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承壓型囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)工藝介紹

目錄：

一、技術(shù)及優(yōu)勢(shì)介紹 

二、工程應(yīng)用領(lǐng)域 

三、施工工藝 

四、設(shè)計(jì)依據(jù)

1、囊式擴(kuò)體錨固新技術(shù)介紹及優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)介紹

囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)是中冶建筑研究總院有限公司、中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司針對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)械擴(kuò)孔錨桿與旋噴擴(kuò)孔錨桿存在的空間擴(kuò)穴形態(tài)與尺寸不確定、擴(kuò)體錨固段水泥土強(qiáng)度低、施工質(zhì)量難以控制與可拆筋擴(kuò)體錨桿技術(shù)等重大技術(shù)難題，根據(jù)我國(guó)巖土錨固市場(chǎng)需求，對(duì)標(biāo)國(guó)際最新擴(kuò)體錨固技術(shù)，通過原始創(chuàng)新，突破了10大關(guān)鍵技術(shù)。在大量的理論分析、數(shù)值仿真、模型試驗(yàn)、材料研制、工法開發(fā)、足尺試驗(yàn)和機(jī)具裝備研制基礎(chǔ)上，首創(chuàng)了國(guó)際領(lǐng)先的囊式擴(kuò)體錨桿成套技術(shù)體系。

圖1 囊式擴(kuò)體錨桿構(gòu)造

1.2 囊式擴(kuò)體錨桿新技術(shù)適用條件

（1）囊式擴(kuò)體錨桿適用于填土、黏性土、粉土、黃土、砂土、角礫、圓礫、碎石、全風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖等巖土層，而擴(kuò)體錨固段宜設(shè)置在稍密及以上的粉土、砂土、角礫、圓礫、碎石、全風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖，以及可塑~堅(jiān)硬黏土層中；

（2）囊式擴(kuò)體錨桿的擴(kuò)體錨固段不宜設(shè)置在下列土層中：有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土或泥炭土；淤泥或液限大于50%的淤泥質(zhì)土；相對(duì)密實(shí)度小于0.2或標(biāo)貫擊數(shù)小于8的松散砂土或軟弱填土。

1.3 囊式擴(kuò)體錨桿新技術(shù)三大優(yōu)勢(shì)

圖2 囊式擴(kuò)體錨桿三大優(yōu)勢(shì)

囊式擴(kuò)體錨桿新技術(shù)體系具有明顯的技術(shù)、成本和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)錨桿相比，其承載力能夠提高1～3倍，錨固段長(zhǎng)度減短1/2以上，總錨桿長(zhǎng)度減少1/4～1/3，水泥鋼材節(jié)約 20%，工期縮短1/5，建設(shè)成本降低10%～15%；針對(duì)地下空間抗浮工程，以囊式擴(kuò)體錨桿替代抗拔樁，在技術(shù)上能夠減少基礎(chǔ)底板彎矩、提升承載構(gòu)件的抗裂抗腐蝕性能、提高工程安全度，在經(jīng)濟(jì)上能夠通過省去樁基承臺(tái)、減少底板鋼筋與混凝土用量、無鉆孔灌注樁渣土外運(yùn)、節(jié)省建設(shè)成本10～20%。

根據(jù)《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 476-2019 相關(guān)規(guī)定，抗浮設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的工程，按不出現(xiàn)裂縫進(jìn)行設(shè)計(jì)，即應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力錨桿。目前各地對(duì)此條執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，同時(shí)預(yù)應(yīng)力錨桿的做法不夠普及，很多設(shè)計(jì)人員不熟悉，造成較多困難。承壓型囊式擴(kuò)體錨桿可施加預(yù)應(yīng)力，屬于壓力型/拉壓復(fù)合型錨桿，能夠滿足抗浮設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)錨固體裂縫控制的要求，解決了設(shè)計(jì)人員在錨固體抗裂縫驗(yàn)算中的困擾。

