抗浮锚杆在复杂地层中的施工技术分析

抗浮锚杆在复杂地层中的施工技术分析

陈晓杨

 筑博设计股份有限公司 518048

摘要：为解决建筑地下室的整体上浮或者局部上浮问题，减少相应事故发生，对民用建筑地下室锚杆抗浮施工技术提出研究设计。随着城市地下空间开发与利用，地下车库抗浮问题引起广泛的重视，在富水地区或地下水位受季节性影响较大的地区基础施工中，抗浮设计与施工质量直接影响建筑结构安全。针对该问题，一般采用抗拔桩、抗浮锚杆加以解决，但受地下水位季节性变化影响，采用抗浮锚杆地下车库投入使用后易出现墙、柱、板等构件开裂问题，底板出现局部隆起、沉降变形等病害，一旦出现结构病害需及时处置、加固，实现建筑物上浮变形与基础沉降的相互协调。在抗浮施工中，抗浮锚杆具有施工成本低、操作简单、使用灵活、空间要求低等特点，通过将抵抗外力变化的杆件埋入岩土层中抵抗土体、地下水、建筑物等变形应力。针对在复杂地质条件下普通抗浮锚杆抗拔承载力不足问题突出，可采用扩体锚杆施工技术增强锚杆抗拔承载力，从而改善建筑抗浮问题。

关键词：抗浮锚杆；复杂地层；施工技术

引言

随着建筑物地下结构的不断加深，地下水浮力的问题越来越引起关注。水浮力会造成地下室底板隆起开裂、建筑物整体上浮，甚至引起桩体受拉断裂。目前建筑物抗浮方法主要有降排地下水法、隔水法、压重法、抗浮桩、抗浮锚杆等。其中抗浮桩和抗浮锚杆应用最为广泛。抗浮桩的抗浮能力虽很强，但造价相对高昂，且对抗裂、防水和耐久性要求很高；而抗浮锚杆布置方式灵活，造价低且抗浮能力较强，对各种地层适应能力强，已越来越多地用于工程实践中。由于预应力锚杆控制地层与结构变形的能力更强，且经张拉锁定后抗拔承载力更高，故在工程中得到广泛应用。

1地下室抗浮设计概述

随着我国城镇化建设的不断推进，带有地下室的高层建筑、地下商场和地下车库等地下建筑物大量涌现。地下室在施工过程中容易由于设计疏失或施工大意而出现上浮、倾斜等事故。地下室上浮会影响结构的正常使用及安全，为地下室突然上浮后底板隆起、地下室顶板梁柱结合部位变形、隔墙拉裂变形严重。因此，做好抗浮设计十分关键。在进行地下室抗浮设计时，不仅需要扎实的专业知识，还需要丰富的设计经验，从整体抗浮和局部抗浮两方面入手，保证抗浮的有效性。尤其是地下水位对浮力影响较大，设计过程中需要结合实际情况及时调整抗浮设计方案，实现抗浮设计作用的最大化。根据地下室抗浮设计实践情况来看，大部分地下工程的抗浮问题通过建筑物自身重力法、抗浮灌注桩或抗浮锚杆技术解决。建筑物自身重力法主要是通过加大钢筋混凝土内部底板层厚度平衡地下水的内部浮力，但在经济上不太合理。抗浮灌注桩大多数是采用一种人工自动挖掘钻孔灌注桩或采用机械自动钻孔灌注桩。灌注桩的缺点主要是材料造价高，需要的建筑物底板较厚。抗浮锚杆在地下室的应用，主要是将锚杆嵌入岩土体，锚杆与岩土层成为一体，达到提高结构抗浮力的目的。由于抗浮锚杆结构的水平间距小，地下室锚杆底板结构可做得较薄，锚杆的结构造价相对较低，因此，可有效节省整个抗浮锚杆结构工程造价。近年来，抗浮锚杆凭借结构受力合理、施工简单及造价低等优点，在抗浮设计中得到广泛应用。

