抗浮锚杆施工工艺

1.前言

近年来,随着国民经济的日益发展,铁路建设和城市建设大规模实施;为了更好的解决用地局促,充分开发利用地下空间,采用埋置于地下的候车室、地下铁道逐渐增多,高层及超高层建筑涌现,基础埋置越来越深,同时,作为车库等功能的广场式建筑的纯地下室部分、裙房或相对的地下结构物的开发和利用越来越广泛;由于该类地下结构物建筑面积大、基础埋藏较深,建筑层数相对较少,在历史最高地下水位情况下,结构自重不足以抵抗地下水的上浮力,地下结构物的抗浮问题日益突出;一般而言,地下室上浮的原因是结构体重量及地下室侧壁摩擦力之和小于水浮力所引起,如何根据工程实际情况解决建筑物的抗浮是一项技术难题;

中铁十局济铁工程公司经过对青岛客站地下候车室抗浮施工研究,形成了抗浮锚杆施工工法;该工法技术先进,社会效益和经济效益十分显着;

2.工法特点

2.1采用潜孔钻机操作简单,工艺先进,可以有效的缩短施工工期; 2.2采用抗浮锚杆技术能够减少环境污染,降低施工成本; 3.适用范围

建筑体型较大、基础埋藏较深,建筑层数少、结构自身重量不足以抵抗地下水上浮力的结构物或构筑物的抗浮施工;

4.工艺原理

利用潜孔钻机在下卧基岩成孔,通过设置抗浮锚杆将结构物或构筑物基座与下卧基岩连成整体作为基础或上部结构的一部分共同工作,这种基础可有效的抵抗地下水的上浮力;

5.施工工艺流程及操作要点 5．1施工工艺流程

施工准备 锚杆基本试验 测量放孔 钻机成孔 清孔提钻 置入杆体 压力注浆 锚杆验收试验 杆作 图5.1 施工工艺流程

5.2操作要点

锚杆正式施工前,首先进行锚杆基本试验;锚杆基本试验的地质条件、锚杆材料和施工工艺等应与工程锚杆一致;基本试验时最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍;基本试验主要目的是确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺;每种试验锚杆数量均不应小于3根;锚杆基本试验应采用循环加、卸荷法;锚杆基本试验要点参照建筑边坡工程技术规范GB50330-2002附录C.2执行;

根据控制点和锚杆平面布置图进行锚杆测放,并作锚孔孔位放点标记;测放务必准确,要求测放过程中作好记录,检查无误,确保孔位的准确;锚杆定位偏差不宜大于20㎜;

在确定锚杆孔位后,用高风压锚杆钻机钻孔,钻机就位时,必须固定牢固,确保钻机机架的水平度和立轴的垂直度;锚杆孔直径按设计要求设计无要求时,宜取锚杆直径的3倍,但不应小于一倍锚杆直径加50mm;锚杆成孔采用跟管钻进,并且利用空压机产生的高压空气进行排渣;达到设计深度后,不得立即停钻,稳钻1～2min,防止底端头达不到设计的锚固直径;锚孔倾斜度不应大于5%,钻孔深度超过锚杆设计长度应不小于0.5m;

终孔后利用高压空气清除孔内余渣,直到孔口返出之风,手感无尘屑为止,避免孔内沉渣存在;同时现场工程师及质检员进行孔深及锚孔偏斜度检测,符合要求后进行下道工序施工;

锚杆材料可根据锚固工程性质、锚固部位和工程规模等因素,选择高强度、低松弛的普通钢筋、高强精轧螺纹钢筋、预应力钢丝或钢绞线;锚杆材料的物理力学性能应符合现行国家标准以及有关专门标准的规定;锚杆下料长度为钻孔长度+锚入上部结构长度;其中锚入上部结构的长度应符合钢筋的锚固长度要求;除锈处理采用钢丝刷清除钢筋、焊管铁锈;

清孔完毕将锚杆垂直插入孔底,牢固地置于锚孔;

置入杆体后进行压力注浆,采用孔底反向注浆的方式,注浆管插入距孔底30cm处,浆液从注浆管向内灌入,气直接排出;注浆结束标准：排出的浆液浓度与灌入的浆液浓度相同,且不含气泡时为止;

