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摘要:随着城市建设进程的不断加快,用地越来越紧张,涌现出大量的多层地下室高层建筑和地下商场以及地铁等地下建筑物。目前,越来越多的建筑采用高层建筑和深基坑工程,对于一些埋置比较深的地下结构,特别是地下水位较高的地区。当这些建筑结构的自重荷载不能抵抗地下水浮力的时候,其建筑物本身就很难平衡水浮力,就無法满足抗浮计算的要求,建筑物将会发生上拱或者是上浮的情况,影响到结构的正常使用。本文就抗浮锚杆的施工技术进行了详细的分析。
关键词:抗浮锚杆;施工技术;技术分析
1、概述抗浮锚杆及抗浮锚杆的工作原理
1.1抗浮锚杆
抗浮锚杆又被称为抗浮桩,是指建筑物的重力与周围土体的摩擦力二者之和小于地下水浮力时,而采取的基础桩体。抗浮桩与一般的基础桩有许多的不同,抗浮桩有其自身独特的性能,与一般基础桩的区别在于:基础桩常常是抗压桩,桩体承受建筑物荷载的压力,受力自桩顶向下传递,桩体受力的大小是随着建筑物荷载的变化而变化的;而抗浮桩则是桩体本身承受拉力,普通的抗浮桩也是自桩顶向桩低船体,桩体的受力随着地下水的变化和工程主体与周围土体摩擦力的变化而变化。
1.1.1抗浮桩的局限性
抗浮桩具有一定的局限性和缺点,由于桩与柱子相连使抗浮桩的间距较大,需要较厚的底板才能抵抗抗浮力产生的附加弯矩和剪力,所以,除了桩的造价较高以外,底板的造价也很高。
1.1.2抗浮桩的优越性
抗浮锚杆是一种埋入岩土体深处的受拉杆体,承受由土压力和水压力以及其他荷载所产生的拉力。抗浮锚杆单锚提供的抗拔力与抗拔桩的抗拔力相比较,单锚杆的抗拔力要小很多。抗浮锚杆采用高压注浆工艺,使浆液能够很好的渗透到岩土体的空隙和裂缝中,锚侧的摩阻力与抗拔桩的摩阻力相比锚侧的摩阻力较大,这有利于更好的抗浮,抗浮锚杆具有受力合理和造价便宜以及施工便捷等诸多的优点。
1.2抗浮锚杆的工作原理
抗浮锚杆是根据设计的要求在基槽内钻孔,向孔内注入混凝土,使混凝土充实整个桩孔,然后再抗浮桩内植入钢绞线,与此同时,钢绞线需预留出一定的长度并对准抗浮桩的中心,最后浇筑筏板基础混凝土,当筏板混凝土的强度达到设计强度的100%之后,此时就可以开始张拉钢绞线,使其具有一定的预应力,将工程的主体与抗浮桩锚固定在一起,工程主体所接受的抗浮力是一种合力,这样就很好的解决了工程主体上漂浮的问题。
2、水浮力产生的原因和抗浮措施分析
2.1水浮力产生的原因分析
当基础建设在没有水的基坑中进行建设时,地基就会对基础底板产生一定的压力。在使用的过程中,如果地下水汇聚到了基坑中,使基坑内产生了积水,那么此时就存在浮力的问题。当地下室建设完成之后,如果将基坑进行回填那么就不会存在基坑,地下室的底板和侧墙都与土体接触。只要是土体的空隙和细缝中有水,这些水进行连通,那么就能够传递水压力,从而产生浮力。
2.1.1基底土反力与水浮力的关系
如果没有地下水,基底反力之和就等于上部结构加上基础的自重以及全部可变荷载,两者是相平衡的,基底反力作用于基础底板,从而产生弯矩和剪力。如果有地下水,那么基底下的浮力就会抵消部分的荷载。如果浮力超过了荷载,就会发生上浮的情况,同时,底板的弯矩和剪力也会增加。
2.2抗浮措施
抗浮锚杆是一种新型的受拉构件,把来自外部的荷载,通过拉杆的拉结作用传递到锚固体,再由锚固体将荷载进行分散传递到周围稳定的土体中。抗浮锚杆的一端与结构物或者是土桩相联结,而另外一端锚固则在地基的土层中,以承受结构的上托力、抗拔力和挡土墙的土压以及水压力等。当它与地面方向垂直时,则是通过锚固体对周围土的摩擦力,将锚杆所受的抗拔力传递到其周围稳定的土体中,起到抗浮的作用。
