植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法

2023-05-16 15:52:11 1

專利名稱：：植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法
技術領域：
：本發明涉及一種抗浮施工技術，具體為一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法。
背景技術：
：基礎設施建設尤其是城市的建設都向著縱深方向發展；因而高層建設物的地下室及地下建築物越來越多，當地下室的埋深超過地下水位時將在結構物基礎底面出現浮力，隨著埋深的增加，地下建築物的抗浮問題也就越來越突出。因地下水浮力作用或抗浮措施不當而造成地下工程的破壞，在國內外已有不少的事例。在我國沿海地區曾出現過多起因地下水浮力而導致地下室破壞的事故。在這些事故中，有的地下室底板隆起，導致底板破壞；有的地下建築物被整體浮起，導致梁柱結點處開裂及底板破壞等等，目前在工程實踐中，經常採用的抗浮方法有以下四種(1)配重法；(2)降截排水法；(3)抗浮樁；(4)抗浮錨杆。抗浮錨杆是近年來大量應用的抗浮技術，方案一般採用高壓注漿工藝，使漿液滲透到巖土體的孔隙或裂隙中，錨杆側摩阻力比樁基大，更有利於抗浮，且造價低廉，施工方便。但是普通錨杆受拉後杆體周圍的灌漿體開裂，使鋼筋與鋼絞線極易受到地下水的侵蝕，直接影響耐久性，抗浮錨杆與底板的接點也是防水的薄弱環節。具體選用抗浮措施時，可以根據場地的水文地質條件和建築物的荷載特點，單獨選用一種措施，也可以多種措施聯合處理抗浮問題。由以上分析可以看出，與其他抗浮措施相比，抗浮錨杆具有造價較低，施工簡便、易於設置等特點，因而在工程實際中得到了廣泛的應用，具體來說，採用抗浮錨杆處理地下水主要有以下優點(1)由於抗浮錨杆間距小，底板所需要平衡的彎距和剪力也隨之變小，所以底板的厚度就可變薄，造價也就大幅度的降低，又是採用鑽機的單一工藝成孔，工期也大幅度縮短。同時，抗浮錨杆一般都是均勻布置的，所以能夠很好的解決在浮力和其他外力作用下產生的彎距和剪力，一般將抗浮錨杆與底板的交接認為是一個固定節點。如取某一方向上的相鄰兩根抗浮錨杆間的間距為梁寬，則另一方向上的抗浮錨杆將原單跨或幾跨且跨度較大的梁分化成跨距小的多跨梁，又由於抗浮錨杆與底板的交接是固定節點，所以該梁被抗浮錨杆處理後變為超高次的靜定結構，具有很多超靜定結構的優點①跨度減小，正負彎距也相應的減小；②在一定程度上可調節各跨跨中及各端點處正負彎距的大小，起到協調作用；③由於該結構是超高次靜定結構，能夠在一定要求下形成多個塑性鉸，這樣也就能夠很好地將彎距等內力進行重分布，使內力達到很好的調節，受力也進一步合理；(2)採用抗浮錨杆除了平衡地下水浮力作用外，還可以起到加固地基的作用，從而減小地基變形及不均勻沉降；G)由於抗浮錨杆之間的間距小，相對於大直徑的抗浮樁，抗浮錨杆的數量多得多，從而分擔到每根抗浮錨杆上的浮力也就很小，所以即使其中的一根或幾根抗浮錨杆發生破壞也不會引起結構整體抗浮失效，從而使得安全性能大大提高。正是由於以上這些優點，使得抗浮錨杆在工程中得以廣泛的應用。然而由於這種新型的技術出現的時間比較晚，其設計和施工還正處在探索和研究階段，還沒有現成的規範可依，大都是根據經驗進行設計和施工的，因而對抗浮錨杆理論上的研究還遠遠不及工程方面的應用，出現了理論滯後於實踐的現象，這無疑在很大程度上阻礙了抗浮錨杆在實際工程中的應用。從以上的分析中還可以看出，儘管抗浮巖石錨杆具有很多優點，己在工程實際中得到了廣泛的應用，並取得了良好的效果。