注浆材料采用水泥砂浆或细石混凝土,可根据实际情况掺加膨胀剂和早强剂;水泥宜使用普通硅酸盐水泥,砂的含泥量按重量计不大于3%,砂中云母、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量按重量计不得大于1%;浆体配制的灰砂比宜为0.8-1.5,水灰比宜为0.38-0.5;施工时严格按照试验室出具的配合比配置砂浆,做好水灰比的控制工作,注浆时注意液面情况,若有下降须进行补注;施工过程中设专人及对锚杆施工区域的地坪积水、灰浆进行清理,做到工完料净场地清,保证锚杆施工顺利进行;浆体强度检验用试块的数量每30根锚杆不应小于一组,每组试块应不少于6个;

验收锚杆待锚固体灌浆强度达到设计强度的90％后,可进行锚杆验收试验;锚杆验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求;验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5%自由段位于Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ类岩石内时取总数的3%,且均不得少于5根;验收试验的锚杆应随机抽样;质监、监理、业主或设计单位对质量有疑问的锚杆也应抽样作验收试验;当验收锚杆不合格时应按锚杆总数的30%重新抽检；若再有锚杆不合格时应全数进行检验;锚杆总变形量应满足设计允许值,且应与地区经验基本一致;

5.3劳动力组织见表5.3 表5.3劳动力组织情况表

序号 1 2 3 4 5 6 7 单项工程 管理人员 技术人员 测量放线 钻孔施工 注浆施工 锚杆制安 普工 合计 所需人数 3 3 2 16 8 14 6 52 备注 6.材料与设备

本工法无特别说明的材料,采用的机具设备见表6; 表6 机具设备表

序号 设备名称 设备型号 1 履带式潜孔钻机 HC725浙江红五环 XAVS786CDHSQ无锡阿特2 空压机 拉斯 3 制浆机 100/3.5 4 挤压式注浆机 CG-1.8郑州康达 5 电焊机 BX3-500 6 钢筋切割机 QJ-40 7 钢筋弯曲机 WJ-40 8 合计 单位 数量 台 4 台 台 台 台 台 台 台 2 2 2 1 1 1 13 用途 钻机成孔 压力注浆 压力注浆 压力注浆 杆安 杆安 杆安 7.质量措施

7.1工程质量控制标准

序号 项目 允许偏差mm 检查频率 检验方法 1 锚孔定位 ±20 每孔检查 用钢尺 2 锚孔倾斜度 5% 每孔检查 用垂球、钢卷尺 超过设计长度不3 钻孔深度 每孔检查 用垂球、钢尺 应小于0.5m 序号 检查项目 规定值或允许偏差mm 检查方法和频率 1 清孔 无碎屑积水 目测 2 灌浆压力 设计要求 查施工记录 7.2质量保证措施 8.安全措施

8.1认真贯彻“安全第一、预防为主”的安全工作方针,加强安全教育,严格执行安全生产制度和操作规程,做好安全交底;

8.2健全安全管理组织,根据国家有关规定、条例,结合施工单位实际情况和工程的具体特点,设立由专职质量安全员和兼职安全员以及工地安全用电负责人组成的安全生产管理网络,执行安全生产责任制,明确各级人员的职责,抓好安全生产;

8.3加强机械维护、检修、保养,机电设备由专人操作;

8.4施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规定执行;

8.5潜孔钻机使用前应检查风动马达转动的灵活性,清除钻机作业范围内及行走路面上的障碍;钻机移位时应调整好滑架和钻臂,保持电体平衡;

9.环保措施

9.1成立对应的施工环境卫生管理机构,在工程施工过程中严格遵守国家和地方下发的有关环境保护的法律、法规和规章;

9.2工地建筑垃圾随时清理,当天运走,不用的料具和机械及时清退出场,保持场内清洁;生活区设置垃圾箱,每日专人清运;

9.3对施工场地道路进行硬化,并在晴天经常对施工通行道路进行洒水,防止尘土飞扬,污染周围环境;四周设置砖砌排水沟,生活污水经场内过滤沉淀池处理后,排入城市下水道;

9.4合理分布动力机械设备的工作场所,避免一个地方运行较多的动力机械设备;对空压机、发电机等噪音超标的机械设备,采用器、隔音材料、隔音内衬、隔音棚等措施,降低噪音;对于行驶的机动车辆,装备排气消音器;

