抗拔锚杆施工技术
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【摘要】抗拔锚杆有着较好的应用前景，而目前国内相应的设计和施工规范标准尚未完善，在工程项目的实际应用中，只有科学地对待抗拔锚杆的设计和施工，才能令到抗拔锚杆在工程项目中起到经济效果，令建（构）筑物的质量得到保证。
【关键字】抗拔锚杆 设计施工质量控制措施
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：
在地下基坑支护工程中，打设抗拔锚杆能很好地改变受力状态，有利于基坑边坡及支护桩的稳定并降低边坡支护工程的成本，因而在深基坑工程中得到广泛应用，国内的相关设计与施工规范也已经出台。
近年来，在地下水丰富的地下工程中，诸如广州珠江新城心中轴线中的标志性建筑西塔、交通核心区，为了解决地下建（构）筑物的抗拔问题，不断出现设计采用抗拔锚杆作为抗拉或者抗拔构建的工程实例。但在作为建（构）筑物的抗拉或者抗拔构建方面，目前国内对抗拔锚杆的设计与施工规范及验收标准尚未完善，所以在具体施工中，普遍采取的还是参照基坑支护锚杆的施工规范及验收标准。由于作用对象不同，上述应用标准不尽合理。所以，在具体的工程应用中，通过工作实践和总结，我们应该对抗拨锚杆的施工和相关知识有更加科学的认识。
1工程概况
广州市珠江新城核心区市政交通项目位于广东省广州市珠江新城华夏路与冼村路之间区域，北起黄埔大道、南至珠江北岸；东起冼村路、西至华夏路。本项目包括市政交通、核心区地下建筑、核心区地面广场景观、新中轴线地下集运系统等四大部分，规划占地面积约56.6万平方米，规划地下总建筑面积约37.1万平方米，地下空间层数不超过三层。在本文中，工程项目将具体到珠江新城核心区市政交通项目的第二标段四区。本工程中，抗拔锚杆主要分布在地下室负二层，该部分在建成后，主要的功能包括：一，真空管道生活垃圾收集系统，主要作为在珠江新城核心区39栋商业建筑和大型广场配套建设真空管道生活垃圾收集系统，设计日收集生活垃圾200至300吨；二，公共停车场及旅游大巴停车场的部分交通通道。
2，抗拔锚杆在设计和施工需注意事项
在本工程，，抗拔锚杆主要是与人工挖孔桩结合。在负二层地下室底板同时设置抗拔锚杆和人工挖孔桩，使建（构）筑物具备一定的抗拔能力，这样的设计一方面综合考虑了建（构）筑物抗拉和抗拔的能力，另一方面也经济出发，这种设计在一定程度上减少了工程的成本。正因为抗拔锚杆在工程中起到一个稳固建（构）筑物整体结构的功能，所以，在设计方面和施工方面，都必要严格遵守有关规范。
2.1 适用的规范
抗拔锚杆的设计没有相应的规范条文,可参考《建筑地基基础设计规范 GB50007-2002》中“岩石锚杆基础”部分以及《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》。
2.2抗拔锚杆设计顺序和内容
首先根据岩土勘察报告和建筑物形式,按阿基米德定律(荷载-浮力)×抗拔稳定安全系数(一般取1.3)÷单根锚杆的抗拨承载力= n(锚杆根数)。锚杆抗拨承载力按GB 50330-2002相关条文进行估算和设计(锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定),具体顺序和内容为:①计算锚筋(或预应力钢铰线)截面面积(m2),式中 —工程重要性系数; —锚杆轴向拉力设计值; —锚筋抗拉工作条件系数,永久性锚杆取0.69;—锚筋或预应力钢铰线拉力强度设计值(kPa);②确定锚杆锚固段长度(m) ,式中 —锚杆轴向拉力标准值; —锚固体与地层粘结工作条件系数,对永久性锚杆取1.00;D—锚固体直径(m); —锚固体与地层粘结强度特征值(kPa),应通过试验确定;注浆材料和工艺;③确定锚杆自由段长度和锚杆总长;④土体或者岩体的强度验算;⑤外锚头及防腐等构造设计,以及预应力锚杆张拉值和锁定值确定。
2.3 抗拔锚杆的布置方式
通常,抗拔锚杆的布置方式有集中点状、集中线状、面状均匀布置三种形式,其中集中点状布置推荐用于坚硬岩,集中线状布置推荐用于坚硬岩与较硬岩,面状均匀布置推荐用于所有情况。
2.4关键性技术要求
2.4.1抗拔设计水位