目前常用的抗浮措施主要有:降低地下水位法和设置抗浮锚杆法以及布置抗浮桩法等。①使用压重抗浮,同时增加覆土的厚度或者是增加底板的厚度来对地下结构进行抗浮,这种方法对抗浮十分的有效,但在一定程度上会增加工程的造价和施工的难度。②采用降水、排水或者是截水等抗浮措施直接的排除隐患,使地板不受水浮力的影响或者是只受到很小的水浮力,这种方法需要设置地下水导水系统和地下水收集井,要求顺地形排出水,这会使工程造价的成本增加,同时,如果一旦发生导流系统堵塞等其他异常情况,将会给工程带来不可挽回的后果。
3、抗浮锚杆施工技术
在对抗浮锚杆施工前,应清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学性能(含水率、内摩擦角、天然重合度等),这对于确定抗浮锚杆的布置和选择等都十分的重要。抗浮锚杆施工工艺分类,按照钻机成孔方法可以分为一下几种:干作业法和干湿结合作业法以及根管作业法,其中最常用的方法是湿作业法和根管作业法这两种作业方法。
3.1湿作业法的施工工艺
抗浮锚杆的湿作业法施工工艺是现目前国内外应用比较多的土层锚杆成孔法,这种施工方法可以把在成孔过程中的钻孔清渣孔等一系列的工序一次完成,同时这种施工方法还可以防止塌孔、不残留土,能够适应多种软硬的土层。
3.2测量放线
在对地下室底板垫层进行施工前,应在底板预留锚杆孔的位置,并用红色油漆进行编号,便于下一步的锚杆施工,在抗浮设计的范围外应设置固定的一个点,用红色油漆标注,标注需清晰,供测放、恢复和检查桩而用,保证在整个工程施工的过程中能够进行复测并能够保证孔位的准确性。
3.3钻机成孔
在确定了锚杆孔的位置之后,可以使用高风压锚杆钻机进行钻孔,在钻机就位候,需将其固定,从而保证钻机机架的水平度和立轴的垂直度,同时,锚杆孔的直径应按照设计的要求(无设计要求的时候,取铺杆直径的3倍,但不能小于1倍铺杆直径加50mm)。锚杆的成孔可以采用根管钻进,利用空压机产生的高压空气进行排渣,达到设计的深度之后,不能立即停止钻孔,需稳钻1—2min,这是为了防止底端头达不到设计的锚固直径。此外,需要注意的是锚孔的倾斜度不能大于5%,钻孔的深度超过锚杆的设计长度应不小于0.5m。
3.4清孔提钻
在终孔之后,应利用高压空气将孔内的余渣进行清除,直到用手触摸没有尘屑为止,同时,施工现场的工程师和质检员应对孔深和锚孔的偏斜度进行检测,符合要求之后再继续下一道工序的施工。
3.5锚杆杆体的制作
锚杆的材料选择,可以根据锚固工程的性质和锚固的部位以及工程的规模等,选择高强度、低松弛的普通钢筋、预应力钢丝、钢绞线等。
3.6置入杆体
在清孔工作完成之后,将锚杆垂直的插入孔底,牢固的至于锚孔的中间部分。
3.7压力注浆
置入杆体之后需进行压力注浆,此时可以采用孔底反向注浆的方式,将注浆管直接的插入距离孔底30cm的 地方,将浆液从注浆管向内灌入,使气体直接的排出。
注浆的材料可以采用水泥砂浆或者是细石混凝土,可以根据实际的情况掺加适量的膨胀剂和早强剂。在施工的过程中,应设置专门的人员对锚杆施工区域的地坪积水和灰浆进行清理,保证锚杆施工的顺利进行。
4、结束语
目前,越来越多的建筑采用高层建筑和深基坑工程,对于一些埋置比较深的地下结构,特别是地下水位较高的地区。当建筑结构的自重荷载不能抵抗地下水浮力的时候,建筑物本身就很难平衡水浮力,建筑物将会发生上拱或者是上浮失稳的情况,影响建筑的正常使用。因此,抗浮锚杆施工技术是十分重要的,其施工技术的好坏将会直接的影响到整个建筑物的平衡。
参考文献:
[1]张如俊.抗浮锚杆施工技术[J].广东省基础工程公司.2012.6.15
[2]杨芸红.抗浮锚杆施工技术[J].福州铁建建筑有限公司.2013.2.23
[3]庄文寿.浅谈抗浮锚杆的设计与施工技术[J].中铁八局集团建筑工程有限公司.2012.4.9
