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14.地下结构抗浮锚杆施工工法

地下结构抗浮锚杆施工工法

编制单位:北方公司

工法编号:H B GF191-2008

主要执笔人:颜斌、闫晓营、张欣欣、孙金桥、徐开源

1 前言

锚杆工艺是国家重点推广的十项新技术之一,在各类工程中都有广泛应用。主要应用于基坑加固、地基加固等多种不同工程。本工艺属于锚杆施工工艺中的一种,因应用于抗浮施工因此定义为抗浮锚杆施工技术。

2 工法特点

2.1 抗浮锚杆具有良好的地层适应性,易于施工。

2.2 锚杆布置非常灵活,锚固效率高。

2.3 由于其单向受力特点,抗拔力及预应力易于控制,有利于建筑结构的应力与变形协调。

2.4 减少结构造价。

3 适用范围

本工法适用于沿海地区及地下水位较高地区,对基础产生浮力比较大的各类工程,采用锚杆基础抗浮措施。

4 工艺原理

本工法是将拉力传递到稳定的岩层或土体的锚固体系。锚杆的一端与岩土体或结构物相连,另一端与建筑物基础相连,以承受浮力所产生的结构拉力,用以维护结构物的稳定。它通常包括杆体(由钢绞线、钢筋、特殊钢管等筋材组成)、灌浆体、锚具、套管和可能使用的联接器。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

图5.1 工艺流程

5.2 抗浮锚杆施工示意图

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

抗浮锚杆施工示意图

成孔直径

图5.2 抗浮锚杆施工示意图

注:本图为施工示意图,具体选材以及尺寸应根据设计文件规定施工。

5.3 操作要点

5.3.1 锚杆施工定位

抗浮锚杆施工定位应根据现场施工单位提供的轴线进行定位。施工前由测量人员根据设计图纸检查核对锚杆点位及标高,确认准确无误后方可施工,并按要求填写《工程定位测量记录》,有关部门履行签字手续。

5.3.2 下套管钻机就位

由于存在卵石层,需在卵石层设置护壁套管。锚杆正式成孔施工前采用钻机将护壁套管冲击至岩层顶面。钻机就位后正式开始下套管前,施工人员应仔细检查套管点位及垂直度,确认满足要求后,再进行下套管施工。

5.3.3 下放套管

下放套管过程中,应及时对套管点位及垂直度进行校正,确保下放后的套管满足抗浮锚杆施工要求。

5.3.4 冲击钻机就位

套管下放完成后,潜孔冲击钻机开始就位,成孔施工前,施工人员应仔细检查点位及钻具垂直度,确认满足要求后,再进行成孔施工。

5.3.5 成孔施工

潜孔冲击钻机配备中风压空压机,成孔过程中应及时校正垂直度,避免钻具对套管造成破坏,成孔深度应满足锚入基岩的设计文件深度要求。

5.3.6 清孔

成孔完成后,应严格按照要求进行清孔,确保清除孔底残渣。

5.3.7 锚杆杆体制作及下放锚杆杆体

锚杆杆体制作应在锚杆清孔前完成,制作时应严格按照设计文件及相关规范进行,由于后期拔套管工艺限制,锚杆杆体竖直段与上部直角弯段应分开制作,两部分钢筋采用直螺纹连接。由于一般情况下锚杆杆体较长,现场通常要配备吊车进行锚杆杆体下放作业,下放时应防止杆体弯扭,避免杆体冲擦孔壁造成塌孔,确保锚杆杆体居中。注浆管应与杆体一起下放至孔底。

5.3.8 注浆

锚杆杆体及注浆管下放完成后,应及时开始锚杆注浆作业。锚杆注浆浆液应严格按照设计文件及试验室提供的配比单进行配制,施工用水施工前应进行检测,确保水中不含有影响浆液凝结速度及强度的成分。注浆管应与杆体一起下放至孔底,锚杆注浆采用常压注浆,注浆时确保浆液自下而上将锚孔注满,将孔中渗水排清。

