论文部分内容阅读
【摘要】如何根据工程实际情况解决地下结构物的抗浮问题是一项技术难题。抗浮锚杆施工工艺技术先进，其取代传统桩基施工工艺用于解决裙房地下室的抗浮，社会效益和经济效益十分显著。
【关键词】抗浮问题、锚杆、单套管跟进、注浆
近年来国民经济日益发展，为了更好地开发利用空间，高层及超高层建筑涌现，基础埋置越来越深，作为车库、商场等功能的广场式建筑的纯地下室部分、裙房的开发和利用越来越广泛。由于该类地下室建筑面积大，裙房建筑层数相对较少，在设计抗浮水位下，结构自重及设计附加压载无法抵抗地下水的上浮力，地下结构物的抗浮问题日益突出，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。
新地中央广场工程经过对裙房地下室抗浮问题的研究，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，有效地提高了施工进度，缩短了施工周期。该施工方法技术先进，社会效益和经济效益十分显著。工程实例如下：
一、工程概况
新地中央广场位于深圳市光明新区，项目建筑面积106539m2，总用地面积18719.97m2。设计办公楼24层（1栋）、公寓28层（2栋），建筑总高度不超过100m，裙房楼设计为1-4层，高度不超过24 m。设地下室3层，地坪标高（±0.00）为21.40 m，基坑开挖深度为14m。结构形式高层为抗震墙结构，部分框支抗震墙结构，低层和裙房为框架结构，地下室为现浇钢筋混凝土结构，对差异沉降敏感。场地内地层埋藏分布规律及变化特征自上而下依次为：第四系人工填土 层（Qml）、第四系冲洪积层（Qal+pl）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）、下伏基岩为加里东期早奥陶世（O1）混合花岗岩全、强、中、微风化带。场地内地下水丰富，主要赋存于第四系地层中，属于上层滞水～潜水（含基岩裂隙水）类型，主要补给来源为大气降水和地表水体的侧向补给。地下室抗浮设计水位标高为室外地坪标高以下1.00m，场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
裙房地下室为抗浮，初设计采用抗拔桩，桩径1200mm，约400余根。若按抗拔桩方案施工，工程量大、工期较长、造价高，且基底持力层为强风化花岗岩及中风化夹层，施工难度大。由于工程工期比较紧张，通过施工调查，研究地质报告，借鉴类似工程先例，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，采用“单套管跟进锚杆”施工工艺。
本工程锚杆型号有A、B、C三类，共计1929根，基于经济适用性分三个大区域设计不同锚杆长度，采用梅花状布置，其分区及各区域锚杆长度如下：
锚杆型号 Ⅰ区域 Ⅱ区域 Ⅲ区域
A 锚杆总长度不小于16m 锚杆总长度不小于20m 锚杆总长度不小于24m
B 锚杆总长度不小于18m 锚杆总长度不小于22m 锚杆总长度不小于26m
C 锚杆总长度不小于23m 锚杆总长度不小于26m 锚杆总长度不小于30m
锚杆型号、锚杆成孔直径、锚筋、抗拔承载力特征值，如下：
锚杆型号 锚杆间距 成孔直径 锚筋 抗拔承载力特征值
A 约2.3m Φ150 Φ25 288KN
B 约2.5m Φ150 Φ28 323KN
C 约3.0m Φ150 Φ32 454KN
施工工艺及操作要点
2.1 施工工艺流程
2.2 操作要点
2.2.1 锚杆基本试验
锚杆正式施工前，首先进行锚杆基本试验，其试验的地质条件、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。各区域每种类型锚杆基本试验数量均不应小于3根，基本试验时最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体极限承载力的0.8倍。锚杆基本试验应采用循环加、卸荷法。
2.2.2 锚杆施工
本工程分段施工承台基础梁砖胎模及底板垫层后，进入抗浮锚杆施工。因含水量丰富，地下水位很高，为确保工程顺利进行，防止孔壁坍塌，采用新型BHD-115B多功能全液压锚固钻机，在钻孔的过程中采用“单套管跟进锚杆”施工工艺，套管随钻而下。
a、作业条件：控制好砖胎模及垫层的施工质量，加强土方回填夯压密实度，在承台及地梁处设支撑加固，提高砖胎模的稳定性。因采用套管跟进锚杆施工工艺，锚杆钢筋必须保持平直，锚入底板的锚杆段待验收试验后人工弯折。
