一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆及施工方法

2023-11-30 12:31:46

一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆及施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於所述抗浮巖石錨杆主要由錨杆、支盤鋼筋骨架、底盤、墊板和錨頭組成。錨杆錨固段設置於帶支盤的巖層孔道內，並填充有鋼筋錨固劑，鋼筋錨固劑外包裹土工布袋；錨杆自由段設置於基礎底板內，外包套管，與底板混凝土隔離；支盤鋼筋骨架對應巖層孔道內各支盤高度，固定於錨杆上。本發明通過在巖層孔道內設置擴孔支盤，並利用鋼筋錨固劑的膨脹性和粘合性提高了錨杆單位長度上的錨固力，可增加錨杆抗浮能力，相對縮短錨杆長度和巖層鑽孔深度，具有較好的技術經濟效益。本發明還公開了所述抗拔巖石錨杆的施工方法。
【專利說明】一種弓I孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆及施工方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆及施工方法，特別涉及一種植入巖層內的外包土工布袋帶支盤預應力錨杆。屬於建築物地下結構抗浮施工【技術領域】，特別適用於地下結構底部巖層裸露或埋深淺的結構抗浮施工，也可用於圍巖或邊坡加固工程。

【背景技術】
[0002]為了充分開發利用地下空間，採用埋置於地下結構作為車庫等功能逐漸增多。其中，廣場式建築的純地下室部分、裙房或相對獨立的地下結構物，該類地下結構物建築面積大、基礎埋藏較深，建築層數卻相對較少，地下水位較高時，結構自重不足以抵抗地下水的上浮力，造成地下室底板隆起破壞、梁柱結點處開裂及底板破壞等，如何根據工程實際情況解決建築物的抗浮是一項技術難題。
[0003]一般結構自身的抗浮措施有以下幾種類型:配重法、抗浮樁和抗浮錨杆。配重法是通過增大結構的厚度，或者在內部增加壓重，以提高結構自重、平衡地下水浮力，但此方法提高了對地基承載力的要求，且大多情況下不經濟；抗拔樁的主要靠樁身與土層的摩擦力來受力，為提高其抗浮性能，需加大樁體入土深度，工程量增大，成本增加，且若結構底部以巖體為主，樁體打設難度更大；傳統抗浮錨杆與抗拔樁原理近似，打設深度對其抗浮能力影響較大，且施工周期長，影響整個工程的施工進度。與其他抗浮措施相比，抗浮錨杆具有除了平衡地下水浮力作用外，還可以起到加固地基的作用、不會因少量錨杆破壞而導致整體抗浮失效，因而在工程實際中得到了廣泛的應用。
[0004]抗拔樁和抗浮錨杆的抗浮性能主要取決於土體摩擦力的影響，故而增加樁體或錨杆與巖土體的連接效果，可有效通過上部結構的抗浮能力，已有一種擴底錨杆承載裝置(CN202012078U)，該技術是先在巖石上鑽出上部直孔，直孔下部設有大於直孔的直徑的擴孔，在錨杆底部加設了兩塊撐板，可以在直孔段順利通過，在擴孔段自然伸展開，因此可以提高錨杆抗拔能力。但是，採用鋼板作為擴大段加筋體，與孔內混凝土粘結能力較之帶肋鋼筋有所不及，且僅安放一根精軋螺紋鋼作為錨杆主體，無其他附屬增強連接構件，孔道內杆體與混凝土粘結、摩擦提供的抗拔效果不能充分發揮。
