淺談基礎(chǔ)類(lèi)抗浮錨桿技術(shù)

       隨著城市高樓大廈的興建，埋置于地下的車(chē)庫(kù)、人防工程逐漸增多，建筑物的基礎(chǔ)采用抗浮設(shè)計(jì)普遍存在。建筑物抗浮一般有三種方法：第一種是配重法；第二種是“排”的方法；第三種是“抗”的方法。由于抗浮錨桿施工便捷且造價(jià)低廉，目前普遍采用抗浮錨桿進(jìn)行抗浮處理?？垢″^桿工作原理是利用其所能承受或提供的拉拔力大小，以滿(mǎn)足建（構(gòu)）筑物的抗拔荷載要求。結(jié)合某大廈的抗浮設(shè)計(jì)，針對(duì)其基礎(chǔ)為獨(dú)立基礎(chǔ)的特點(diǎn)近年來(lái)抗浮錨桿以其施工方便、操作簡(jiǎn)單，采用類(lèi)似樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行抗浮錨桿設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中除了考慮單錨極限承載力以防止單根錨桿因材料屈服發(fā)生破壞外，還考慮了“群錨效應(yīng)”以避免錨桿之間由于距離過(guò)小而產(chǎn)生整體破壞，本文闡述了如何從設(shè)計(jì)和施工方面來(lái)控制抗浮錨桿的質(zhì)量，為抗浮錨桿設(shè)計(jì)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

　　一 工程概況

　　擬建某酒店主樓11層，附樓5層，設(shè)置二層地下室。該建筑物地基基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁型采用φ500PHC靜壓管樁?，F(xiàn)因建筑物北側(cè)地下車(chē)庫(kù)部分的抗浮設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足地下室抗浮的要求，導(dǎo)致該側(cè)地下室底板、基礎(chǔ)等出現(xiàn)不同程度的破壞。

　　二抗浮錨桿設(shè)計(jì)施工

　　1.灌漿錨桿的抗拔力

　　巖層中錨孔的深度應(yīng)超過(guò)破裂面，并需在穩(wěn)定地層中達(dá)到足夠的長(zhǎng)度，即有效錨固段。有效錨固段所能承受的最大拉力稱(chēng)為錨桿的極限抗拔力。

　　當(dāng)錨固段受力時(shí)，拉力首先通過(guò)鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中，然后通過(guò)錨固段鉆周邊的地層摩陰力而傳遞到錨固地層中，因此，鋼拉桿除了鋼筋本身須在足夠的抗拉截面面積外，錨桿的抗拔作用還必須同時(shí)滿(mǎn)足：（1）錨固段的砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力需能承受的極限拉力。（2）錨固段地層對(duì)砂漿的摩擦力需能承受的極限抗力。（3）錨固段的土體在最不利的條件下仍能保持整體穩(wěn)定性。

　　2.錨固段砂漿的握裹力

　　一般在較完整的巖層中的孔壁摩阻力都大于砂漿的握裹應(yīng)力（水泥砂漿強(qiáng)度≥30MPa），所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長(zhǎng)度一般取決于砂漿的握裹力。即Tμ≤πdLeμ 式中：Tμ―錨桿的極限抗拔力（KN） d―鋼拉桿的直徑（m） Le―錨桿的有效錨固長(zhǎng)度（m）

　　μ―砂漿對(duì)鋼筋的平均握應(yīng)力（KN/m2）其中，μ值的確定根椐鋼筋混凝土試驗(yàn)資料的建議：在一般情況下，鋼筋與普通混凝土之間的握裹應(yīng)力取砂漿標(biāo)準(zhǔn)施度的1/10。

　　3.錨固段孔壁的抗剪強(qiáng)度

　　在軟巖或土層中，錨桿孔壁對(duì)砂漿的摩擦力一般低于砂漿對(duì)鋼拉桿的握裹力。因此，在軟巖或土層中的錨桿極限抗拔力取決于錨固段地層對(duì)于錨固段砂漿所能產(chǎn)生的最大摩阻力。即Tμ≤πDLeτ 式中：D―錨桿鉆孔的直徑（m） τ―錨固段周邊的抗剪強(qiáng)度（MPa）其余同前。

　　三抗浮錨桿的布置方式

　　通常，抗浮錨桿的布置方式有集中點(diǎn)狀、集中線(xiàn)狀、面狀均勻布置三種形式，其中集中點(diǎn)狀布置推薦用于堅(jiān)硬巖，集中線(xiàn)狀布置推薦用于堅(jiān)硬巖與較硬巖，面狀均勻布置推薦用于所有情況。

　　1.關(guān)鍵性技術(shù)要求

　　1.1抗浮設(shè)計(jì)水位

　　抗浮設(shè)計(jì)水位的確定應(yīng)合理可靠，準(zhǔn)確的確定場(chǎng)地的地下水位是抗浮設(shè)計(jì)是否成功的前提。一般做法是，按施工期間的進(jìn)度來(lái)考慮，如果在一年內(nèi)上部結(jié)構(gòu)能做起來(lái)，荷載>浮力，這時(shí)僅考慮近5年來(lái)，一個(gè)水文年的最高水位；若荷載<浮力，是一個(gè)永久作用，按1/50年一遇水位設(shè)計(jì)，特殊的建筑物按1/100一遇水位。

　　1.2群錨作用

　　錨桿抗拔承載力特征值現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)由于一般為單根錨桿加載，未考慮錨桿間距影響。按《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ71-2004第8.6節(jié)規(guī)定，如果抗浮錨桿間距不滿(mǎn)足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，要考慮群錨作用的影響，一般按0.8折減。