5.3.9 上拔套管

注浆完成后,利用钻机或其他设备及时将护壁套管拔出,上拔套管过程中应避免破坏套管,禁止扰动锚孔侧壁造成塌孔。

5.3.10 补浆

套管拔出后,加之浆液渗漏,造成锚杆原有注浆面下沉,应及时利用原有注浆管对锚杆进行补浆,直至孔口补满浆液。

5.3.11 清运残土至指定地点

注浆完成后,应派专人将锚杆周围残土清理至坑内指定地点,清理过程中应避免碰撞锚杆对

锚杆造成扰动,避免土块掉落锚孔中,影响锚固体强度。

5.3.12 安装锚杆上部钢筋

安装锚杆上部钢筋应在锚杆注浆体强度应达到70%后进行,直螺纹连接位置、及质量应满相关规范要求。

6 材料与设备

6.1 材料

6.1.1 锚杆:钢筋、钢管、钢丝束或钢绞线。有单杆和多杆之分,单杆多用Ⅱ级或Ⅲ级热螺纹粗钢筋,直径22~32mm;多杆直径为16mm,一般为2~4根,承载力很高的土层锚杆多采用钢丝束或钢绞线。以上材料必须符合设计要求,并有出厂合格证及现场复试的试验报告。

6.1.2 钢材:用于喷射混凝土面层内的钢筋网片及连接结构的钢材必须符合设计要求,并有出厂合格证和现场复试的试验报告。

6.1.3 水泥浆:水泥用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥:砂用粒径小于2mm的中细砂;水用PH值小于4的水。

6.2 机具设备

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

7 质量控制

7.1 主控项目

7.1.1 锚杆工程所用原材料,钢材、水泥浆、水泥砂浆强度等级,必须符合设计要求,锚具应有出厂合格证和试验报告。

7.1.2 锚固体的直径、标高、深度和倾角必须符合设计要求。

7.1.3 锚杆的组装和安放必须符合《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22:90的要求)。

7.1.4 锚杆的张拉、锁定和防锈处理,必须符合设计和施工规范的要求。

7.1.5 土层锚杆的试验和监测,必须符合设计和施工规范的规定。

7.2 一般项目

7.2.1 水泥砂浆必须经过试验,并符合设计和施工规范的要求,有合格的试验资料。

7.2.2 进行张拉和锁定时,台座的承压面应平整,并与锚杆的轴线方向垂直。

7.2.3 进行基本试验时,所施加最大试验荷载,不应超过钢丝、钢绞线、钢筋强度标准值的0.8倍。

7.2.4 基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80%,且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。

7.3 质量记录

7.3.1 隐蔽工程记录

7.3.2 施工记录

7.3.3 水泥出厂质量证明书及复试报告

7.3.4 砂试验报告

7.3.5 水泥砂浆配比通知单

7.3.6 检验批质量验收记录

7.4 应注意的质量问题

7.4.1 锚固长度的计算应反复核算,避免错误,因锚杆被拔出而引发事故。

7.4.2 锚杆施工应由有经验的技术人员操作。当锚头锚住后还应检查横梁(一般为工字钢)是否受力。当发现横梁脱落,应立即停止挖土,研究原因,采取措施。

7.4.3 正式施工锚杆前必须作锚杆基本试验,确定倾角、锚固长度关系,并严格按其实施,防止锚杆倾角过小,从而确保设计的锚固力。

7.5 成品保护

7.5.1 锚杆的非锚固段及锚头部分应及时防腐处理。

7.5.2 成孔后应立即安设锚杆,立即注浆,防止塌孔。

7.5.3 锚杆施工应合理安排施工顺序,夜间作业应有足够的照明设施。

7.5.4 施工全过程中,应注意保护定位控制桩、水准基点桩,防止碰撞产生位移。

8 安全措施

8.1 临时用电防触电措施

8.1.1 按照JGJ46-88《施工现场临时用电安全技术规范》的规定“临时用电设备在5台及5台以上或设备总容量在50KW以上者,应编制临时用电施工组织设计”,其内容:现场勘察,确定电源进线和变电所,配电室,总配电箱,分配电箱等装设位置及线路走向;负荷计算;选择变压器容量,导线截面和电器的类型,规格;绘制电气平面图,立面和接线系统图;制订安全用电技术措施和电气防火措施。

8.1.2 防触电措施:

所有电气设备不带电的金属外壳接地极之间做可靠的电气连接,即接地保护。做好接零保护:在电源中性点直接接地的低压电力系统中,将用电设备的金属外壳与供电系统中的零线或专用零线直接做电气连接。设置漏电保护器,施工现场的总配电箱和开关箱应至少设置两级漏电保护器,