[0005]從大多數工程實例中可以看出，錨杆長度一般都在5?6米之間，特殊的要超過10米，雖然摩阻力是與長度成正比的，但錨杆長度的增加會使各種施工費用及材料費用也都相應地隨著增加，也會加大施工難度，尤其是巖層內成孔難度大，施工困難，進而導致工期延長。已有的一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法(200710185394.2)，該技術引進了鋼筋錨固劑作為錨杆孔道填充材料，採用「植筋」的方式，將錨杆壓入預先填充在孔道內的錨固劑內，具有成孔容易、孔深很淺、造價低廉、工期很短、等優點。但是，該技術針對「錨杆孔中有向外湧動且無法排除的動壓力水」注漿無法保證充盈性問題，採用專門配比的化學植筋藥劑，較之普通注漿材料成本相對較高；另外，該技術在錨固劑塞滿錨杆孔後，將下端部焊有長鋼筋「十」字頭的鋼筋壓入孔底，再將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進一步壓實，然而，孔道內灌滿錨固劑後再下壓錨杆，下壓難度較大，下壓過程中氣泡排出困難，且溢出孔口再收集回灌後的錨固劑質量有所下降。
[0006]綜上所述，錨杆抗浮力的大小又是通過錨杆的側摩阻力來提供的，側摩阻力與錨杆的錨固長度是成正比，但錨杆過長會造成浪費材料、增加施工工作量；由於它是應用在有地下水的場地，在地下水的作用下，長錨杆的注漿困難，其注漿質量難以保證。鑑於此，目前亟待發明一種增加錨杆及錨固體與周圍巖土體側摩阻力、動水壓力下注漿效果可靠的新型抗浮巖石錨杆。


【發明內容】

[0007]本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種改善傳統抗浮錨杆長度大、施工工期長、動水壓力下注漿困難等問題的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆及施工方法。
[0008]為實現上述技術目的，本發明採用了以下技術方案:
[0009]一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，主要由錨杆、底盤、支盤鋼筋骨架、墊板和錨頭組成；所述錨杆錨固段設置於帶支盤空腔的巖層孔道內，並填充有鋼筋錨固劑，所述鋼筋錨固劑外包裹土工布袋；所述錨杆自由段設置於基礎底板內，外包套管，與基礎底板混凝土隔離；支盤鋼筋骨架對應巖層孔道內各支盤空腔高度，固定於錨杆上，所述底盤設於錨杆底部並位於巖層孔道底部的支盤空腔內。
[0010]作為優選:所述錨杆採用全螺紋鋼柱或熱軋帶肋鋼筋。
[0011]作為優選:所述支盤鋼筋骨架和底盤由託板、轉角固定板、支盤鋼筋和壓簧組成；託板焊接於錨杆伸入巖層部分的設計位置；轉角固定板與託板及錨杆焊接，呈輻射狀布置三到四個；支盤鋼筋呈V形，穿過轉角固定板上限位孔洞，由壓簧與錨杆連接。
[0012]作為優選:所述支盤鋼筋骨架和底盤的直徑為0.5?0.8倍孔道直徑。
[0013]作為優選:所述鋼筋錨固劑採用添加膨脹劑的自密實細石混凝土、水泥砂漿或建築結構膠，在放置於孔道內的土工布袋中分兩次填築成型。
[0014]作為優選:所述土工布袋採用無紡土工布縫合而成，土工布袋根據設計孔道支盤空腔位置及尺寸做相應擴大，上部多餘部分在澆築基礎底板前剪除。
[0015]作為優選:所述套管採用PVC、PE、HDPE或PP材質管制成，套管長度與基礎底板厚度相問。
[0016]一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆的施工方法，主要包括以下步驟:
[0017]I)施工前準備:清理巖層表面浮土、鬆動巖石和植被等，材料進場；
[0018]2)孔位布置:根據圖紙設計要求分別測出每個錨杆孔位並標記；
[0019]3)鑽設孔道:以溼式鑽孔形成垂直孔道，再採用巖石擴孔器形成支盤空腔，再清洗孔壁，排盡孔內殘渣；
[0020]4)首次填充錨固劑:將布袋塞入孔道內，袋口固定，向袋內填塞鋼筋錨固劑，超過最上部支盤空腔位置；
[0021]5)錨杆植入:鋼筋錨固劑填塞後，下壓焊接底盤和支盤鋼筋骨架的錨杆至底，再適當上拔，使支盤鋼筋完全張開；