[4]廖庆椿.抗浮锚杆的施工工艺探讨[J].福建省第五地质工程公司.2012.12.1
[5]吴炎强.对抗浮锚杆施工技术的探讨[J].福建省二建集团公司.2011.5.15
作者简介:
崔恩伟(1983-7-),男(汉族),山东日照人,本科,主要研究方向:土木工程。
关键词:抗浮锚杆;施工技术;技术分析
1、概述抗浮锚杆及抗浮锚杆的工作原理
1.1抗浮锚杆
抗浮锚杆又被称为抗浮桩,是指建筑物的重力与周围土体的摩擦力二者之和小于地下水浮力时,而采取的基础桩体。抗浮桩与一般的基础桩有许多的不同,抗浮桩有其自身独特的性能,与一般基础桩的区别在于:基础桩常常是抗压桩,桩体承受建筑物荷载的压力,受力自桩顶向下传递,桩体受力的大小是随着建筑物荷载的变化而变化的;而抗浮桩则是桩体本身承受拉力,普通的抗浮桩也是自桩顶向桩低船体,桩体的受力随着地下水的变化和工程主体与周围土体摩擦力的变化而变化。
1.1.1抗浮桩的局限性
抗浮桩具有一定的局限性和缺点,由于桩与柱子相连使抗浮桩的间距较大,需要较厚的底板才能抵抗抗浮力产生的附加弯矩和剪力,所以,除了桩的造价较高以外,底板的造价也很高。
1.1.2抗浮桩的优越性
抗浮锚杆是一种埋入岩土体深处的受拉杆体,承受由土压力和水压力以及其他荷载所产生的拉力。抗浮锚杆单锚提供的抗拔力与抗拔桩的抗拔力相比较,单锚杆的抗拔力要小很多。抗浮锚杆采用高压注浆工艺,使浆液能够很好的渗透到岩土体的空隙和裂缝中,锚侧的摩阻力与抗拔桩的摩阻力相比锚侧的摩阻力较大,这有利于更好的抗浮,抗浮锚杆具有受力合理和造价便宜以及施工便捷等诸多的优点。
1.2抗浮锚杆的工作原理
抗浮锚杆是根据设计的要求在基槽内钻孔,向孔内注入混凝土,使混凝土充实整个桩孔,然后再抗浮桩内植入钢绞线,与此同时,钢绞线需预留出一定的长度并对准抗浮桩的中心,最后浇筑筏板基础混凝土,当筏板混凝土的强度达到设计强度的100%之后,此时就可以开始张拉钢绞线,使其具有一定的预应力,将工程的主体与抗浮桩锚固定在一起,工程主体所接受的抗浮力是一种合力,这样就很好的解决了工程主体上漂浮的问题。
2、水浮力产生的原因和抗浮措施分析
2.1水浮力产生的原因分析
当基础建设在没有水的基坑中进行建设时,地基就会对基础底板产生一定的压力。在使用的过程中,如果地下水汇聚到了基坑中,使基坑内产生了积水,那么此时就存在浮力的问题。当地下室建设完成之后,如果将基坑进行回填那么就不会存在基坑,地下室的底板和侧墙都与土体接触。只要是土体的空隙和细缝中有水,这些水进行连通,那么就能够传递水压力,从而产生浮力。
2.1.1基底土反力与水浮力的关系
如果没有地下水,基底反力之和就等于上部结构加上基础的自重以及全部可变荷载,两者是相平衡的,基底反力作用于基础底板,从而产生弯矩和剪力。如果有地下水,那么基底下的浮力就会抵消部分的荷载。如果浮力超过了荷载,就会发生上浮的情况,同时,底板的弯矩和剪力也会增加。
2.2抗浮措施
抗浮锚杆是一种新型的受拉构件,把来自外部的荷载,通过拉杆的拉结作用传递到锚固体,再由锚固体将荷载进行分散传递到周围稳定的土体中。抗浮锚杆的一端与结构物或者是土桩相联结,而另外一端锚固则在地基的土层中,以承受结构的上托力、抗拔力和挡土墙的土压以及水压力等。当它与地面方向垂直时,则是通过锚固体对周围土的摩擦力,将锚杆所受的抗拔力传递到其周围稳定的土体中,起到抗浮的作用。
目前常用的抗浮措施主要有:降低地下水位法和设置抗浮锚杆法以及布置抗浮桩法等。①使用压重抗浮,同时增加覆土的厚度或者是增加底板的厚度来对地下结构进行抗浮,这种方法对抗浮十分的有效,但在一定程度上会增加工程的造价和施工的难度。②采用降水、排水或者是截水等抗浮措施直接的排除隐患,使地板不受水浮力的影响或者是只受到很小的水浮力,这种方法需要设置地下水导水系统和地下水收集井,要求顺地形排出水,这会使工程造价的成本增加,同时,如果一旦发生导流系统堵塞等其他异常情况,将会给工程带来不可挽回的后果。