即设备负荷线的首端处和设备开关箱末端必须设漏电保护器,其额定漏电电流应不大于30mA,额定漏电动作时间应小于0.15。电气设备开关箱内应一机一闸,开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m。配电箱和开关箱安装要端正、牢固,移动式箱体底装设在坚固的支架上。配电箱、开关箱内的连接线应采用绝缘零线,工作零线要通过接线端子极连接,并与保护零线分开。各种箱体的金属外壳、底座必须做保护接零。电气设备操作人员要求。临时用电的施工和维修人员,必须由经过培训后取得上岗证书的专业电工完成,掌握安全用电基本知识和所用设备的性能,使用设备前必须穿戴相应的防护用品。并检查电气装置和保护设施是否完好,严禁设备带病运转。停用的设备必须拉闸断电,锁好开关箱。施工现场配电线路。现场中所有架空线路的导线必须彩绝缘铜线,导线最大弧垂与地面距离不小于4m,电缆线路应采用穿管埋地敷设的方法,电缆的接头应牢固可靠,绝缘包扎后的接头不能降低原来的绝缘强度,并不得承受强力。

8.2 施工设备使用安全要求:

8.2.1 每天施工前应对所有施工设备进行安全检查,合格后方可使用。

8.2.2 处理机械故障时,必须使设备断电,停电。向施工设备送电、送风前应通知有关人员。

8.2.3 向锚孔注浆时,注浆罐内应保持一定数量的砂浆,以防罐体放空,砂浆喷出伤人。处理管路堵塞前,应消除罐内压力。

8.2.4 非操作人员不得进入正进行施工的作业区。施工中,注浆管前严禁站人。

8.3 安全要求:

8.3.1 进入施工现场的作业人员必须经过培训合格后方可上岗作业。必须严格按照操作规程进行施工作业。

8.3.2 所有进场人员必须戴好安全帽。

8.3.3 施工现场的建筑材料、机具设备要按施工总平面图布置。

8.3.4 临时用电、机具电气设备要安装触电保护器,并且设专人负责,经常进行维护、修理。

8.3.5 施工现场明显部位及主要通道设置安全标语牌。

8.3.6 夜间施工确保照明灯的亮度。

8.3.7 锚杆钻孔完成后,应将反出土清理干净并运至基坑边指定地点。

8.3.8 注浆施工时,对溢出浆液应清扫干净,以免影响底板施工。

9 环保措施

9.1 注浆完成后,应派专人将锚杆周围残土清理至坑内指定地点。

9.2 注浆施工时,对溢出浆液应清扫干净,以免影响底板施工。

9.3 现场设置专人负责协调、监督,施工过程中及时做到工完场清,杜绝材料浪费。

9.4 成品、半成品材料严格按照施工总平面布置图摆放,并设安全文明施工标识牌。

9.5 尽量减少夜间和中午施工作业,以避免因施工对周围居民造成噪声污染。

10 效益分析

本工艺施工机动灵活,在大多数地质条件下都可操作,使用范围广,施工难度不高,计算简

单方便,经济效益显著。

11 应用实例

沿海国际中心位于大连世界博览广场旁,总投资逾30亿元,是一座总建筑面积达37万平方米的国际城市综合体,集超五星级酒店、5A国际智能写字楼、商业、配套酒店公寓与城市公寓等多种高端业态于一体,强化大都会的前沿理念与国际主流的生活方式。一期工程总建筑面积215500平方米,地上部分含2栋国际公寓、3栋酒店式公寓及独立商业,总高度达174.55m,结构形式为剪力墙结构,地下部分为三层停车库,单层面积近15000平方米。

大连沿海国际中心工程地处大连市近海地区,地下水位比较高,浮力较大,因此设计中将自重不足的裙楼及地下车库部分地基采用抗浮锚杆施工技术,以避免海水浮力对结构造成的不稳定性。中建三局一公司北京分公司在施工中先将地基面以下约2米深的地基土用C15混凝土换填,然后进行抗浮锚杆的施工。单个锚杆的间距为1.5米,每根锚杆由两根三级28钢筋组成,一组锚杆由9根锚杆组成,每组锚杆间距约5米。由此形成的整片锚杆群就足以承受较大的海水浮力。

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

图11-1 抗浮锚杆施工机具

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

图11-2 地下车库底板中的抗浮锚杆

14.地下结构抗浮锚杆施工工法

图11-3 地下车库抗浮锚杆施工效果