　　1.3 抗浮錨桿防水

　　抗浮錨桿防水更是一個(gè)大問(wèn)題，要錨入堅(jiān)硬巖土層為好。灌漿強(qiáng)度最好與地下室砼強(qiáng)度在一個(gè)等級(jí)上，并且應(yīng)加入微膨脹劑，防止形成地下水的通道。錨桿鋼筋會(huì)穿過(guò)底板外防水，錨桿鋼筋應(yīng)有防水措施。

　　四 .施工質(zhì)量控制

　　1.鉆孔施工工藝

　　根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)、成孔地質(zhì)條件和以往成功的工程經(jīng)驗(yàn)，基本可確定錨桿鉆孔成孔工藝。

　　(1)地質(zhì)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔工藝

　　利用地質(zhì)鉆機(jī)，通過(guò)泵送人工配置的優(yōu)質(zhì)泥漿，利用組合的正反循環(huán)系統(tǒng)，使所造的鉆孔壁在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不坍塌。但施工的難點(diǎn)是在砂層、卵（礫）石層等復(fù)雜土層中成孔，由于砂層和卵（礫）石層無(wú)膠結(jié)性，在回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的攪動(dòng)下產(chǎn)生動(dòng)水壓力而形成流砂，砂層部位垮孔嚴(yán)重。同時(shí)卵（礫）石層鉆進(jìn)時(shí)不是被鉆碎，而是被鉆頭擠裂或擠開(kāi)，當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深起鉆后，鉆孔空間又被垮坍的流砂及滾動(dòng)的卵（礫）石回填，采用濃泥漿和水泥漿也無(wú)法護(hù)孔。這時(shí)可采用套管護(hù)壁，如先用三翼合金尖鉆頭泥漿鉆穿砂層后，井口下入套管，再改用小二級(jí)三翼合金尖鉆頭鉆穿圓礫層后，換用活門(mén)合金鉆頭干鉆撈取圓礫石。活門(mén)撈碴鉆頭為下部鉆孔的順利成孔起到了保證作用。(2)泥漿配比設(shè)計(jì)

　　成孔工藝中最重要的是泥漿的配比，根據(jù)實(shí)際情況，在鉆孔前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要做好配比試驗(yàn)。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，采用類(lèi)似工程使用的鉆孔泥漿配比。泥漿配比設(shè)計(jì)是確定泥漿各組分在泥漿中所占比例的過(guò)程，目的在于使所配泥漿的性能符合鉆進(jìn)的需要。因此，泥漿的性能設(shè)計(jì)須經(jīng)初選―應(yīng)用―改性―再應(yīng)用，直至基本達(dá)到要求這樣一個(gè)過(guò)程。

　　2.注漿

　　（1）配合比實(shí)驗(yàn)

　　為了提高漿體的早期強(qiáng)度，可以考慮加入適量的外摻劑，起到早強(qiáng)和膨脹的作用。在做配合比實(shí)驗(yàn)時(shí)，同時(shí)做摻加外加劑和不摻加外加劑的兩組水泥漿的配合比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較之后，根據(jù)實(shí)際需要再?zèng)Q定水泥漿是否摻加外加劑。

　?。?）埋入式注漿

　　在砂、卵（礫）石層注漿，考慮到起拔套管將引起砂礫層垮坍回填鉆孔而無(wú)法下入注漿管，只有將插入式注漿改為埋入式注漿，即將注漿管綁扎鋼筋桿體上，成孔后，將綁扎注漿桿體事先插入鉆孔內(nèi)，為防止起拔套管后，坍垮的砂礫堵塞注漿管底口。綁扎前，要在注漿管的底管下部(約為錨固段1/3長(zhǎng)左右)的周側(cè)用電鉆鉆入30@300（從管底至上由密到疏布置）的出漿孔并用膠布包裹，以保證被砂、卵（礫）石層埋住的注漿管能順利出漿。

　?。?）二次注漿

　　為了提高注漿效果和質(zhì)量，待一次注漿體初凝強(qiáng)度達(dá)3.0MPa后，即可用高壓注漿管進(jìn)行二次高壓注漿，注漿材料采用純水泥漿(水灰比為0.45～0.5)。錨固段注漿采用孔底返漿法，將注漿管插入到距孔底50cm處，用壓漿泵將水泥漿通入注漿管注入孔底，水泥漿則由孔眼處擠出并沖破第一次注漿體。二次注漿時(shí)間、壓力、注漿量等工藝參數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)確定。

　　(4)錨桿基本試驗(yàn)

　　1)基本試驗(yàn)錨桿，用作基本試驗(yàn)的錨桿參數(shù)、材料及施工工藝和工程錨桿相同。

　　2)加力總量為0.8fptk或破壞。

　　3)加載要求：加載宜按設(shè)計(jì)荷載的：初級(jí)加載0.1Afptk，以后為1/10～1/15Afptk，循環(huán)加載依次進(jìn)行，直至達(dá)到0.8fptk或破壞。

　　4)根據(jù)試驗(yàn)中得出的荷載、位移值繪制P～S曲線(xiàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)及施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　五．結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)上述分析與研究，得出在施工和設(shè)計(jì)方面來(lái)控制抗浮錨桿的質(zhì)量以加強(qiáng)施工質(zhì)量尤為重要，為抗浮錨桿設(shè)計(jì)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。