[0022]6)再次填充錨固劑:向孔道內再次填充鋼筋錨固劑並擠密，排出錨杆下壓時可能產生的氣泡；
[0023]7)澆築基礎底板:裁剪多餘土工布袋，在錨杆露出巖層段外套設套管，根據設計要求澆築基礎底板；
[0024]8)張拉錨杆:基礎底板混凝土達到設計強度之後，在錨杆上設置墊板和錨頭，並根據設計要求張拉錨杆。
[0025]本發明的有益效果是:
[0026](I)本發明在巖土體內鑽設孔道，且在底部及設計位置擴大孔徑，形成支盤空腔，填充鋼筋錨固劑後，配合錨杆上的底盤和支盤鋼筋骨架，可提高錨杆與周圍巖土體的粘結強度。
[0027](2)本發明的錨固體外包裹採用無紡土工布製成的土工布袋，對鋼筋錨固劑起到約束作用，即便在動水壓力下，錨固劑流失量少，適用於混凝土、水泥漿等大多數錨固劑，錨杆外包的錨固體成型質量可靠。
[0028](3)本發明將添加膨脹劑的鋼筋錨固劑分兩次填充至孔道內，可保證孔道填充密實，第一次填充後下壓錨杆不會引起漿液溢出，不造成浪費，且錨杆下壓容易；第二次填充壓實後，使錨杆下壓產生的氣泡溢出，並保證錨固體密實，在有地下水的情況下，支盤鋼筋仍可完全嵌入至巖土體內，傳力可靠。
[0029](4)本發明中採用可活動支盤鋼筋骨架，便於錨杆下放的同時，支盤鋼筋可伸入支盤空腔內部，提高支盤空腔位置錨固體抗剪切性能；採用壓簧控制支盤鋼筋與錨杆夾角，錨杆下壓至底後，鋼筋骨架在支盤空腔位置自動彈開，適當上提後，可完全張開，支盤鋼筋固定在託板或底盤上。
[0030]總之，本發明發揮了植筋式錨杆施工速度快，錨杆長度小的優點；利用土工布袋的約束效果和分次填築微膨脹型錨固劑的方式，提高了錨杆周圍錨固體的密實性，且在動水環境下仍可保證施工質量；通過增設帶鋼筋骨架的支盤狀結構，提高錨杆的抗拔性能，提供上部結構較高的抗浮能力，只需將錨杆插拔一次，即可使支盤鋼筋骨架完全張開，操作方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發明一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆的示意圖；
[0032]圖2是本發明所述支盤鋼筋骨架示意圖；
[0033]圖3是本發明所述底盤鋼筋骨架示意圖；
[0034]圖4至圖5是本發明所述抗浮巖石錨杆施工流程示意圖；
[0035]附圖標記說明:1-錨杆、2- 土工布袋、3-支盤空腔、4-底盤、5-鋼筋錨固劑、6_支盤鋼筋骨架、7-巖層、8-基礎底板、9-套管、10-墊板、11-錨頭、12-支盤鋼筋、13-轉角固定板、14-壓簧、15-託板。

【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述。雖然本發明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，並不表示本發明限制在所述實施例中。相反，本發明將涵蓋可包含在有附後權利要求書限定的本發明的範圍內的替換物、改進型和等同物。
[0037]圖1是本發明一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆的示意圖；圖2是本發明所述支盤鋼筋骨架的示意圖。參照圖1、2所示，一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆住院由錨杆1、土工布袋2、支盤鋼筋骨架6、底盤4、鋼筋錨固劑5、墊板10及錨頭11組成。
[0038]本實施例採用直徑20mm的HRB400鋼筋作為錨杆1，巖層7內垂直孔道直徑150mm、支盤空腔3最大直徑250mm、深度1000mm，基礎底板8厚度為400mm為例。