但是其缺點也是十分明顯的，首先在抗浮基礎中主要是利用了錨杆的抗浮力，而錨杆抗浮力的大小又是通過錨杆的側摩阻力來提供的，同時側摩阻力又與錨杆的錨固長度是成正比的，所以錨杆的長度又成了錨杆抗浮基礎設計中的一個關鍵問題。而目前所採用的抗浮錨杆其長度都比較長，這一方面是浪費材料、增加施工工作量；另一方面，由於它是應用在有地下水的場地，所以在地下水的作用下，長錨杆的注漿也很困難，很難保證其注漿質量。因此，能否在滿足抗浮力要求的前提下，儘可能地減小錨杆長度即採用短錨杆來進行抗浮設計是目前錨杆抗浮基礎研究中的一個關鍵問題。抗浮錨杆工程實例中，我們還可以發現一個明顯的特點就是這些工程採用的錨杆長度範圍一般為618米，而我們知道，抗浮錨杆之所以能夠用來抵抗地下水的浮力，就是通過錨杆與巖土體的側摩阻力來實現的，而側摩阻力的大小是與錨杆的長度成正比的，一般情況下錨杆長度越長，它所能夠提供的側摩阻力就會越大，所以從錨杆所能提供的側摩阻力的角度出發，應採用儘可能長的錨杆。但是隨著錨杆長度增加，鑽孔的費用、施工的難度、材料消耗等也都會大幅度的增加，進而造成在經濟上的浪費、工期的延長，也正是由於這些原因，可能會採用其他的抗浮措施來替代抗浮錨杆，因而從這個角度來說，抗浮錨杆的長度是直接決定著抗浮錨杆能否在實際工程中應用的一個重要指標。而從目前在抗浮基礎中採用的錨杆形式可以看出，錨杆長度都比較長，而經濟效益和社會效益都很好的短錨杆在實際工程中應用則少的多，這主要是由於，如果大幅度減小錨杆長度，而同時又要求其達到相應的抗浮力要求，則將大大增加抗浮錨杆的設計與施工難度，因而限於技術問題，短錨杆在實際工程中的應用則顯得少得多，儘管目前對抗浮錨杆的工作機理、現場應用及施工工藝等眾多方面已經進行了較多的研究，並取得了一定的研究成果，但是從以上對前人的研究成果的分析，我們還可以看出，前人的研究中還主要存在著以下幾點不足，並嚴重製約著抗浮巖石錨杆在實際施工中的推廣應用。(1)巖石層與錨固體間的粘結強度特徵取值不規範，相關規範中粘結強度特徵取值只適用於普通錨杆，因為測定該值時有一個前提條件是錨杆錨固平均埋深按10.0m計。抗浮錨固與普通錨固的作用機制不同，其粘結強度特徵值應有區別。並且規範中只有關於普通水泥砂漿的內容，而沒有關於其它注漿料的內容，如專用的鋼筋錨固料等。(2)地下水靜浮力值計算不科學。地下水靜浮力值為地下水的浮力與上部結構荷載的差值。但地下水的力學作用不僅僅是靜水壓力作用，還包括動水壓力作用，目前的設計忽略了動水壓力的作用。(3)無法在動水壓力下注漿。目前的抗浮錨杆不適宜在錨杆孔中有向孔外湧動的動壓力水且孔中的水無法排除的情形下使用。因為在這種情況下，注漿施工難以進行，就算釆用空壓機進行壓力注漿，由於孔中壓力水無法排除，這樣注入的漿體中將含有大量的水，且注漿不連續，充盈係數遠小於l，造成錨杆體與巖層之間粘結強度很低，巖層側摩阻力未能充分發揮，鋼筋強度也未能充分發揮。(4)錨杆長度過長。從己經成功應用抗浮巖石錨杆的工程實例中可以看出，目前工程中常用的錨杆長度一般都在5-6米之間，特殊的要超過10米，我們都知道隨著錨杆長度的加長，其所能提供的摩擦阻力也將隨著增加，及它所能提供的摩阻力是與長度成正比的，但是，我們同時也應看到隨著錨杆長度的增加，其各種施工費用、難度及材料費用也都相應地隨著增加，如成孔特別困難，造價高，施工艱難，建築材料消耗量大等等，進而導致工期延長、經濟和社會效益降低。(5)目前的錨固料質量不合格。抗浮錨杆的主要作用就是要提供足夠的抗拔力，以保證錨杆在浮力作用下不被拉出、已經進而導致的其他結構的破壞。而錨杆的抗拔力主要就是通過杆體與錨固料之間的摩擦力來提供的，因此錨固料所能提供的摩阻力的大小將直接影響到抗浮錨杆的性能。目前關於錨固料的研製並沒有統一的標準，而是不同單位自行研製，因而就導致其質量相差較大，因此高性能的錨固料的研製將是決定抗浮錨杆能否推廣應用的一個重要方面。