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芻議預應力抗浮錨桿的施工工藝改進

2015-09-17 646 0

   摘要:作者結合的工程案例,屬臨水建筑,采用筏形基礎,且地下水位較高,設計有預應力抗浮錨桿。為解決提高錨桿抗拔承載力、保證節(jié)點防水施工質(zhì)量兩個相互關聯(lián)的施工難題,從施工工藝改進、多專業(yè)施工配合、全過程技術控制角度,介紹了預應力抗浮錨桿成套施工新技術,保證了抗浮錨桿抗拔承載力和節(jié)點防水效果。
 
   在當前建筑工程施工過程中,應用比較廣泛的抗浮技術有抗拔樁和抗拔錨桿兩種,其中抗拔樁的抗拔承載力較高,但成本也較高;抗拔錨桿承載力相對低一些,成本也低得多,但其施工技術并不是很成熟。本文研究在不大幅度增加成本的前提下,通過改進抗浮錨桿的施工工藝,加強各專業(yè)工序協(xié)調(diào)配合,既要將抗拔錨桿的抗拔承載力提高到一個新的水平,又要解決地下水位較高情況下錨桿處基礎節(jié)點防水施工難題。
 
  1工程簡介
 
   該工程建筑總面積63314.39m2,其中地上47868.66m2,地下15445.73m2。主體建筑4層,地下1層,屋頂為橢球狀鋼網(wǎng)架結構,外墻多為玻璃幕墻,局部為干掛石材,為威海市標志性建筑。地下室設有文物倉庫等重要場所,防水等級為I級,采用4mm厚聚氨酯防水涂料。由于工程鄰近海邊,地下水位較高,設計有898根預應力抗浮錨桿,錨桿孔徑110mm,預應力筋采用?s12.7mm鋼絞線,每束3根,錨桿全長13~14m,錨桿下段錨入花崗巖層≥8.2m,先灌漿成錨固體,上部自由段長度約5m,待基礎筏板混凝土施工完成并達到一定強度后進行張拉,然后對自由段灌漿完成錨桿施工,最后錨具處要進行防水和封錨處理。應確保錨桿抗拔承載力280kN,錨桿試驗樁抗拔承載力440kN,同時確保其節(jié)點和地下室的防水質(zhì)量達到I級。
 
  2施工難點及影響因素分析
 
   1)抗浮錨桿抗拔承載力保證通過分析試驗數(shù)據(jù)和錨桿的破壞情況,錨桿的破壞形式主要有錨固體破碎、鋼絞線從錨固體中拉出以及部分錨固體從土體中拉出3種。應通過對施工工藝的改善,有效提高抗浮錨桿的抗拔承載力性能。
 
   2)節(jié)點防水施工
 
   抗浮錨桿防水是整個地下室防水的關鍵。從地下承壓水滲流路徑分析,需要解決的問題有:①穿越基礎筏板的錨桿套管外側防水處理;②套管內(nèi)注漿密實;③錨桿頂部封錨預留坑內(nèi)防水處理。
 
  3改進的施工工藝流程
 
   多專業(yè)施工穿插配合直接影響抗拔承載力和防水質(zhì)量,其改進的施工工藝流程:鉆機鉆孔→清孔返渣→灌錨固漿體→錨索制作及防腐蝕→下放錨索→下放自由段套管→接波紋管→基礎墊層施工→墊層及波紋管外側防水→基礎筏板鋼筋綁扎→錨墊板安裝→封錨坑模板安裝→筏板混凝土澆筑→養(yǎng)護→錨索張拉錨固→孔道灌漿→封錨坑內(nèi)防水處理→封錨坑混凝土澆筑。
 
  4施工工藝及改進措施
 
   4.1鉆孔影響因素及改進
 
   1)保證鉆孔垂直度采用回旋鉆機配金剛石鉆頭鉆孔。在每個孔位施工前,鉆機底座應墊平,鉆桿角度應采用羅盤校核。鉆進過程中遇孤石等有可能使鉆孔出現(xiàn)偏差,將直接影響錨索受力,必須隨時觀測鉆桿垂直度,將其偏差控制在1%內(nèi)。
 