[0039]截取HRB鋼筋1500mm，作為錨杆I主體，一端焊接20mm厚、直徑10mm的Q345圓鋼板作為底盤4。距底盤4上方400mm處的錨杆I上焊有一塊16mm厚、外徑100mm、內徑22mm的Q345環形鋼板作為託板15,底盤4和託板15上均垂直焊接3塊轉角固定板13,呈120°環形均勻布置，一邊緊貼錨杆I並焊接連接，轉角固定板13為12_厚、邊長200_，居中開設有120mm內徑孔洞的Q345正方形鋼板。將直徑10mm、長160mm的HRB335鋼筋對稱彎折為60° V形鋼筋作為支盤鋼筋12，穿過轉角固定板13中央孔洞，各支盤鋼筋骨架6上放置3個。將壓簧14 一端焊接在支盤鋼筋12分支中部，另一端焊接在錨杆I上，距底盤4或託盤上方50mm處，保證壓簧自由狀態長度不小於80mm，壓縮極限狀態小於40mm，各支盤鋼筋骨架6上布置6個(經測量，支盤鋼筋12靠於底盤4或託板15上時，壓簧14長度約60mm ;錨杆I置於巖層7垂直孔道內，至盤鋼筋收攏時，壓簧長度約40_)。
[0040]巖層7上錨杆孔位測定完成後，採用溼式鑽孔法進行孔道鑽設。首先鑽設直徑150mm、深100mm的垂直孔道；再用巖石擴孔器，孔底和上方400mm處開設最大直徑250mm的支盤空腔3，孔腔高度100_ ;最後進行清空，用清水多次衝刷孔壁及支盤孔腔內部，通過水力循環將鑽孔殘渣帶出孔道。
[0041]將與孔道匹配的土工布袋2放入孔道內，布袋上部敞開固定在孔口。向土工布袋2內填充鋼筋錨固劑5，本實施例中採用摻合5%膨脹劑和2%速凝劑的細石混凝土，第一次填充至上部支盤空腔3盤口位置，將組裝了底盤4、支盤鋼筋骨架6的錨杆I壓入鋼筋錨固劑5內，一次性壓至孔道底部，再將錨杆I上拔50mm左右(為檢查支盤鋼筋骨架6是否完全張開，可多提壓一次錨杆I，確保支盤鋼筋骨架6上支盤鋼筋卡在支盤4內，無法上拔，再壓回原位)。第二次填充鋼筋錨固劑5，填充至孔口頂部，並壓實排擠氣泡，填充之前錨杆I露出部分臨時固定，防止鋼筋錨固劑5加壓擠密時錨杆I移位。
[0042]錨杆I露出部分外套一段長400mm的PVC塑料套管9，套管9直徑30mm，之後澆築400mm厚鋼筋混凝土基礎底板8，澆築施工工藝符合現行規範、標準之要求，澆築過程中，混凝土不得進入套管9內。待混凝土達到設計強度後，錨杆I露出基礎底板10mm左右，設置墊板10，安裝錨頭11，根據設計要求進行張拉，施加預應力後，截去多餘錨杆1，完成錨杆施工。
[0043]圖4(a)、(b)是本發明所述抗浮巖石錨杆施工流程示意圖，如圖4(a)、(b)所示，弓丨孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆的施工方法主要包括以下步驟:
[0044]I)施工前準備:清理巖層7表面浮土、鬆動巖石和植被等，材料進場；
[0045]2)孔位布置:根據圖紙設計要求分別測出個錨杆I孔位並標記；
[0046]3)鑽設孔道:以溼式鑽孔形成垂直孔道，在採用巖石擴孔器形成支盤空腔3，再清洗孔壁，排盡孔內殘渣；
[0047]4)首次填充錨固劑:將土工布袋2塞入孔道內，袋口固定，向袋內填塞鋼筋錨固劑5，超過最上支盤I位置；
[0048]5)錨杆植入:鋼筋錨固劑5填塞後，下壓焊接底盤4和支盤鋼筋骨架6的錨杆I至底，再適當上拔，使支盤鋼筋12完全張開；
[0049]6)再次填充錨固劑:向孔道內再次填塞鋼筋錨固劑5並擠密，排出錨杆I下壓時可能產生的氣泡；
[0050]7)澆築基礎底板:裁剪多餘土工布袋2，在錨杆I露出巖層段外套設套管9，根據設計要求澆築基礎底板8 ；
[0051]8)張拉錨杆:基礎底板8混凝土達到設計強度之後，混凝土達到設計強度後，錨杆I上設置墊板10和錨頭11，並根據設計要求張拉錨杆I。
【權利要求】
