軟巖，巖體的基本質(zhì)量等級一般為Ⅴ級?？辈熘形窗l(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，廣泛分布于場區(qū)。層厚0.80m~9.00m，層底標(biāo)高1.47m~8.82m。第⑨層為粗礫砂，廣泛分布于場區(qū)，層厚0.50m~6.30m，層頂標(biāo)高-0.03m~5.71m。第⑾層為粘土，廣泛分布于場區(qū)，層厚5.20m~14.60m，層底標(biāo)高-10.75m~-3.43m。第⑿層為粗礫砂，廣泛分布于場區(qū)，層厚1.40m~5.80m，層頂標(biāo)高-11.80m~-6.78m。
場區(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，場區(qū)內(nèi)地下水穩(wěn)定水位標(biāo)高在6.8m左右，歷史最高水位標(biāo)高約為10.50m。
2抗浮錨桿的設(shè)計
2.1抗浮方案選擇
本工程柱網(wǎng)基本為8m間距，業(yè)主要求需設(shè)計抗浮措施的底板板厚僅350mm，底標(biāo)高為7.0m。基本位于第⑨層粗礫砂層上200mm~400mm處。如采用配重法，不但會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，也會遇到需增加止水措施的問題。
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用，又可減少因個別錨桿失效而造成的局部破壞。由于不增加挖方，基本不會挖至粗礫砂層，可不增加止水措施，經(jīng)濟效益十分明顯。
2.2初步設(shè)計方案
綜合比較土層與砂礫層相關(guān)參數(shù)，設(shè)計錨桿間距為2m×2m，單根錨桿抗拔承載力設(shè)計值Nt=100kN，設(shè)計長度為9m，其中自由段長為1.0m，錨固段長度為8.0m，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=130mm，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試驗錨桿
現(xiàn)場于2010年1月25日根據(jù)設(shè)計參數(shù)施工了3根試驗錨桿，并于2010年3月2日委托本市勘察測繪研究院檢測中心對3根試驗錨桿進行了抗拔試驗，以提供土層抗浮錨桿抗拔承載力特征值。
試驗成果表明：試驗錨桿在上拔力240kN時，經(jīng)驗算已達到鋼筋屈服值。錨桿的極限承載力為210kN，承載力特征值為105kN。錨桿極限承載力荷載時對應(yīng)上拔變形量是0.715mm~1.538mm；抗拔承載力特征值荷載時，對應(yīng)上拔變形量是0.365mm~0.465mm。錨桿上拔荷載210kN時的彈性位移均小于1/2錨桿長度的理論彈性值。
試驗結(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100kN使用。根據(jù)試驗錨桿的試驗結(jié)果的結(jié)論，本工程抗浮錨桿的設(shè)計要求可滿足抗浮要求，現(xiàn)場可按設(shè)計要求進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
對于錨桿施工來說，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，這兩項措施都將嚴(yán)重影響施工進度，增加工程造價。
綜合比較后，本工程成孔采用GXY-1型鉆機成孔，此型號地質(zhì)鉆機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。護壁則采用水泥漿跟進鉆機成孔護壁，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200mm~400mm的空間，為防止對地基土的擾動，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、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50mm，垂直方向孔距誤差不應(yīng)大于100mm；錨桿孔深不應(yīng)小于設(shè)計長度，也不宜大于設(shè)計長度的1%。
(3)粘土地層選用導(dǎo)式三翼鉆頭正循環(huán)清水鉆進，礫砂地層選用組合牙輪鉆頭；在鉆進過程中及時采用水泥漿進行護壁。
(4)錨孔鉆進經(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，同時不斷補充水泥漿，使比重不大于1.05，沉渣不大于30cm。
(2)做好孔口維護，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)計要求。
(2)安放錨桿時，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~100mm。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，使錨桿在各個方向均有足夠的保護層。
(3)錨桿插入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于錨桿長度的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。
(4)注漿采用孔底注漿方式，分兩次進行，第一次以1MPa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小時內(nèi)進行，直至孔內(nèi)漿液飽滿為止。注漿體設(shè)計強度不低于20MPa。
(6)注漿管：注漿管采用壁厚為3.5mm的1寸硬白塑料管，以使其在注漿壓力達到3MPa時也不至于發(fā)生爆管現(xiàn)象。
(7)注意事項：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50mm~100mm，角度與桿體保持一致，垂直于地面。
3.7補漿
待孔內(nèi)素漿初凝后，開動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70.7mm×70.7mm×70.7mm，取28d抗壓強度值；基本試驗則取同等養(yǎng)護條件下試塊強度。
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)場于2010年3月26日~2010年4月13日委托本市勘察測繪研究院檢測中心對抗浮錨桿進行檢測，以評價土層錨桿抗拔承載力，共檢測錨桿26根，現(xiàn)場檢測的錨桿由甲方、監(jiān)理隨機抽選。
抗拔試驗成果表明：所檢測的26根錨桿，最大上拔力為140kN時，對應(yīng)變形量是1.205mm~5.125mm；在設(shè)計承載力特征值90kN時，對應(yīng)上拔變形量是0.482mm~2.728mm。
檢測結(jié)論：通過對檢測26根錨桿抗拔試驗資料綜合分析，本工程土層抗浮錨桿承載力滿足設(shè)計承載力特征值Nt=90kN的使用要求。
5結(jié)束語
(1)采用小間距抗浮錨桿，可以經(jīng)濟地解決工程抗浮問題。但在錨桿設(shè)計時，要綜合考慮錨桿與底板的共同作用。當(dāng)?shù)装遢^薄時，需兼顧底板的抗裂要求，控制錨桿的位移。
(2)由于不必?fù)Q機也不必增加套管護壁，采用GXY-1型鉆機綜合利用導(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壁的施工工藝，在本工程復(fù)雜地質(zhì)條件下是切實可行且十分經(jīng)濟的方式。
(3)錨桿施工安排在墊層完工后進行，雖會增加泥漿處理的難度，但對于錨桿的施工質(zhì)量和地基土體的保護都相當(dāng)有利。
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