大直径抗浮预应力锚索桩工法应用

第２８卷第１期２０１４年　２月

资源环境与工程

ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖｏｌ畅２８，Ｎｏ畅１Ｆｅｂ．，２０１４

收稿日期：２０１３－０９－１２；改回日期：２０１３－１０－１７

作者简介：王绪余（１９７３－），男，工程师，探矿工程专业，从事地基与基础工程施工。Ｅ－ｍａｉｌ：４８９３１６３４４＠ｑｑ畅ｃｏｍ

大直径抗浮预应力锚索桩工法应用

王绪余

（湖北地矿建设工程承包集团有限公司北方分公司，天津　３００３８０）

摘　要：用大直径预应力抗浮锚索桩作基坑抗浮桩基，桩产生预应力，桩身强度高，可作抗浮抗拔桩和承载力桩。该工艺速度快，节约工程成本，效果良好。作为近几年的新工法，结合实际工程，对大直径预应力抗浮锚索桩工法应用进行了介绍。

关键词：ＣＦＧ桩；后置无粘结预应力锚索；预应力后张法；抗浮桩

中图分类号：ＴＵ４７３．１＋

３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－１２１１（２０１４）０１－００３８－０４

１　工法简介

大直径预应力抗浮锚索桩，即ＣＦＧ桩（水泥粉煤灰碎石桩，直径４００～６００ｍｍ）

［１］

中植放无粘结预应力

筋，预应力筋锚入地下室底板，经过后张法，使混凝土桩体与桩顶的地下室底板部分产生预应力而紧紧锚接在一起。大直径预应力抗浮锚索桩，既可作工程结构桩土复合地基，也可作为建筑物抗浮抗拔锚桩

［２］

。

用大直径预应力抗浮锚索桩代替灌注桩等作深基坑抗浮桩结构，为近几年采用的一种新型抗浮地基施工方案，该工艺施工简单、速度快，桩身产生预应力，强度高，节约工程成本；不产生泥浆，效果良好；机械化程度高；对施工现场污染小，环保程度高；其在地基与基

础工程施工中应用越来越广泛。该工法已被成功应用，拥有巨大的市场前景。具有“成桩高效率、占用现场小，可替代同直径钻孔灌注桩，可作抗拔桩，可作承载力桩，一桩多用，成桩质量高”的特点。

２　工程概况

辽宁盘锦市大商城市广场，地处繁华市中心，工程总建筑面积约４０万ｍ２

，由９栋高档公寓酒店、商住楼及大型地下超市组成，集商务、娱乐为一体。地下三层，主楼地上３０层、裙楼地上６层。主楼基础采用钻孔灌注桩，裙楼及地下步行街采用大直径抗浮锚杆桩作复合地基。地下结构为全箱形基础。

地质勘察情况：勘察揭露场地自然地面以下６０．００ｍ深度范围内均为第四系全新统（Ｑ４）海陆交互相沉积物组成，地层为粉细砂、细砂层。地下水位高，经基坑降水，水位已成功地降至基坑底－１．０ｍ处，地质情况适合ＣＦＧ桩设计与施工。

３　大直径抗浮锚杆桩设计情况

（１）桩身混凝土采用Ｃ３０，桩身混凝土坍落度（坍落度宜为１８０～２２０ｍｍ）、骨料粒径及外加剂应符合相关规定。

（２）设计桩径４００ｍｍ，有效桩长１３．５～１６．５ｍ，

桩间距２．１０ｍ×２．１０ｍ、２．１０ｍ×２．２５ｍ。

（３）预应力筋采用３×７Φ５－１８６０无粘结高强低松驰钢绞线，其抗拉强度标准值ｆｐｔｋ＝１８６０ＭＰａ［３］

，钢

绞线力学性能应符合国家标准的规定。

（４）本工程抗浮采用大直径抗浮锚杆，施加后张无粘结预应力钢绞线，锚具性能应符合国标规定。

（５）张拉控制应力为０．５ｆｐｔｋ＝０．５×１８６０ＭＰａ＝９３０ＭＰａ。预应力钢绞线采用一端张拉，一端固定；张拉端采用夹片锚具，固定端采用镦头锚具。

（６）工程大直径抗浮锚杆应按枟建筑基桩检测技术规范枠ＪＧＪ１０６中的桩的要求进行抽样检测。（７）本工程锚杆竖向承载力特征值系根据枟岩土工程勘察报告枠、按枟建筑桩基技术规范枠进行设计。