   2)保證錨固端入持力層深度為保證鋼絞線錨固端嵌入中風化花崗巖深度滿足設計要求,應結合地質(zhì)勘察情況,隨時取樣觀察。當發(fā)覺鉆機鉆進困難時,及時撈渣取樣進行辨別,經(jīng)甲方和監(jiān)理單位共同鑒定,確定已進入持力層以后,可繼續(xù)進行成孔施工,直至嵌入深度滿足設計要求。在巖層段施工過程中,應根據(jù)巖層硬度和鉆進情況及時調(diào)整氣壓及鉆進速度,氣壓一般控制在8~10MPa,確保錨固段深度符合設計要求,避免因錨固深度不足而影響錨固段的錨固效果。
 
   4.2清孔返渣影響因素及改進
 
   1)護壁漿液相對密度清孔返渣時,必須隨時注意調(diào)整護壁漿液的相對密度,一般控制在1.15~1.20,現(xiàn)場應配備泥漿密度計隨時檢測。漿液通過中空鉆桿與外部的泥漿池進行反復循環(huán),直至翻漿均勻,以確保漿液密度達到最好的清孔返渣效果。
 
   2)去除錨固體與周圍土體或巖體之間的泥皮原工藝采用黏土泥漿護壁,這樣在灌注水泥凈漿時不能有效去除黏附于孔壁上的泥皮,造成錨固體與周圍土體或巖體之間形成一層黏土隔離層,降低了錨固體與周圍土體或巖體之間的摩擦力,從而降低了錨索的抗拔承載力。為去除這層隔離泥皮,對施工工藝進行了改進,在原來護壁使用的黏土泥漿中摻加水泥漿,在鉆孔過程中隨著進尺深度的不斷增加而添加,保證鉆孔水泥用量≥50kg/m,并隨時根據(jù)進尺深度和護壁漿液的密度對水泥漿添加量進行調(diào)整,降低泥漿用量,有效去除了錨固體與周圍土體或巖體之間的泥皮。
 
   4.3錨固漿體灌注影響因素及改進
 
   1)提高錨固漿體強度原工藝中采用純水泥漿灌注,致使水泥漿固化效果不夠理想。經(jīng)分析論證,決定在水泥凈漿中摻加早強劑(NC-4)和膨脹劑(UEA),摻加比例分別為水泥用量的3%和7%,使錨固漿體強度能盡快增長,并且使其在孔洞中產(chǎn)生適量的膨脹,這樣增加了錨固體與周圍土體之間的摩阻力,在提高漿體強度的同時,增強漿體與土體的黏結性能,在一定程度上改善了抗拔錨索的受力性能。
 
   2)灌漿壓力及補漿高度控制灌漿時宜將水灰比控制在0.4~0.5,灌漿壓力一般≥0.4MPa,也不宜>2MPa。整個灌漿過程應連續(xù)進行,中間不應有停頓,采用測錘及計算方法控制灌漿體高度,預留出錨桿自由段高度,因此二次補漿應及時。
 
   4.4下放錨索中影響因素及改進
 
   為避免鋼絞線在孔洞中因自重而呈“S”形彎曲,保證鋼絞線固定在錨固漿體的中心軸,應從鋼絞線的制作和安放兩個方面進行改進。
 
   1)錨索制作及防腐蝕成孔并經(jīng)各方共同驗收后,根據(jù)實際孔深制作錨索,為防止下料過程中鋼絞線紊亂并彈出傷人,將鋼絞線放在用鋼管搭設起的井字形安全架內(nèi),下料時將鋼絞線成盤卷裝在安全架內(nèi),從盤中央抽出,并采用環(huán)氧樹脂漆進行防腐蝕處理,鋼絞線應提前編扎成錨索,每束3根。
 
   2)錨索安放灌漿完畢應盡快安設錨索,以防漿液沉淀無法順利下索或無法下放到位。為保證錨索在孔洞中的位置,先在孔口處校直后下放,采用定制對中支架,將錨索的上端吊起,使其緩慢地下放到孔底而始終處于直立的懸掛狀態(tài),防止錨索端部插入土層段孔壁內(nèi)影響下索工作及擾動的土顆?;渲铃^固段內(nèi),以免影響水泥漿的純度。下索后應隨時觀察孔口漿液的下沉情況,當漿液下沉明顯(下沉量≥1.50m)時,應及時補漿,以免漿液沉淀后影響到二次灌漿液間的黏結效果。錨索頂端可臨時固定在對中支架上。
 