2、工程適用條件及應(yīng)用領(lǐng)域

囊式擴(kuò)體錨桿作為一種抗拉構(gòu)件，已廣泛應(yīng)用于地下空間抗浮、深基坑支護(hù)、高聳建構(gòu)筑物抗傾、邊坡防護(hù)等巖土錨固領(lǐng)域。為建設(shè)方節(jié)約了大量建設(shè)資金，實(shí)現(xiàn)了建材節(jié)約、節(jié)能減排，促進(jìn)了土木建筑行業(yè)的綠色施工技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。

2.1 建筑工程抗浮

圖3 建筑工程抗浮

2.2 基坑支護(hù)

圖4 基坑支護(hù)

2.3 巖土邊坡錨固

圖5 巖土邊坡錨固

2.4 高聳結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)錨固

圖6 高聳結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)錨固

2.5 拱腳基礎(chǔ)錨固

圖7 拱腳基礎(chǔ)錨固

2.6 重力壩、重力式擋墻錨固

圖8 重力壩、重力式擋墻錨固示意圖

3、施工工藝

3.1 囊式擴(kuò)體錨桿施工工藝流程

圖9 囊式擴(kuò)體錨桿施工工藝流程示意圖

3.2 囊式擴(kuò)體錨桿施工方法

3.2.1 鉆孔與擴(kuò)孔

（一）旋噴擴(kuò)孔與囊袋擠壓組合式工法

（二）機(jī)械擴(kuò)孔與囊袋擠壓組合式工法

囊式擴(kuò)體錨桿組合式工法能夠解決砂土與軟弱土層擴(kuò)穴空間形態(tài)與大小控制以及擴(kuò)體錨固段強(qiáng)度技術(shù)難題。囊袋定量壓力注漿技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)空間形態(tài)與體積，確保擴(kuò)體錨固段抗壓強(qiáng)度大于 35MPa，通過擠密錨周土體能夠提高錨周土體的應(yīng)力水平和抗剪強(qiáng)度，從而有效提升擴(kuò)體錨桿的端承力和側(cè)摩阻力。同時(shí)，解決了質(zhì)量控制、生產(chǎn)效率與材料消耗等共性技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)了囊式擴(kuò)體錨固體系的整體安全性、耐久性與經(jīng)濟(jì)性。

圖10 鉆孔與擴(kuò)孔現(xiàn)場(chǎng)施工圖

3.2.2 桿體制作與安放

(一)囊式擴(kuò)體錨桿的的膨脹擠壓筒與鋼絞線或預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋的裝配編錨已實(shí)現(xiàn)工廠化，出廠前已經(jīng)按照設(shè)計(jì)要求的桿體長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化生產(chǎn)，進(jìn)場(chǎng)后無需再進(jìn)行編錨、焊接、切割等工序，大大節(jié)省工期且綠色環(huán)保。

（二）錨桿的下錨安放應(yīng)符合下列要求：

1、下錨安放前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求檢查桿體的長(zhǎng)度與編錨質(zhì)量；

2、在錨孔的擴(kuò)孔與孔內(nèi)注漿工序完成后，應(yīng)立即進(jìn)行錨桿的下錨安放；

3、下錨安放時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎操作，防止膨脹擠壓筒、套管、波紋管、注漿管和錨筋涂層等受到損傷，如發(fā)生了損傷應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)或更換；

4、錨桿下錨安放就位至錨孔內(nèi)的注漿體硬化前錨桿桿體不應(yīng)受到擾動(dòng)。

圖11 桿體與安放施工圖

3.2.3 制漿與注漿

（一）制漿設(shè)備與制漿工藝

1、制漿用水泥、水、減水劑等材料的使用量應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量；

2、制漿設(shè)備應(yīng)由至少1個(gè)儲(chǔ)水箱、2個(gè)攪漿桶、1個(gè)水泥貯倉、水泵、計(jì)量?jī)x器及若干輸漿管等組成，制漿設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)具備在1h內(nèi)完成單根錨桿連續(xù)注漿的制漿能力；