植筋是我國近年來崛起的一項新技術，它是利用高分子合成材料成型的化學錨固劑，將鋼筋杆體錨固於巖石、混凝土等堅硬材料的孔眼中，從而達到預期效果。這項新工藝稱為植筋，它是一種新型的鑽孔錨固構件。施工後產生高負荷承載力，不易產生移位，並且密封性能良好，無需作任何防火、防水處理。由於其通過化學粘合固定，不但對原結構不會產生膨帳性破壞，相反有補強作用。目前在抗震加固、改建、修建等工程中應用越來越廣泛。實踐表明，植筋連接可靠、施工方便、費用較低，是一種比較理想的施工方法。而同時通過對植筋技術介紹我們可以看出，植筋技術正好具有這兩個優點，即錨杆長度短、錨固劑粘結力強。但是目前植筋技術在建築物基礎抗浮中的應用還很少見，這主要是因為現有的植筋錨固劑材料成份多以改性環氧樹脂等化學原料為主，其明顯的缺點是無法在水中使用，見水後其性能大幅降低以致無法錨固，更不要說本課題所遇到的鑽孔流水量大於5000ml/min、水壓力達到60kN的動水壓力中應用了。植筋技術目前已在工程實踐中得到了較為廣泛的應用，其明顯的特點是錨杆長度短、施工方便、簡單、費用低，但是其對錨固料的錨固性能要求高，也就是要求單位長度上的錨固力較大，因而在植筋技術中採用的錨固劑大都是高強的化學錨固劑。而國內多家公司生產的專用"鋼筋錨固劑"均不適宜在水下使用。作為巖石錨杆基礎最主要的原材料，錨固料的性能至關重要，是決定施工工藝和加固效果的決定因素。專利號為200710072255.9公開了一種抗拔抗壓注漿管狀的施工方法，其主要技術方案是鑽樁孔，在成孔後向孔內放入帶有注漿孔的塑料管，在塑料管外再放入鋼筋籠以及碎砂石，然後開始向樁孔內注漿。該方案可用於既有建築物的抗浮加固、地基基礎加固和新建建築物抗拔樁施工。但是該方案並沒有清楚描述具體的技術效果也就是說沒有具體的抗浮力的數據，顯然不具有對比參考價值。專利號03116924.4公開了一種利用抗浮土釘支護地下建築的方法，其具體方案的要點是在地下基坑開挖完成後，通過土釘將底板、地下建築物的墊層和土層固定，土釘是中空狀並帶有出漿孔，然後在土釘中注入水泥漿，水泥漿通過土釘並滲入到土層內，水泥漿凝固後即可實現土層和地下建築物的抗拔固定。但是其錨固長度要求較長，施工較煩瑣。專利號為02130835.7公開了一種用雙套管法進行錨杆施工的方法，該方案的技術要點是用鑽頭衝擊鑽進成孔，然後在孔內放入外管，用固定筋將鋼管固定，然後再用鑽機通過外管向下再鑽孔，然後再放置入內管，在內管中插入錨杆筋並灌注水泥砂漿，最後拔出內管和外管形成錨杆。與本案相比其施工方法煩瑣，需要大型設備和較多的人力，不適於推廣。
發明內容本發明為了解決現有技術中存在的處理地下建築物的抗浮問題效果不佳的問題而提供了一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法。本發明是由以下技術方案實現的，一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法，包括以下步驟，①錨杆孔位布點，②鑽錨杆孔，採用水鑽成孔，孔徑為100mm，孔深為400~550mm，採用溼式方式鑽進，鑽機每往下鑽進20cm，用乾式正轉方式將芯塊帶出，直至達到設計孔深。③和料製備鋼筋錨固劑，錨固劑是由下列原料按重量比例組成，硫鋁酸鹽水泥100份，速凝劑0.51份，增強劑CaCl21.0~1.5份，膨脹劑UEA5份，羧甲基纖維素2份，石膏0.5份，將上述原料混合，放入攪拌機中進行粉碎磨細即可；和料時，按水灰比0.35將乾淨的水倒入磨細後的料中(和料時料中絕不能有雜質混入，否則錨固劑的抗拔力將大幅降低)，和料人戴上乾淨的橡膠手套(以免手被燙傷)將料拌和均勻，將已拌好的錨固劑製成圓柱體。