业主应按规范进行试桩，确定施工工艺，取得承载力作为设计依据，并形成报告，再对本工程锚杆进行相应修改。

（８）ＺＨ１桩径４００ｍｍ，有效桩长１３．５ｍ，单桩竖向（抗拔）承载力特征值２７０ｋＮ；ＺＨ２桩径４００ｍｍ，有效桩长１４．５ｍ，单桩竖向（抗拔）承载力特征值３００ｋＮ；ＺＨ３桩径４００ｍｍ，有效桩长１５．５ｍ，单桩竖向（抗

拔）承载力特征值３３０ｋＮ。

（９）预应力筋张拉完毕后锚具外预留≥３０ｍｍ，用砂轮锯将多余筋切除，将锚具周围涂防锈漆，再浇筑防水混凝土封堵。

４　机具材料简介

（１）主要设备机具：长螺旋钻机（４５ｋＷ×２）２台套；混凝土输送泵、搅拌机２台套；６ｋＷ振动机２台；液压千斤顶挤压机２台；穿心式张拉千斤顶２台。

（２）混凝土材料：水泥为３２．５＃

普通硅酸盐水泥；碎石为粒径５～２０ｍｍ；砂子为细中砂，含泥量≤５％；粉煤灰。

（３）锚杆锚具材料加工：锚具可在现场加工。钢绞线切割长度，应满足后张施工要求，除按设计长度外（桩长加承台底板厚），另加预留张拉千斤顶工作长度（２５０～５００ｍｍ）；固定端加工，将承压板穿放在钢绞线设计位置，然后用液压千斤顶穿孔挤压机将单孔墩头锚具墩挤在钢绞线底端，锁定承压板于钢绞线端头。

５　施工方法

工艺流程：桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→灌完砼后振入预应力筋→成桩、成品养护→凿桩及清桩间土→检测→铺设砂石褥垫层→在底板上后张拉→后浇防水混凝土封堵。

本工程大直径抗浮锚杆８０００根，每台长螺旋桩机２４ｈ正常作业成桩可达８０根，在基坑开挖至地下室底板底面后，在基坑底进行施工。大面积施工前确定出成桩的顺序为：对称、间隔、邻排斜向挑打，严禁从

一端开始按顺序逐个施工。

图１　抗浮锚杆大样

Ｆｉｇ畅１　Ｂｕｌｋｓａｍｐｌｅｏｆａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇａｒｃｈｏｒ

５．１　平场、桩位放点

按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的２个轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点，并用钢筋等作好标识；按施工图放桩位，预检无误后，向监理单位报验，经监理验线合格后进行下道工序。

５．２　钻机就位及成孔

将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤１％。全部调整到位后，开始钻孔，在钻机架上预先做好深度标记，利用深度标记进行成孔深度控制，并由电流表的数值判断是否有异常情况。钻孔开始时，关闭钻头闸门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进；一般先慢后快，既能减少钻杆晃动，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正；当发现钻杆摇晃时，则放慢进尺。５．３　拔管、压灌素混凝土

长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆芯孔灌满混凝土后，开始提升钻杆、压灌素混凝土。设专人指挥协调钻机操作手和混凝土泵操作手保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，以确保成桩质量。在正常情况下，钻机的提升速度≤１．５ｍ／ｍｉｎ，在含水砂层段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。直至压灌到场地地面为止。成桩后，采用振捣绑振捣一遍，振捣深度≥５ｍ。５．４　混凝土输送量控制

桩顶按设计桩顶要求施工，桩顶浮浆厚度≥５００ｍｍ。确保设计桩顶标高内无浮浆。

在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速率必须控制与泵送量相匹配，拔管速率在现场试成桩后确定（拔管速度应控制在１．２～１．５ｍ／ｍｉｎ左右）。施工中先送料至混凝土充满钻杆芯管时再拔管，严禁先拔管后送料；成桩过程必须连续进行，避免因后台供料慢而导致钻机前台停工待料。５．５　无粘结预应力锚索制作与桩身中后置

锚具可在现场加工。钢绞线切割长度，应满足后张施工要求，除按设计长度外（桩长加承台底板厚），另加预留张拉千斤顶工作长度（２５０～５００ｍｍ）；固定端加工，将承压板穿放在钢绞线设计位置，然后用液压千斤顶穿孔挤压机将单孔墩头锚具墩挤在钢绞线底端，锁定承压板于钢绞线端头。

灌完混凝土后，立即用钻机副卷扬吊起振动套管对准钢绞线底端承压板中心，将加工好的钢绞线（单桩３根筋）及墩头锚具、承压板振动下入桩底预定位置，然后边振动套管边缓慢拔出套管。５．６　清理桩间土和桩头