9.5运输可能产生粉尘材料的车辆配备挡板,用防水布遮盖;作业场地及运输车辆及时清扫、冲洗,保证场地、车辆清洁;基坑内、施工场地、运输道路定时洒水降尘;严禁在工地燃烧各种垃圾废弃物;

9.6对施工现场内,需要迁移的树木通知有关专业部门进行迁移,不需要迁移的进行登记,树杆用竹帘包裹,并设置护栏;对绿地用草席覆盖,设隔离栏杆;

9.7施工现场内道路平整畅通,排水出口良好;现场出入口设置洗车槽,施工现场必须在工地内冲洗干净后方准上路行驶;

9.8工地废水排入市政下水前设置沉淀池和栅栏,并采取必要的净化措施,防止堵塞下水管道;

9．9工程完工后,按要求及时拆除所有工地围蔽、安全防护设施和其他临时设施,并将主地及周围环境清理整洁,做到工完、料清、场地净;

9.10用防雨布将现场材料遮盖严实；间断洒水,减少粉尘量；按规定安排作息时间,避免影响周围居民生活;

10.效益分析

10.1本工法劳动强度低,施工安全,操作简便,特别是适用于受场地局限比较大的施工环境,有效地减少了机械设备的投入,有效的提高了施工进度,缩短了施工周期;

10．2用抗浮锚杆施工工艺取代了传统桩基施工工艺,节约了资源,降低了成本; 11.应用实例

胶济铁路青岛客站改造工程

11.1工程概况

青岛客站改造工程位于青岛市广州路与费县路交口处原火车站旧址,设计使用年限100年;新建主站房沿站场东、南、西呈“U”形布局,总建筑面积54277m2,南端设地下候车室,面积13500m2;该工程建筑高度22.14m,±0.00相当于绝对标高7.61m,室内外高差-0.15～-1.50m;本工程地上2层,地下2层,基础形式钢筋混凝土筏基;基底埋深-16.9m,局部-17.00～-18.00m,建筑场区的地下水类型为第四系壤中潜水和基岩裂隙潜水,地下水主要受大气降水的补给,第四系壤中潜水还受排污管道内水入渗的影响;雨季地下水埋深约在天然地面下1m,为最高地下水位;地下水对混凝土无腐蚀性;

主站房地下候车室为抗浮,初设采用抗拔桩,桩径800mm,共计1330余棵;若按抗拔桩方案施工,工程量大、工期长、且基底持力层为中风化或强风化花岗岩,施工难度大,预计总工期将达4-6个月;由于青岛客站工期极为紧张,为保证2008年奥运会前本工程顺利开通,中铁十局济铁工程公司通过施工调查,研究地质报告,借鉴类似工程先例,并配合勘察设计院进行抗浮基底岩性、抗浮水位等专题报告,经过各方资深专家反复研究论证,最终确定将基础抗拔桩优化为抗浮锚杆;

11.2施工情况

本工程锚杆采用332HRB400级钢筋,共设抗浮锚杆约4200根,钻孔约18000延米;终孔直径为150mm;注浆采用水泥砂浆,强度等级M35;单根锚杆所承受的抗拔力标准值为350KN,检测值取为525KN;锚杆采用梅花状布置,距离底板外边300mm开始布置第一排锚杆,1轴附近6排锚杆及E轴附近8排间距1.0m1.0m,E轴外侧不规则部分按1.0m1.0m的原则布置,其它区域锚杆间距为2.05m;锚杆锚固长度当基底位于微风化岩区L=3.250m；当基底位于中风化岩区L=4.050m；当基底位于黄斑岩带换填深度小

于2m、东南角深沟及覆盖粉质粘土C15毛石混凝土换填区L=4.550m；当基底位于黄斑岩带换填深度大于2mL=5.050m;

由于施工场地在地下室底层,质量要求高,施工难度大,工期紧;本工程采取合理安排、科学组织,分区域施工以便抗拔力检测,区域内流水线作业模式;施工共投入高风压钻机4台,钻孔时间自4月7日至4月30日;总施工工期约1个月;锚杆验收试验锚固体灌浆强度已达到设计强度的90％自4月20日至5月8日;

11.3工程结果评介

本工程采用该抗浮锚杆施工工法施工完毕后,进行锚杆验收试验全部达到设计要求;抗浮锚杆施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态,无安全生产事故发生,得到了各方的好评;