b、在钻孔施工前，应将锚杆孔位测放准确。
c、开孔：在C15底板砼垫层上定位、并进行人工凿洞开孔。
d、钻进成孔、清孔：首先采用下套管高压水旋转钻进，套管护住孔壁砂层，防止砂层在钻进过程中发生塌孔，高压水将切割出的渣土从套管内向管口外流，在套管头部联接动力头的溢流口排出来；套管穿过砂层或含砂土层后，遇到岩层（或孤石），即刻更换为高压风冲击钻头，在岩层中成孔。成孔后采用高压空气清楚孔内余渣。同时，现场工程师及质检员进行孔深及锚杆倾斜度检测，符合要求后进行下道工序施工。
e、在套管中安放锚杆：在存在塌孔风险的遍区，采用35T吊车起吊锚杆钢筋下锚；在地质相对较好的遍区，采用塔吊吊锚杆钢筋下锚，并且均由人工配合就位、控制下锚速度。
f、注浆、拔管、补浆：本工程采用二次注浆工艺，第一次注浆材料采用水灰比0.45～0.5的M30纯水泥浆，注浆压力0.8MPa，从孔底开始，注至孔口反浆；一次注浆后宜在120分钟内、一次注浆浆体初凝后采用高压注浆泵进行二次注浆，第二次注浆采用水灰比0.5的纯水泥浆，注浆压力2.0～3.0MPa。注浆完成后，利用钻机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。由于套管拔出后，加之浆液渗漏且浆体凝结收缩，造成锚杆原有注浆面下沉，应及时利用原有注漿管对锚杆进行补浆，直至孔口补满浆液。每30根锚杆或每台机每班留置70.7×70.7×70.7mm水泥浆试块一组（六块）。
2.2.3 锚杆验收试验
锚杆抗拔力验收试验按《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）要求，最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的2倍，检验数量为锚杆总数的5%，共检验96根。试验锚杆位置由业主、质检、监理、设计及施工单位共同确定。
三、结语
本工程合理安排、科学组织，分区域流水作业施工，抗浮锚杆采用该施工工艺施工完毕后，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安全可控，保质保进度，得到了各责任主体单位的好评。
【关键词】抗浮问题、锚杆、单套管跟进、注浆
近年来国民经济日益发展，为了更好地开发利用空间，高层及超高层建筑涌现，基础埋置越来越深，作为车库、商场等功能的广场式建筑的纯地下室部分、裙房的开发和利用越来越广泛。由于该类地下室建筑面积大，裙房建筑层数相对较少，在设计抗浮水位下，结构自重及设计附加压载无法抵抗地下水的上浮力，地下结构物的抗浮问题日益突出，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。
新地中央广场工程经过对裙房地下室抗浮问题的研究，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，有效地提高了施工进度，缩短了施工周期。该施工方法技术先进，社会效益和经济效益十分显著。工程实例如下：
一、工程概况
新地中央广场位于深圳市光明新区，项目建筑面积106539m2，总用地面积18719.97m2。设计办公楼24层（1栋）、公寓28层（2栋），建筑总高度不超过100m，裙房楼设计为1-4层，高度不超过24 m。设地下室3层，地坪标高（±0.00）为21.40 m，基坑开挖深度为14m。结构形式高层为抗震墙结构，部分框支抗震墙结构，低层和裙房为框架结构，地下室为现浇钢筋混凝土结构，对差异沉降敏感。场地内地层埋藏分布规律及变化特征自上而下依次为：第四系人工填土 层（Qml）、第四系冲洪积层（Qal+pl）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）、下伏基岩为加里东期早奥陶世（O1）混合花岗岩全、强、中、微风化带。场地内地下水丰富，主要赋存于第四系地层中，属于上层滞水～潜水（含基岩裂隙水）类型，主要补给来源为大气降水和地表水体的侧向补给。地下室抗浮设计水位标高为室外地坪标高以下1.00m，场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
