淺談基礎(chǔ)類抗浮錨桿技術(shù)

       隨著城市高樓大廈的興建，埋置于地下的車庫、人防工程逐漸增多，建筑物的基礎(chǔ)采用抗浮設(shè)計普遍存在。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低廉，目前普遍采用抗浮錨桿進行抗浮處理。抗浮錨桿工作原理是利用其所能承受或提供的拉拔力大小，以滿足建（構(gòu)）筑物的抗拔荷載要求。結(jié)合某大廈的抗浮設(shè)計，針對其基礎(chǔ)為獨立基礎(chǔ)的特點近年來抗浮錨桿以其施工方便、操作簡單，采用類似樁基礎(chǔ)設(shè)計的方法進行抗浮錨桿設(shè)計。設(shè)計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小而產(chǎn)生整體破壞，本文闡述了如何從設(shè)計和施工方面來控制抗浮錨桿的質(zhì)量，為抗浮錨桿設(shè)計提供了參考經(jīng)驗。

　　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。現(xiàn)因建筑物北側(cè)地下車庫部分的抗浮設(shè)計不能滿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)計施工

　　1.灌漿錨桿的抗拔力

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

　　當(dāng)錨固段受力時，拉力首先通過鋼拉桿邊的砂漿握裹力而傳遞到砂漿中，然后通過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滿足：（1）錨固段的砂漿對鋼拉桿的握裹力需能承受的極限拉力。（2）錨固段地層對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（水泥砂漿強度≥30MPa），所以巖層錨桿的抗拔力和最小錨固長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―錨桿的有效錨固長度（m）

　　μ―砂漿對鋼筋的平均握應(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度

　　在軟巖或土層中，錨桿孔壁對砂漿的摩擦力一般低于砂漿對鋼拉桿的握裹力。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狀、集中線狀、面狀均勻布置三種形式，其中集中點狀布置推薦用于堅硬巖，集中線狀布置推薦用于堅硬巖與較硬巖，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)計水位

　　抗浮設(shè)計水位的確定應(yīng)合理可靠，準(zhǔn)確的確定場地的地下水位是抗浮設(shè)計是否成功的前提。一般做法是，按施工期間的進度來考慮，如果在一年內(nèi)上部結(jié)構(gòu)能做起來，荷載>浮力，這時僅考慮近5年來，一個水文年的最高水位；若荷載<浮力，是一個永久作用，按1/50年一遇水位設(shè)計，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)場試驗時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大問題，要錨入堅硬巖土層為好。灌漿強度最好與地下室砼強度在一個等級上，并且應(yīng)加入微膨脹劑，防止形成地下水的通道。錨桿鋼筋會穿過底板外防水，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、成孔地質(zhì)條件和以往成功的工程經(jīng)驗，基本可確定錨桿鉆孔成孔工藝。

　　(1)地質(zhì)鉆機泥漿護壁成孔工藝

　　利用地質(zhì)鉆機，通過泵送人工配置的優(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)長的時間內(nèi)不坍塌。但施工的難點是在砂層、卵（礫）石層等復(fù)雜土層中成孔，由于砂層和卵（礫）石層無膠結(jié)性，在回轉(zhuǎn)鉆機的攪動下產(chǎn)生動水壓力而形成流砂，砂層部位垮孔嚴重。同時卵（礫）石層鉆進時不是被鉆碎，而是被鉆頭擠裂或擠開，當(dāng)鉆孔達到設(shè)計孔深起鉆后，鉆孔空間又被垮坍的流砂及滾動的卵（礫）石回填，采用濃泥漿和水泥漿也無法護孔。這時可采用套管護壁，如先用三翼合金尖鉆頭泥漿鉆穿砂層后，井口下入套管，再改用小二級三翼合金尖鉆頭鉆穿圓礫層后，換用活門合金鉆頭干鉆撈取圓礫石。活門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

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

　　2.注漿

　　（1）配合比實驗

　　為了提高漿體的早期強度，可以考慮加入適量的外摻劑，起到早強和膨脹的作用。在做配合比實驗時，同時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)實驗結(jié)果進行比較之后，根據(jù)實際需要再決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。

　　（3）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度達3.0MPa后，即可用高壓注漿管進行二次高壓注漿，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。二次注漿時間、壓力、注漿量等工藝參數(shù)可通過試驗確定。

　　(4)錨桿基本試驗

　　1)基本試驗錨桿，用作基本試驗的錨桿參數(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)計荷載的：初級加載0.1Afptk，以后為1/10～1/15Afptk，循環(huán)加載依次進行，直至達到0.8fptk或破壞。

　　4)根據(jù)試驗中得出的荷載、位移值繪制P～S曲線，并對設(shè)計參數(shù)及施工質(zhì)量進行評價。

　　五．結(jié)語

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