3、抗浮锚杆施工技术
在对抗浮锚杆施工前,应清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学性能(含水率、内摩擦角、天然重合度等),这对于确定抗浮锚杆的布置和选择等都十分的重要。抗浮锚杆施工工艺分类,按照钻机成孔方法可以分为一下几种:干作业法和干湿结合作业法以及根管作业法,其中最常用的方法是湿作业法和根管作业法这两种作业方法。
3.1湿作业法的施工工艺
抗浮锚杆的湿作业法施工工艺是现目前国内外应用比较多的土层锚杆成孔法,这种施工方法可以把在成孔过程中的钻孔清渣孔等一系列的工序一次完成,同时这种施工方法还可以防止塌孔、不残留土,能够适应多种软硬的土层。
3.2测量放线
在对地下室底板垫层进行施工前,应在底板预留锚杆孔的位置,并用红色油漆进行编号,便于下一步的锚杆施工,在抗浮设计的范围外应设置固定的一个点,用红色油漆标注,标注需清晰,供测放、恢复和检查桩而用,保证在整个工程施工的过程中能够进行复测并能够保证孔位的准确性。
3.3钻机成孔
在确定了锚杆孔的位置之后,可以使用高风压锚杆钻机进行钻孔,在钻机就位候,需将其固定,从而保证钻机机架的水平度和立轴的垂直度,同时,锚杆孔的直径应按照设计的要求(无设计要求的时候,取铺杆直径的3倍,但不能小于1倍铺杆直径加50mm)。锚杆的成孔可以采用根管钻进,利用空压机产生的高压空气进行排渣,达到设计的深度之后,不能立即停止钻孔,需稳钻1—2min,这是为了防止底端头达不到设计的锚固直径。此外,需要注意的是锚孔的倾斜度不能大于5%,钻孔的深度超过锚杆的设计长度应不小于0.5m。
3.4清孔提钻
在终孔之后,应利用高压空气将孔内的余渣进行清除,直到用手触摸没有尘屑为止,同时,施工现场的工程师和质检员应对孔深和锚孔的偏斜度进行检测,符合要求之后再继续下一道工序的施工。
3.5锚杆杆体的制作
锚杆的材料选择,可以根据锚固工程的性质和锚固的部位以及工程的规模等,选择高强度、低松弛的普通钢筋、预应力钢丝、钢绞线等。
3.6置入杆体
在清孔工作完成之后,将锚杆垂直的插入孔底,牢固的至于锚孔的中间部分。
3.7压力注浆
置入杆体之后需进行压力注浆,此时可以采用孔底反向注浆的方式,将注浆管直接的插入距离孔底30cm的 地方,将浆液从注浆管向内灌入,使气体直接的排出。
注浆的材料可以采用水泥砂浆或者是细石混凝土,可以根据实际的情况掺加适量的膨胀剂和早强剂。在施工的过程中,应设置专门的人员对锚杆施工区域的地坪积水和灰浆进行清理,保证锚杆施工的顺利进行。
4、结束语
目前,越来越多的建筑采用高层建筑和深基坑工程,对于一些埋置比较深的地下结构,特别是地下水位较高的地区。当建筑结构的自重荷载不能抵抗地下水浮力的时候,建筑物本身就很难平衡水浮力,建筑物将会发生上拱或者是上浮失稳的情况,影响建筑的正常使用。因此,抗浮锚杆施工技术是十分重要的,其施工技术的好坏将会直接的影响到整个建筑物的平衡。
参考文献:
[1]张如俊.抗浮锚杆施工技术[J].广东省基础工程公司.2012.6.15
[2]杨芸红.抗浮锚杆施工技术[J].福州铁建建筑有限公司.2013.2.23
[3]庄文寿.浅谈抗浮锚杆的设计与施工技术[J].中铁八局集团建筑工程有限公司.2012.4.9
[4]廖庆椿.抗浮锚杆的施工工艺探讨[J].福建省第五地质工程公司.2012.12.1
[5]吴炎强.对抗浮锚杆施工技术的探讨[J].福建省二建集团公司.2011.5.15
作者简介:
崔恩伟(1983-7-),男(汉族),山东日照人,本科,主要研究方向:土木工程。