   4.5下放自由段套管改進
 
   安設錨索完畢隨即下放自由段套管,采用?100mmPVC套管,底端伸入錨固漿體內(nèi)500mm,頂端標高為混凝土墊層底,由于波紋管具備一定的彈性,張拉過程中不易損壞,內(nèi)壁凹凸不平,灌漿后不易滲水,在基礎墊層和筏板內(nèi)套管改用波紋管。
 
   4.6基礎墊層及套管外側防水作法改進
 
   基礎及主體施工階段,基坑周邊以及基坑內(nèi)設置降水井,保證地下水位在基礎墊層以下50cm。施工基礎墊層時,先將波紋管安裝好,與墊層混凝土澆筑成整體;施工筏板防水層時,首先進行波紋管根部的防水處理,增做一遍防水附加層,然后將筏板防水層上返至波紋管上≥10cm高。
 
   4.7基礎筏板鋼筋綁扎及錨墊板埋設改進
 
   由于波紋管強度較低,為避免碰撞造成套管外防水層損壞,筏板鋼筋綁扎時,波紋管中間改用?8鋼筋設井字架,使波紋管和其內(nèi)的鋼絞線固定在筏板鋼筋和加強網(wǎng)片上,然后套入錨墊板,并按尺寸要求把錨墊板焊在鋼筋上。錨墊板標高應按設計要求低于筏板頂200mm,為了預留四棱臺形錨桿坑,改用安放棱臺形木盒模板,其底模夾緊錨墊板,然后用棉花塞緊灌漿孔,塞緊錨墊板和波紋管之間的縫隙,防止?jié)仓炷習r漏漿。
 
   4.8錨桿張拉及錨具改進
 
   在筏板混凝土達到100%設計強度后方可進行錨桿預應力筋張拉。每束3根?s12.7mm低松弛有黏結鋼絞線,張拉端改用932套WDM-4型錨具,錨墊板上原有一出氣孔,采用四孔錨環(huán),以便留一孔當灌漿孔。整束預應力設計張拉力:Pj=σconAp=280kN,施工張拉應力0~1.03σcon,即:Pj′=1.03σconAp=288.4kN。采用200kN千斤頂單根張拉。
 
   4.9孔道灌漿改進
 
   錨桿張拉完成后進行錨桿內(nèi)注漿,采用42.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比<0.40,流動度為200mm的水泥漿,水泥漿摻10%UEA膨脹劑和2.5%高性能外加劑,抗壓強度≥30MPa;由于灌漿口與出氣孔處于同一標高,改用1.5m長漏斗注漿,第一次注漿完成,待注漿料泌水后進行二次注漿,確保套管內(nèi)注漿飽滿密實。封錨前應用手持砂輪切割機切除外露多余長度,剩余長度≥30mm。
 
   4.10錨桿坑防水改進
 
   錨桿坑側壁必須進行鑿毛處理,錨桿坑防水改用水泥基滲透結晶涂料配合聚氨酯防水涂膜。施工時水泥基滲透結晶涂料應沒過錨具1cm,且施工后表面干燥,便于進行鋼絞線端頭的聚氨酯防水涂膜處理,從而充分發(fā)揮兩種防水材料的性能。防水處理完畢后即可采用膨脹混凝土灌注錨桿坑并振搗密實。

  結束語
 
   抗浮錨桿施工后,經(jīng)抗拔試驗檢測,錨桿試驗樁抗拔承載力均>440kN,采用整束預應力張拉力280kN進行張拉施工過程中,未見異?,F(xiàn)象,表明預應力抗浮錨桿抗拔承載力均大于設計要求的280kN;地下室和錨桿節(jié)點無滲水、結構表面無濕漬,防水質(zhì)量同時也達到了I級。該工藝的應用成功地解決了沿海地區(qū)預應力抗浮錨桿的施工難題,取得了顯著效果。

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