裙房地下室为抗浮，初设计采用抗拔桩，桩径1200mm，约400余根。若按抗拔桩方案施工，工程量大、工期较长、造价高，且基底持力层为强风化花岗岩及中风化夹层，施工难度大。由于工程工期比较紧张，通过施工调查，研究地质报告，借鉴类似工程先例，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，采用“单套管跟进锚杆”施工工艺。
本工程锚杆型号有A、B、C三类，共计1929根，基于经济适用性分三个大区域设计不同锚杆长度，采用梅花状布置，其分区及各区域锚杆长度如下：
锚杆型号 Ⅰ区域 Ⅱ区域 Ⅲ区域
A 锚杆总长度不小于16m 锚杆总长度不小于20m 锚杆总长度不小于24m
B 锚杆总长度不小于18m 锚杆总长度不小于22m 锚杆总长度不小于26m
C 锚杆总长度不小于23m 锚杆总长度不小于26m 锚杆总长度不小于30m
锚杆型号、锚杆成孔直径、锚筋、抗拔承载力特征值，如下：
锚杆型号 锚杆间距 成孔直径 锚筋 抗拔承载力特征值
A 约2.3m Φ150 Φ25 288KN
B 约2.5m Φ150 Φ28 323KN
C 约3.0m Φ150 Φ32 454KN
施工工艺及操作要点
2.1 施工工艺流程
2.2 操作要点
2.2.1 锚杆基本试验
锚杆正式施工前，首先进行锚杆基本试验，其试验的地质条件、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。各区域每种类型锚杆基本试验数量均不应小于3根，基本试验时最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体极限承载力的0.8倍。锚杆基本试验应采用循环加、卸荷法。
2.2.2 锚杆施工
本工程分段施工承台基础梁砖胎模及底板垫层后，进入抗浮锚杆施工。因含水量丰富，地下水位很高，为确保工程顺利进行，防止孔壁坍塌，采用新型BHD-115B多功能全液压锚固钻机，在钻孔的过程中采用“单套管跟进锚杆”施工工艺，套管随钻而下。
a、作业条件：控制好砖胎模及垫层的施工质量，加强土方回填夯压密实度，在承台及地梁处设支撑加固，提高砖胎模的稳定性。因采用套管跟进锚杆施工工艺，锚杆钢筋必须保持平直，锚入底板的锚杆段待验收试验后人工弯折。
b、在钻孔施工前，应将锚杆孔位测放准确。
c、开孔：在C15底板砼垫层上定位、并进行人工凿洞开孔。
d、钻进成孔、清孔：首先采用下套管高压水旋转钻进，套管护住孔壁砂层，防止砂层在钻进过程中发生塌孔，高压水将切割出的渣土从套管内向管口外流，在套管头部联接动力头的溢流口排出来；套管穿过砂层或含砂土层后，遇到岩层（或孤石），即刻更换为高压风冲击钻头，在岩层中成孔。成孔后采用高压空气清楚孔内余渣。同时，现场工程师及质检员进行孔深及锚杆倾斜度检测，符合要求后进行下道工序施工。
e、在套管中安放锚杆：在存在塌孔风险的遍区，采用35T吊车起吊锚杆钢筋下锚；在地质相对较好的遍区，采用塔吊吊锚杆钢筋下锚，并且均由人工配合就位、控制下锚速度。
f、注浆、拔管、补浆：本工程采用二次注浆工艺，第一次注浆材料采用水灰比0.45～0.5的M30纯水泥浆，注浆压力0.8MPa，从孔底开始，注至孔口反浆；一次注浆后宜在120分钟内、一次注浆浆体初凝后采用高压注浆泵进行二次注浆，第二次注浆采用水灰比0.5的纯水泥浆，注浆压力2.0～3.0MPa。注浆完成后，利用钻机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。由于套管拔出后，加之浆液渗漏且浆体凝结收缩，造成锚杆原有注浆面下沉，应及时利用原有注漿管对锚杆进行补浆，直至孔口补满浆液。每30根锚杆或每台机每班留置70.7×70.7×70.7mm水泥浆试块一组（六块）。
2.2.3 锚杆验收试验
锚杆抗拔力验收试验按《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）要求，最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的2倍，检验数量为锚杆总数的5%，共检验96根。试验锚杆位置由业主、质检、监理、设计及施工单位共同确定。
三、结语
本工程合理安排、科学组织，分区域流水作业施工，抗浮锚杆采用该施工工艺施工完毕后，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安全可控，保质保进度，得到了各责任主体单位的好评。