④錨杆植筋，將製作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗乾淨的錨杆孔中，將錨固劑壓入孔底，並壓實，被錨固劑擠出的水流出，重複上一過程，直至錨固劑塞滿錨杆孔，然後用大錘將下端部焊有長鋼筋"十"字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨杆鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進一步壓實錨固劑，在孔內錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力。保證其密實度、強度及充盈係數大於l。錨杆施工的關鍵是控制鑽孔質量和注漿質量。錨杆孔的質量指標主要是鑽孔彎曲率，既錨杆孔要求圓直，不得彎曲。因此，在保證鑽機安裝質量的前提下，一定要選擇圓直，剛性好的粗徑鑽具，鋒利的鑽頭，並使鑽機始終保持垂直，鑽進過程中通過測量儀器隨時檢測鑽機的垂直度，保證鑽孔底部偏斜尺寸不大於錨杆長度的2%。錨杆鋼筋應進行除油和除鏽處理，杆體採用環氧樹脂進行防腐處理。錨杆注漿是錨杆施工的關鍵環節，注漿料按水灰比0.35:1拌制"鋼筋錨固劑"。注漿前孔中壓力水無法排除，但要清洗孔壁和排盡孔內殘渣，錨固劑要拌和均勻，隨伴隨用，錨固劑必須在初凝前用完，和料時禁止雜質混入，注料過程中，嚴防孔口石塊雜物混入孔內。與現有技術方案相比，本發明有以下優點在不能使用普通抗浮錨杆抗浮的場合得到廣泛應用。因為成孔過程中，由於巖石是層狀分布，巖層之間全是貫通的，地下動壓力水經巖層孔隙源源不斷地湧出孔外，且孔中的水無法排除，因此注漿施工難以進行，就算使用空壓機進行壓力注漿，由於孔中壓力水無法清除，注入的漿體中間將有大量的水，且注漿不連續，充盈係數遠小於l，造成錨杆體與巖層間的粘結強度特徵值過低，巖層側摩阻力不能充分發揮，鋼筋強度也未能充分發揮，無法達到設計要求。本發明經娘子關汙水處理廠汙泥調節池和提升泵房"植筋式"抗浮錨杆的應用，成功地解決了(1)、巖石層與錨杆體間粘結強度特徵值取值不規範的問題。經巖石單軸抗壓強度試驗，現場做"植筋式"抗浮錨杆試驗，通過對試驗數據進行曲線擬合分析，能夠較為準確地確定粘結強度特徵值；(2)、巖石抗浮錨杆不適宜錨杆孔中有向外湧動的動壓力水、且壓力水無法排除的情況的問題；(3)、抗浮錨杆力學穩定性考慮不周密的問題。經現場抗拔試驗，錨杆抗拔極限承載力達到246kN，遠大於設計的抗浮錨杆極限承載力值，成功地解決了地下水的浮力隨季節變化呈準周期性，在此周期性荷載作用下抗浮錨杆將產生疲勞破壞的問題；(4)、質量檢測內容和手段不科學的問題。抗浮錨杆只關心抗拔力而對位移未作特別規定，事實上，位移是關係到抗浮錨杆正常發揮作用的一個關鍵指標，根據經驗，位移不能超過錨杆錨固段長度的0.4%，才能保證安全。應用自行設計的簡易試驗裝置，成功地解決了此問題。①施工便捷，安全，錨杆的製作與成孔簡單易行，且靈活機動；②施工佔用的場地很小。對於施工場地狹小，有相鄰建築的，大型成孔與注漿設備不能進場時，該技術顯示出獨特的優越性；③穩定可靠。施工後錨杆體位移小，豎向位移一般為錨杆錨固段長度的0.10.3%，最大不得超過0.4%,錨杆抗拔力高，超載能力強。成功地解決了地下水的浮力隨季節變化呈準周期性，而使抗浮錨杆產生疲勞破壞的難題。因其疲勞破壞時的荷載比抗拔力低很多；④工期很短。比一般灌注樁的工期縮短約2/3，比普通抗浮錨杆縮短約1/2;⑤建築材料消耗量低。比一般的灌注樁節省約90%的建材，比普通抗浮錨杆節省建材約60%;⑥因地制宜，應用範圍廣。