2抗浮锚杆在复杂地层中的施工技术

2.1抗浮锚杆类型

抗浮锚杆已在我国应用30多年，在地下室、地下车库、地下商业综合体抗浮设计中均有抗浮锚杆的成功使用经验。根据不同划分依据，可将抗浮锚杆分为多种类型。（1）以锚固长度为划分依据，可将抗浮锚杆分为两种：一是集中锚固类。锚固装置或杆体仅有一部分与锚孔壁接触。二是全长锚固类。此类锚杆则是锚固装置或杆体全部与锚孔壁接触。（2）以是否施加预应力为划分依据，非预应力锚杆虽然控制变形能力较多，但是，施工更为简单，且整体造价较低。（3）以杆体材料为划分依据，如钢筋材料、纤维增强复合材料（FRP）。

2.2钢套管的设计与施工

预应力抗浮锚杆杆体材料为全长无粘结钢铰线，因钢绞线自身柔性较大，无法像传统刚性杆体材料锚杆将钢绞线锚入基础筏板，且无法保证满足张拉锁定及防水节点施工条件。为此对钢绞线外部加设钢套管，钢套管锚入基础垫层中300mm，顶部与基础筏板顶平齐形成简易的稳定体系，并作为预应力张拉锁定完成后灌注防水材料的预留洞，在筏板中间标高位置设置止水钢环板。该做法在确保锚杆锚入底板后不会因柔性大发生弯折而影响张拉的同时，也可保证后期预应力钢绞线张拉锁定后防水的整体性。钢套管材料采用140×6无缝钢管，止水钢环板材料采用热轧钢板，规格型号为Q235B，厚5mm。根据施工图及现场实际情况，确定各处抗浮锚杆位置的钢套管长度和止水钢环板尺寸并进行切割下料。根据施工图要求，将加工完成的止水钢环板和钢套管焊接连接，焊接应牢固，焊缝应平滑美观，符合施工质量验收标准。在抗浮锚杆钢套管底部，根据标高浇筑C60灌浆料找平，并对预应力钢绞线进行检查，确认预应力钢绞线外观完好后将钢套管安装至对应的抗浮锚杆位置，使用40×20×2镀锌方管做临时支撑材料，采用斜八字形式斜撑固定、定位，并在固定前校准钢套管垂直度。钢套管垂直度采用垂直检测尺检查、水平尺校准，允许偏差不大于3mm。进行标高控制时，根据施工需要临时引测标高控制点至固定的建筑物、钢筋和边坡上。测量前须对使用的经纬仪、水准仪、钢卷尺及有关器材进行进场检定、检校。在抗浮锚杆坑底，浇筑C60灌浆料时使用水准仪进行跟班找平，严格控制平整度及标高；灌浆料初凝前须进行二次平整度检查，并最终检查调整平整度。

2.3锚杆制作与安装

施工单位现场制作扩体锚杆，锚杆采用Φ32mm螺纹钢切割下料制作，下料长度误差≤50mm。锚杆切割下料后，穿扩体锚杆囊袋预留孔，囊袋固定端由专业施工人员借助专用设备固定直螺纹套筒。针对该工程地下水位较高，对钢筋腐蚀性较大的问题，杆体外涂刷防腐涂层厚度≥3mm，防腐涂层与锚杆附着力≥5MPa，涂层与水泥基层附着力≥1.5MPa。锚索制作完成后，待成孔时及时下放锚杆并注浆，采用钻机配套吊装设备将锚杆吊装入钻孔内，注浆管与锚杆绑扎后共同下放。吊装过程应匀速下放至设计深度，遇下放困难时采用下冲法辅助下放，如仍无法下放至设计深度时，将锚索吊出后二次复喷引孔后重复下放。

2.4预应力张拉

待抗浮锚杆试块强度达到设计强度后，工程采用循环加、卸荷方法进行预应力张拉，按10%、50%、75%、100%、125%分5级张，第1～4级持荷1min，第5级持荷15min，每级荷载稳定后加荷至下一级荷载。张拉过程中以锚杆杆体破坏或锚杆位移量≥2.0mm视为破坏并终止荷载。

结语

综上所述，地下室抗浮设计中，抗浮锚杆是一种有效的方法，结合实践经验总结，抗浮锚杆施工便利、进度快、造价低廉，可有效防止地下室上浮、变形等问题出现。在抗浮锚杆设计中，需要对工程地质条件、地下水分布情况等进行综合分析，保证抗浮锚杆方案安全适用、经济合理，确保建筑物整体可靠运行。

参考文献

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