3、制漿工藝應(yīng)采用兩級(jí)攪拌工藝，確保滿足水泥漿的均勻性、水灰比、流動(dòng)度等設(shè)計(jì)要求；

4、水泥漿制備宜分為三類，用于鉆孔、擴(kuò)孔施工的水泥漿，以及用于囊內(nèi)壓力灌注的水泥漿與后期錨孔補(bǔ)漿用的水泥漿。

（二）囊袋內(nèi)灌注水泥漿

1、采用二級(jí)攪拌制配無泌水水泥漿，并在水泥漿轉(zhuǎn)移過程中采用過濾網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行過濾，以防發(fā)生管路堵塞。

2、由泥漿泵將制配好的水泥漿壓灌入擠擴(kuò)體囊內(nèi)，在孔底旋噴擴(kuò)體段形成一形狀規(guī)則的水泥結(jié)石體，強(qiáng)度高且性能穩(wěn)定。

圖12 囊式擴(kuò)體錨桿的工程應(yīng)用與擴(kuò)體錨固段開挖檢驗(yàn)

3.2.4 錨固節(jié)點(diǎn)防水

1、對(duì)于結(jié)構(gòu)抗浮工程，當(dāng)囊式擴(kuò)體錨桿周邊出現(xiàn)有地下水滲漏時(shí)應(yīng)先采取降水措施將地下水位降至基底以下0.5m再進(jìn)行錨固節(jié)點(diǎn)防水施工。

2、在錨固節(jié)點(diǎn)防水層施工前，應(yīng)先清除基層上的泥土，并用清水沖洗干凈。

3、采用涂料防水時(shí)，錨桿外端頭部分應(yīng)剔鑿至錨桿細(xì)孔注漿體密實(shí)處，并用聚合物水泥防水砂漿找平至設(shè)計(jì)要求的層頂標(biāo)高。

4、水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂刷應(yīng)連續(xù)均勻，待涂料表層呈半干狀態(tài)時(shí)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于3d。

5、止水膠帶宜采用自粘式緩膨脹型遇水膨脹橡膠止水帶，對(duì)施工后的成品應(yīng)采取保護(hù)措施，止水帶不得出現(xiàn)破損。

圖13 抗浮錨桿節(jié)點(diǎn)大樣圖

圖14 抗浮錨桿節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工圖

3.2.5 張拉與鎖定

1、用于抗浮結(jié)構(gòu)錨固的囊式擴(kuò)體錨桿宜施加預(yù)應(yīng)力，錨桿張拉鎖定后的有效拉力值宜取錨桿抗拔承載力特征值的60%～85%，有效張拉荷載應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)上浮變形控制要求、基礎(chǔ)底板與地基剛度等因素綜合確定。

2、錨桿鎖定時(shí)的拉力值應(yīng)在考慮各種預(yù)應(yīng)力損失情況下確定，錨桿預(yù)應(yīng)力損失值可根據(jù)鎖定前、后的錨桿拉力實(shí)測(cè)值確定，缺少測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，可依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定計(jì)算，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定。

圖15 底板施工圖

4、設(shè)計(jì)依據(jù)——囊式擴(kuò)體錨桿新技術(shù)體系相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前，承壓型囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)已在200余項(xiàng)工程實(shí)踐中成功應(yīng)用，技術(shù)體系和工藝工法已經(jīng)成熟?，F(xiàn)階段設(shè)計(jì)和施工可參照的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工法主要有《高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程》JGJ/T282-2012、《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ476-2019和冶金行業(yè)部級(jí)工法《承壓型囊式擴(kuò)體抗浮錨桿施工工法》（2015）。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CECS）標(biāo)準(zhǔn)《囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》已于2019年底通過審查，預(yù)示著該技術(shù)將更好的為工程建設(shè)領(lǐng)域服務(wù)，也將推動(dòng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。

圖16《囊式擴(kuò)體錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》通過審查