尤其針對山區多巖石的特殊地質條件，我們經過認真研究，不斷積累經驗，總結出了一整套先進的施工工藝和可行的施工技術，在實際應用中效果明顯，達到了國內先進水平；⑦"植筋式"抗浮錨杆施工現場噪音小，施工文明，得到了甲方和工地周圍居民的一致好評，獲得了良好的社會效益；⑧造價低廉。與其他抗浮錨杆或抗拔樁相比，可降低造價40%60%。我所完成的山西省娘子關汙水處理廠汙泥調節池與提升泵房"植筋式"抗浮錨杆，相比較原挖孔灌注抗拔樁節省資金20多萬元，成本不到10萬元。其數值是可觀的，其比例是驚人的，其經濟效益是顯而易見的。而且，"植筋式"抗浮錨杆工期短的特點也節約了甲方大量寶貴的時間，減少了甲方的投入，其間接創造的效益是難以估計的。由於它具有成孔容易、孔深很淺、造價低廉、工期很短、施工便捷、建築材料消耗量低等優點，且成功地解決了"錨杆孔中有向外湧動且無法排除的動壓力"抗浮錨杆無法進行注漿的問題，值得大力推廣。相對於灌注抗拔樁和普通抗浮錨杆，它具有以下優點①抗拔樁成孔困難，尤其在巖石上不能人工成孔，只能使用大型鑽孔機器，如果場地很小，大型機器無法進場，施工將被迫中斷。而"植筋式"抗浮錨杆只需使用小型水鑽，一人操作即可在巖石上成孔，成孔很方便，且節約了大量的電能；②抗拔樁與普通抗浮錨杆成孔都很深，深度一般要達數米，工作量大。而"植筋式"抗浮錨杆成孔只需0.51.0m，即可滿足設計要求，工作量小了許多；③工期比抗拔樁短5070%，比普通抗浮錨杆短3040%;④造價低廉。是抗拔樁的2030%，普通抗浮錨杆的4060%;節省建築材料。在"十一五"期間，國家將強制執行建築節能降耗標準，像"植筋式"抗浮錨杆這種耗材特低的工藝技術肯定將得到推廣；◎能夠應用於"錨杆孔中有向外湧動且無法排除的動壓力水"的情況。而普通抗浮錨杆難以實現。我國是一個多山區多丘陵的國家，人口密度特別大，可耕地面積正逐年減少，能夠用於建設的土地越來越少，必須要大力開發利用山區，大部分山區都多巖石，地下水位很高。而此項技術特別適用於山區多巖石，地下水位高等複雜地質條件下的需抗拔要求的錨杆基礎，基於此，此技術必將得到廣泛推廣應用。(1)把植筋技術與抗浮錨杆技術相結合提出了採用一種新型的錨杆支護技術——"植筋式"抗浮錨杆技術，該技術可對位於地下水位以下的地下室底板及建築物基礎，因地下水浮力作用而進行加固或錨固處理措施。該措施大大優越於傳統的抗浮巖石錨杆技術，具有施工快捷、施工強度低、工期短、費用低等明顯優點。(2)研製出了明顯不同於普通抗浮錨杆使用的現場配製的鋼筋錨固劑，與普通錨固劑相比，該錨固劑的錨固性能大大提高，因而單位長度上所能提供的錨杆測摩阻力也大大增加，這即是使得該技術中錨杆長度得以大大減小的主要原因之一。(3)當抗浮錨杆杆端荷載較小，杆端上拔荷載首先由上部錨杆周邊土層的側摩阻力承擔，下部抗浮錨杆所承擔的荷載很小；隨著外荷載的加大，荷載不斷向下傳遞，抗浮錨杆下部周邊土層的側摩阻力也逐步發揮作用。(4)在不同的外荷載作用下，抗浮錨杆杆體上部鋼筋受力變化幅度大，而下部杆體鋼筋受力變化幅度很小。所以，錨杆抗拔力並不隨長度的增加而提高，而是存在一經濟合理的臨界長度值，在設計時，不應一味的增加錨杆的長度來提高抗浮錨杆的抗拔力，以免造成浪費；但場地地質條件、抗浮錨杆孔徑大小等，另外施工工藝、注漿質量等也在一定程度上對抗浮錨杆的合理長度也有很大的影響。(5)通過數值計算的方法對單錨和群錨作用時的受力特徵進行了對比分析，計算結果表明在群錨作用時，單根錨杆的承載力將有所下降，在本文所給出的工況下而言，僅約為單獨抗浮錨杆極限抗拔承載力的0.60.7倍。因此，在實際工程設計時應尤其加以注意。同時對比單錨和群錨作用下的杆端最大位移也可以發現，群錨作用下的杆端最大位移遠大於單錨時的最大位移，這是主要是由於群錨作用時，錨杆之間的受力相互影響，導致其側摩阻力下降，進而產生較大的豎向位移，因此在進行設計時，一定要注意群錨作用時的群錨效應。