采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标

９

３第１期王绪余：大直径抗浮预应力锚索桩工法应用

高，注意重型机械不能碰撞桩身及桩顶钢绞线及胶皮。及时清理桩间土并人工挖土、平整到设计标高。此期间要认真保护成品。

５．７　砂石褥垫层及承台底板施工

验槽合格后，铺设１５０厚砂石褥垫层，砂石配比为砂子：碎石＝１∶２（体积比），先虚铺配好的砂石料约１７０ｍｍ，用平板振捣器振实２～３遍，振实后厚度为１５０ｍｍ；浇筑垫层，绑扎底板钢筋并浇砼。钢绞线顶端穿过地下室底板顶面处，在浇筑时以钢绞线为中心放入空心小木模，预留张拉端锚具孔洞，规格为：长×宽×高＝２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×１２０ｍｍ。

５．８　预应力后张拉锁定

在钢绞线张拉端，底板顶面处预留张拉孔洞（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×１２０ｍｍ），钢绞线穿入承压板孔后，再将单孔夹片式锚具套上钢绞线，锁定承压板，用穿心式张拉千斤顶进行张拉，注意将桩设计预应力换算成千斤顶油压相应值，张拉时应超过设计预应力值３％。

５．９　锚头后浇防水混凝土封灌

张拉施工完成后，将预应力筋张拉完毕后锚具外预留≥３０ｍｍ，用砂轮锯将多余筋切除，将锚具周围涂防锈漆，再将张拉孔洞浇筑满防水混凝土，将张拉锚头封堵。

６　施工注意事项

（１）混凝土应满足水下砼浇筑要求，坍落度１８～２２ｃｍ［４］。在混凝土刚刚灌完时，迅速将钢绞线锚杆下入ＣＦＧ桩中，充分振捣混凝土，振捣管对桩体桩头混凝土振捣密实，达到要求才能拔出。

（２）振动套管制作：ＣＦＧ桩机振动套管较所下桩体中预应力筋长度大，选择３～７．５ｋＷ适当大小振动电机，振动电机固定在套管顶端，整套振动装置吊挂在桩机副卷扬上。

（３）张拉施工待底板达到设计要求强度后进行，钢绞线不能焊接、气割等热加工，桩顶钢绞线折断后难以修补，锚杆张拉前应认真保护好桩顶钢绞线及其胶皮等成品。

（４）钢绞线锚具下入ＣＦＧ桩时，在锚杆固定端承压板中心焊上一根长１５０ｍｍ，Φ１６固定钢筋，用振动套管底套住固定钢筋，对准承压板将钢绞线从底端往桩中混凝土振压到桩底预定位置，锚杆应在桩中心轴线上调直并保持。

７　存在问题及解决方法

（１）少量大直径预应力抗浮锚索桩钢绞线锚具（约占总锚索桩数的５％）差１～４ｍ无法下到设计桩底位置。原因：桩底混凝土和易性差、初凝。解决措施：①报设计方进行结构验算，满足设计要求可不采取措施。②可进行现场加桩补强。③适量使用混凝土缓凝剂等，不使用时间过长、和易性达不到要求的混凝土。

（２）少量大直径预应力抗浮锚索桩（约占锚索桩数的３％）张拉时固定端单根墩头锚具脱锚（每锚杆３根筋）；少量桩顶预留钢绞线（约４％），在凿桩头浮浆，清除桩间土，承台施工等过程中折伤、散花、胶皮破损。解决措施：采取一定补救措施，进行结构验算；作业时严格检验锚具，认真做好成品保护，尽量减少损伤。

（３）大面积施工大直径预应力抗浮锚索桩，灌桩时桩顶浮浆多，浪费混凝土材料，长螺旋搅出渣土多，且不易清理，用机械清理，易碰断桩身。解决措施：及时清理浮浆及渣土，边施工锚索桩，边专人专设备清理渣土及浮浆。采用人工清除设计桩顶预留的３００ｍｍ厚土层；人工凿除预留桩头。对于碰断的桩，及时与设计部门联系补桩加桩事宜。

８　试验、检测、验收情况

（１）承载力试验：施工前，通过对１０根锚索桩试成桩确定工艺参数作施工依据；通过对１０根试桩的静载试验，确定承载力参数作为设计依据。对本工程锚索桩再进行相应修改后，才按要求进行施工。

（２）桩身完整性动测：通过对总桩数２０％桩进行抽样动测，经检测一类桩达８０％以上。

（３）锚索桩抗拔试验：通过对总桩数５％桩进行抽样抗拔试验［５］，竖向抗拔承载力达５００ｋＮ以上（设计竖向抗拔力特征值２７０～３３０ｋＮ），均达到设计要求。

锚索检测试验按设计及桩基规范等要求进行，其结果均达到设计要求。施工中存在少量部位、少量桩顶预留钢绞线折伤、散股、张拉时固定端单根脱锚等质量缺陷，但施工进展顺利，整体结构验收达到设计预期效果。