1.一種引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:主要由錨杆(I)、底盤(4)、支盤鋼筋骨架(6)、墊板(10)和錨頭(11)組成；所述錨杆(I)錨固段設置於帶支盤空腔(3)的巖層(7)孔道內，並填充有鋼筋錨固劑(5)，所述鋼筋錨固劑(5)外包裹土工布袋(2);所述錨杆(I)自由段設置於基礎底板(8)內，外包套管(9)，與基礎底板(8)混凝土隔離；支盤鋼筋骨架(6)對應巖層(7)孔道內各支盤空腔(3)高度，固定於錨杆(I)上，所述底盤(4)設於錨杆(I)底部並位於巖層(7)孔道底部的支盤空腔(3)內。
2.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述錨杆(I)採用全螺紋鋼柱或熱軋帶肋鋼筋。
3.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述支盤鋼筋骨架(6)和底盤⑷由託板(15)、轉角固定板(13)、支盤鋼筋(12)和壓簧(14)組成；託板(15)焊接於錨杆(I)伸入巖層(7)部分的設計位置；轉角固定板(13)與託板(15)及錨杆(I)焊接，呈輻射狀布置三到四個；支盤鋼筋(12)呈V形，穿過轉角固定板(13)上限位孔洞，由壓簧(14)與錨杆(I)連接。
4.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述支盤鋼筋骨架(6)和底盤(4)的直徑為0.5?0.8倍孔道直徑。
5.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述鋼筋錨固劑(5)採用添加膨脹劑的自密實細石混凝土、水泥砂漿或建築結構膠，在放置於孔道內的土工布袋(2)中分兩次填築成型。
6.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述土工布袋(2)採用無紡土工布縫合而成，土工布袋(2)根據設計孔道支盤空腔(3)位置及尺寸做相應擴大，上部多餘部分在澆築基礎底板(8)前剪除。
7.根據權利要求1所述的引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆，其特徵在於:所述套管(9)採用PVC、PE、HDPE或PP材質管制成，套管(9)長度與基礎底板(8)厚度相同。
8.權利要求1?7之一所述引孔植入式帶支盤抗浮巖石錨杆的施工方法,其特徵在於主要包括以下步驟: 1)施工前準備:清理巖層(7)表面浮土、鬆動巖石和植被等，材料進場； 2)孔位布置:根據圖紙設計要求分別測出每個錨杆(I)孔位並標記； 3)鑽設孔道:以溼式鑽孔形成垂直孔道，再採用巖石擴孔器形成支盤空腔(3)，再清洗孔壁，排盡孔內殘渣； 4)首次填充錨固劑:將布袋塞入孔道內，袋口固定，向袋內填塞鋼筋錨固劑(5)，超過最上部支盤空腔(3)位置； 5)錨杆植入:鋼筋錨固劑(5)填塞後，下壓焊接底盤(4)和支盤鋼筋骨架￠)的錨杆(I)至底，再適當上拔，使支盤鋼筋(12)完全張開； 6)再次填充錨固劑:向孔道內再次填充鋼筋錨固劑(5)並擠密，排出錨杆⑴下壓時可能產生的氣泡； 7)澆築基礎底板:裁剪多餘土工布袋(2)，在錨杆(I)露出巖層(7)段外套設套管(9)，根據設計要求澆築基礎底板(8)； 8)張拉錨杆:基礎底板(8)混凝土達到設計強度之後，在錨杆(I)上設置墊板(10)和錨頭(11)，並根據設計要求張拉錨杆(I)。
【文檔編號】E02D5/74GK104234050SQ201410439654
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】孫海濤, 王林, 陳惠民, 張洪國, 刁其劍 申請人:德州市公路工程總公司