圖1為本發明所使用的鋼筋錨固劑和普通水泥砂漿的抗拔力對比實驗圖圖2為荷載與位移曲線圖--錨杆試驗P—S曲線圖3為荷載與位移曲線圖---錨杆試驗P—Se，Sp曲線具體實施方式實施例1，山西省平定縣娘子關鎮汙水處理工程汙水處理廠提升泵房抗浮錨杆工程位於山西省平定縣娘子關鎮。原設計方案為挖孔灌注抗拔樁，樁身直徑600mm，樁長5.0m(6.0m)樁身混凝土強度等級為C25，單樁豎向抗拔極限承載力為5.0m長樁〉350kN，6.0m長樁M00kN。由於場地狹小，基巖較硬，大型鑽孔機械無法進入場地，人工難以在基巖上成孔，致使工程一度中斷，本方案為提升泵房水池底板抗浮設計。±0.000標高相當於絕對標高367.893m，地下水位標高在366.46367.46m之間，地下水對混凝土結構具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋也具有弱腐蝕性。應用3根抗浮錨杆代替1根抗拔樁抗浮。此次抗浮錨杆分為:MG—1，抗拔承載力特徵值為120kN;MG—2，抗拔承載力特徵值為135kN。成孔後，鑽孔流水量大於5000ml/min、水壓力達到60kN，鑽孔中的水無法排除。具體實施方法為①開挖基坑，將上層土層全部挖除，開挖到巖石表面。因地下水位較高，在基坑底板位置四周砌上240mm厚磚牆，高度為高出最高地基巖石表面30cm，內牆面用堵漏劑堵漏，外牆面堆上沙袋。沙袋與磚牆之間用一抽水泵在四角最低處抽水，以保證底板範圍內基坑四周無外來水進入磚牆內，用另一小泵在底板範圍最低處抽水，防止地下水淹沒基巖而影響施工。②在原樁位上，沿每根樁位外緣，各鑽3個孔，孔位呈正三角形布置，孔中心間距為500mm。每孔植入1根HRB33525鋼筋。成孔後，以現場配製的專用"鋼筋錨固劑"注入孔中，並振搗壓實。孔外露鋼筋，用強度不低於C30的碎石混凝土包裹，以保護外露鋼筋不被地下水腐蝕，另外留出一段鋼筋錨入水池底板與水池底板鋼筋焊接，以達到抗浮作用。一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法，包括以下步驟，①孔位布點,②鑽孔，採用水鑽成孔，孔徑為100mm，MG—1孔深為500mm，MG—2孔深為550mm。採用溼式方式鑽進，鑽機每往下鑽進20cm，用乾式正轉方式將芯塊帶出，直至達到設計孔深。③和料製備鋼筋錨固劑，錨固劑是由下列原料組成，硫鋁酸鹽水泥100份，速凝劑0.51份，增強劑CaCl2l.01.5份，膨脹劑UEA5份，羧甲基纖維素2份，石膏0.5份,將上述原料混合，放入攪拌機中進行粉碎磨細即可；以上原料均可在市面購置，各外加劑生產廠商均有銷售，例如速凝劑可以使用廬江礬礦生產的為8880型水泥速凝劑，陽泉市速凝劑廠的水泥速凝劑；膨脹劑UEA可使用中國建築材料科學研究院研製的混凝土膨脹劑。每根錨杆施工需用料約5kg，和料時，按水灰比0.35將乾淨的水倒入料中(和料時料中絕不能有雜質混入，否則錨固劑的抗拔力將大幅降低)，和料人戴上乾淨的橡膠手套(以免手被燙傷)將料拌和均勻，將已拌好的錨固劑製成直徑約10cm、長約20cm的圓柱體。錨杆植筋，將製作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗乾淨的錨杆孔中，將錨固劑壓入孔底，並壓實，被錨固劑擠出的水流出，重複上一過程，直至錨固劑塞滿錨杆L，然後快速用大錘將下端部焊有長鋼筋"十"字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨杆鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進一步壓實錨固劑，在孔內錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力保證其密實。