９　结语

随着新技术、新设备、新工艺的不断出现，施工管理和解决方法的不断完善，在成熟的ＣＦＧ桩施工及后张预应力锚索施工技术基础上，不断改进其施工方法。大直径抗浮预应力锚索桩作为一种抗浮桩施工工艺，其施工技术将日益成熟，使用范围和用途还将有新的突破，并且将成为主要类型的抗浮抗拔桩及承载力桩基工程，应用范围也将越来越广泛。

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（责任编辑：于继红）

ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬａｒｇｅＤｉａｍｅｔｅｒＡｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇｏｆＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＡｎｃｈｏｒＰｉｌｅＭｅｔｈｏｄ

ＷＡＮＧＸｕｙｕ

（ＨｕｂｅｉＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎｇ　３００３８０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇａｎｃｈｏｒｐｉｌｅｆｏｒａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔ，ｐｉｌｅｐｒｏｄｕｃｅｓｐｒｅｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｐｉｌｅｂｏｄｙｉｓｈｉｇｈｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｂｅａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇｕｐｌｉｆｔｐｉｌｅａｎｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｐｉｌｅ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｈａｓｈｉｇｈａｎｄｌｏｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓｇｏｏｄ．Ａｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇａｎｃｈｏｒｐｉｌｅｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｔｈａｎａｃｔｕａｌｐｒｏｊｅｃｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＦＧｐｉｌｅ；ｒｅａｒｕｎｂｏｎｄｅｄｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅ；ｐｏｓｔ－ｔｅｎｓｉｏｎｅｄｍｅｔｈｏｄ；ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔｉｎｇｐｉｌｅ

（上接第３７页）

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（责任编辑：于继红）

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＤｅｅｐＳｏｆｔＳｏｉｌＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＴｒｅａｔｅｄｂｙＶａｃｕｕｍＣｏｍｂｉｎｅｄ

ｗｉｔｈＳｕｒｃｈａｒｇｅＰｒｅｌｏａｄｉｎｇ

ＰＡＮＺｈｅｎｈｕａ

（ＳｈａｎｇｈａｉＲａｉｌｗａｙＢｕｒｅａｕ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００７１）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎＣｈｉｎａ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｄｅｅｐｓｏｆｔｓｏｉｌｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｈｉｇｈｗａｙｓ，ａｉｒｐｏｒｔｓ，ｉｎ－ｄｕｓｔｒｉａｌｐｌａｎｔｓ，ｐｏｒｔｓａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｗｈｉｌｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｒａｉｌｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｌｉｍｉｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆ２２０，０００ｍ２

ＳｈａｎｇｈａｉＨｏｎｇｑｉａｏＥＭＵｄｅｐｏｔｔｒｅａｔｅｄｂｙｖａｃｕｕｍｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｕｒｃｈａｒｇｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｆｏｒｌａｒｇｅ－ａｒｅａｙａｒｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｖａｃｕｕｍｐｕｍｐｉｎｇ，ｔｈｅｔｏｔａｌｓｅｔｔｌｅ－ｍｅｎｔｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｗａｓａｂｏｕｔ８０ｃｍａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄ７８．８％，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｌｉｎｅｄｔｏｔｈｅｉｎｓｉｄｅｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｏｉｌｉｎ－ｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｆｏｒｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｓｇｏｏｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ；ｓｕｒｃｈａｒｇｅ；ｙａｒｄ；ｓｏｆｔｓｏｉｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ

１

４第１期

王绪余：大直径抗浮预应力锚索桩工法应用

大直径抗浮预应力锚索桩工法应用

作者：王绪余， WANG Xuyu

作者单位：湖北地矿建设工程承包集团有限公司 北方分公司,天津,300380

刊名：

资源环境与工程

英文刊名：Resources Environment & Engineering

年，卷(期)：2014(1)

参考文献(5条)

1.建筑地基处理技术规范 2002

2.龚晓南地基处理手册) 2008

3.锚杆喷射混凝土支护技术规范 2001

4.建筑桩基技术规范 2008

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引用本文格式：王绪余.WANG Xuyu大直径抗浮预应力锚索桩工法应用[期刊论文]-资源环境与工程 2014(1)