抗拔设计水位的确定应合理可靠,准确的确定场地的地下水位是抗拔设计是否成功的前提。一般做法是,按施工期间的进度来考虑,如果在一年内上部结构能做起来,荷载>浮力,这时仅考虑近5年来,一个水文年的最高水位;若荷载
2.4.2群锚作用
锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载,未考虑锚杆间距影响。按《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ 71-2004第8.6节规定,如果抗拔锚杆间距不满足《建筑桩基技术规范》的规定,要考虑群锚作用的影响,一般按0.8折减。
2.4.3抗拔锚杆防水
抗拔锚杆防水更是一个大问题,要锚入坚硬岩土层为好。灌浆强度最好与地下室砼强度在一个等级上,并且应加入微膨胀剂,防止形成地下水的通道。锚杆钢筋会穿过底板外防水,锚杆钢筋应有防水措施。
3 施工质量控制
3.1钻孔施工工艺
根据锚杆设计、成孔地质条件和以往成功的工程经验,基本可确定锚杆钻孔成孔工艺。
(1)地质钻机泥浆护壁成孔工艺
利用地质钻机,通过泵送人工配置的优质泥浆,利用组合的正反循环系统,使所造的钻孔壁在相当长的时间内不坍塌。但施工的难点是在砂层、卵(砾)石层等复杂土层中成孔,由于砂层和卵(砾)石层无胶结性,在回转钻机的搅动下产生动水压力而形成流砂,砂层部位垮孔严重。同时卵(砾)石层钻进时不是被钻碎,而是被钻头挤裂或挤开,当钻孔达到设计孔深起钻后,钻孔空间又被垮坍的流砂及滚动的卵(砾)石回填,采用浓泥浆和水泥浆也无法护孔。这时可采用套管护壁,如先用三翼合金尖钻头泥浆钻穿砂层后,井口下入套管,再改用小二级三翼合金尖钻头钻穿圆砾层后,换用活门合金钻头干钻捞取圆砾石。活门捞碴钻头为下部钻孔的顺利成孔起到了保证作用。
(2)泥浆配比设计
成孔工艺中最重要的是泥浆的配比,根据实际情况,在钻孔前在实验室内要做好配比试验。根据以往的工程经验,采用类似工程使用的钻孔泥浆配比。泥浆配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程,目的在于使所配泥浆的性能符合钻进的需要。因此,泥浆的性能设计须经初选—应用—改性—再应用,直至基本达到要求这样一个过程。
3.2注浆
3.2.1 配合比实验
为了提高浆体的早期强度,可以考虑加入适量的外掺剂,起到早强和膨胀的作用。在做配合比实验时,同时做掺加外加剂和不掺加外加剂的两组水泥浆的配合比。根据实验结果进行比较之后,根据实际需要再决定水泥浆是否掺加外加剂。
3.3.2埋入式注浆
在砂、卵(砾)石层注浆,考虑到起拔套管将引起砂砾层垮坍回填钻孔而无法下入注浆管,只有将插入式注浆改为埋入式注浆,即将注浆管绑扎钢筋杆体上,成孔后,将绑扎注浆杆体事先插入钻孔内,为防止起拔套管后,坍垮的砂砾堵塞注浆管底口。绑扎前,要在注浆管的底管下部(约1m长左右)的周侧用电钻钻入30@300的出浆孔,以保证被砂、卵(砾)石层埋住的注浆管能顺利出浆。
3.3.3二次注浆
为了提高注浆效果和质量,待一次注浆体初凝强度达5.0MPa后,即可用高压注浆管进行二次高压注浆,注浆材料采用纯水泥浆(水灰比为0.45～0.5)。锚固段注浆采用孔底返浆法,将注浆管插入到距孔底50cm处,用压浆泵将水泥浆通入注浆管注入孔底,水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体。二次注浆时间、压力、注浆量等工艺参数可通过试验确定。
3.3锚杆基本试验
(1)基本试验锚杆,用作基本试验的锚杆参数、材料及施工工艺和工程锚杆相同。
(2)加力总量为0.8fptk或破坏。
(3)加载要求:加载宜按设计荷载的:初级加载0.1Afptk,以后为1/10～1/15Afptk,循
环加载依次进行,直至达到0.8fptk或破坏。
(4)根据试验中得出的荷载、位移值绘制P～S曲线,并对设计参数及施工质量进行评价。
【参考文献】
[1] GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S]
[2] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]
[3] 陈永奇•提高复杂地质条件下抗拔锚杆的施工质量[M]
[4] 蔡耿民•抗拔锚杆施工质量控制[M]