其密實度、強度及充盈係數大於l。錨杆施工的關鍵是控制鑽孔質量和注漿質量。錨杆孔的質量指標主要是鑽孔彎曲率，既錨杆孔要求圓直，不得彎曲。因此，在保證鑽機安裝質量的前提下，一定要選擇圓直，剛性好的粗徑鑽具，鋒利的鑽頭，並使鑽機始終保持垂直，鑽進過程中通過測量儀器隨時檢測鑽機的垂直度，保證鑽孔底部偏斜尺寸不大於錨杆長度的2%。由於此"植筋式"抗浮錨杆的成孔很淺，注入的錨固劑比普通抗浮錨杆的少許多。且現有規範中無一例外是由普通水泥砂漿注漿，我們很關心採用現場配製的鋼筋錨固劑灌孔的"植筋式"抗浮錨杆的抗拔力能否達到設計要求，比普通水泥砂漿灌孔的抗浮錨杆的抗拔力有多大提高，特別是在錨杆孔中有無法排除的動壓力水的情況下，其抗拔力又如何？為此我們進行了抗拔力試驗。如圖1示抗拔力對比實驗的曲線圖採用本發明中配製的鋼筋錨固劑，其最大抗拔力2小時達到180kN，24小時達到246kN，遠大於設計要求的120kN的抗拔力，完全滿足工程需求。試驗表明，應用現場配製的鋼筋錨固劑，錨固劑與巖石間的粘結強度特徵值遠大於砂漿與巖石間的粘結強度特徵值，其具體數值見下表3-2，表3-3:表3-2錨固劑與巖石間的粘結強度特徵值(Mpa)tableseeoriginaldocumentpage14表3-3砂漿與巖石間的粘結強度特徵值(Mpa)tableseeoriginaldocumentpage14注水泥砂漿強度為30Mpa，混凝土強度等級C30。此外從上節抗拔力試驗PS曲線圖即圖2\3中可以看到，在有動壓力水的孔中注入自配專用TC-10水泥基鋼筋錨固料的錨杆其最大抗拔力是注入普通水泥砂漿錨杆抗拔力的8倍多，是在乾淨孔中注入普通水泥砂漿錨杆抗拔力的5倍多。經現場試驗和多方對比，國內多家公司生產的專用"鋼筋錨固劑"均不適宜在水下使用，尤其在有動水壓力情況下，其錨固劑均無法順利灌漿成型。且在無水情況下採用普通"鋼筋錨固劑"其24小時抗拔力為164kN，亦遠低於本發明所述的現場配製的鋼筋錨固劑的使用效果。工程實踐證明，採用現場配製的鋼筋錨固劑其使用效果超出預期，錨固劑與巖石的粘結強度特徵值遠大於普通水泥砂漿與巖石的粘結強度，且在動壓力水中不影響它的使用和效果。試驗表明，採用我們自行研究配置的TC-10水泥基鋼筋錨固料-鋼筋錨固劑，當錨固深度達到500mm時，錨固鋼筋的最大抗拔.力將只取決於該規格鋼筋本身的屈服強度而不會出現錨固破壞。為確保錨杆巖石抗浮基礎的安全穩定性，建議施工時錨固深度達到或超過500mm。如因特殊原因錨固深度無法達到500mm時，應在施工前做錨固抗拔試驗驗證其最大抗拔力。TC-10水泥基鋼筋錨固料--鋼筋錨固劑的研製成功，既解決了山西省平定縣娘子關鎮汙水處理工程汙水處理廠提升泵房抗浮錨杆工程挖孔灌注抗拔樁無法施工的工程難題，又為今後遇到的"錨杆孔中有向外湧動且無法排除的動壓力水無法進行注漿"問題的巖石錨杆基礎施工提供了新的選擇。現場試驗結合理論研究表明，當抗浮錨杆的間距較小時，錨杆受到拉拔荷載的作用，對周邊巖層存在擾動性，從而對相鄰錨杆的極限抗拔承載力產生影響。當實際工程抗拔荷載較大時，可加密布置抗浮錨杆，但在設計時，錨杆的抗拔承載力要在單錨試驗值的基礎上進行相應的折減，以保證結構的安全性。山西省平定縣娘子關鎮汙水處理工程汙水處理廠提升泵房抗浮錨杆工程，原設計方案為挖孔灌注抗拔樁，單樁豎向抗拔極限承載力為350kN。改用巖石錨杆基礎後，在原樁位上，沿每根樁位外緣，應用3根抗浮錨杆代替1根抗拔樁抗浮。孔位呈正三角形布置，孔中心間距為500mm，每孔植入1根HRB33525鋼筋。單根錨杆抗拔承載力特徵值為120kN。工程實踐證明，應用此方法完全可取代原挖孔灌注抗拔樁。試驗錨杆強度達到要求後，按《建築地基基礎設計規範》(GB50007—2002)、《建築邊坡技術規範》(GB50330—2002)的要求進行抗拔試驗，試驗採用分級加卸載方式，最大試驗荷載為錨杆體極限抗拔力的0.8倍，分級加載初始荷載為0.1Af^，每級加載增量取Afp^的1/10，加卸載與試驗終止時間及測試數據記錄按規範要求進行。MG-1，MG-2分別選6根錨杆進行試驗。MG-1:共選6根錨杆，分兩次進行試驗。施工前先做3根試驗錨杆，用上述裝置檢驗其抗拉拔力是否滿足設計要求，並測定位移。施工後隨機選取3根錨杆用上述裝置進行抗拉拔力試驗，確定其抗拉拔力是否滿足設計要求，並測定位移。MG-2:共選6根錨杆，分兩次進行試驗。施工前先做3根試驗錨杆，用上述裝置檢驗其抗拉拔力是否滿足設計要求，並測定位移。施工後隨機選取3根錨杆用上述裝置進行抗拉拔力試驗，確定其抗拉拔力是否滿足設計要求，並測定位移。破壞性試驗錨杆用上述裝置檢驗其極限抗拔承載力，並測定位移。表4-l檢驗結果表(MG-1)tableseeoriginaldocumentpage16檢驗結論MG-1鋼筋抗拉拔極限力值大於120kN，滿足設計要求，位移符合規範要求。MG-2鋼筋抗拉拔極限力值大於135kN，滿足設計要求，位移符合規範要求。破壞性試驗表明鋼筋抗拔極限值最大可達到246kN。權利要求1、一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法，其特徵在於包括以下步驟，①錨杆孔位布點，②鑽錨杆孔，採用水鑽成孔，孔徑為100mm，孔深為400～550mm，採用溼式方式鑽進，鑽機每往下鑽進20cm，用乾式正轉方式將芯塊帶出，直至達到設計孔深，③和料製備鋼筋錨固劑，錨固劑是由下列原料按重量比例組成，硫鋁酸鹽水泥100份，速凝劑0.5～1份，增強劑CaCl21.0～1.5份，膨脹劑UEA5份，羧甲基纖維素2份，石膏0.5份，將上述原料混合，放入攪拌機中進行粉碎磨細即可；和料時，按水灰比0.35將乾淨的水倒入磨細後的料中，料拌和均勻，將已拌好的錨固劑製成圓柱體，④錨杆植筋，將製作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗乾淨的錨杆孔中，將錨固劑壓入孔底，並壓實，被錨固劑擠出的水流出，重複上一過程，直至錨固劑塞滿錨杆孔，然後用大錘將下端部焊有長鋼筋「十」字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨杆鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進一步壓實錨固劑，在孔內錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力保證其密實。全文摘要本發明涉及一種抗浮施工技術，具體為一種植筋和錨杆相結合的抗浮施工方法。解決了現有技術中存在的處理地下建築物的抗浮問題效果不佳的問題。包括以下步驟，錨杆孔位布點，鑽錨杆孔，和料製備鋼筋錨固劑，錨杆植筋，它具有成孔容易、孔深很淺、造價低廉、工期很短、施工便捷、建築材料消耗量低等優點，且成功地解決了「錨杆孔中有向外湧動且無法排除的動壓力水」抗浮錨杆無法進行注漿的問題。文檔編號E02D31/12GK101200904SQ20071018539公開日2008年6月18日申請日期2007年12月10日優先權日2007年12月10日發明者史晉榮,張循當,徐秀清申請人:山西建築工程(集團)總公司