專利名稱：：植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種抗浮施工技術(shù)，具體為一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法。
背景技術(shù)：
：基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尤其是城市的建設(shè)都向著縱深方向發(fā)展；因而高層建設(shè)物的地下室及地下建筑物越來越多，當(dāng)?shù)叵率业穆裆畛^地下水位時(shí)將在結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)底面出現(xiàn)浮力，隨著埋深的增加，地下建筑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(dāng)而造成地下工程的破壞，在國內(nèi)外已有不少的事例。在我國沿海地區(qū)曾出現(xiàn)過多起因地下水浮力而導(dǎo)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(dǎo)致底板破壞；有的地下建筑物被整體浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點(diǎn)處開裂及底板破壞等等，目前在工程實(shí)踐中，經(jīng)常采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)抗浮錨桿?？垢″^桿是近年來大量應(yīng)用的抗浮技術(shù)，方案一般采用高壓注漿工藝，使?jié){液滲透到巖土體的孔隙或裂隙中，錨桿側(cè)摩阻力比樁基大，更有利于抗浮，且造價(jià)低廉，施工方便。但是普通錨桿受拉后桿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，抗浮錨桿與底板的接點(diǎn)也是防水的薄弱環(huán)節(jié)。具體選用抗浮措施時(shí)，可以根據(jù)場地的水文地質(zhì)條件和建筑物的荷載特點(diǎn)，單獨(dú)選用一種措施，也可以多種措施聯(lián)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，抗浮錨桿具有造價(jià)較低，施工簡便、易于設(shè)置等特點(diǎn)，因而在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，具體來說，采用抗浮錨桿處理地下水主要有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于抗浮錨桿間距小，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(jià)也就大幅度的降低，又是采用鉆機(jī)的單一工藝成孔，工期也大幅度縮短。同時(shí)，抗浮錨桿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(chǎn)生的彎距和剪力，一般將抗浮錨桿與底板的交接認(rèn)為是一個(gè)固定節(jié)點(diǎn)。如取某一方向上的相鄰兩根抗浮錨桿間的間距為梁寬，則另一方向上的抗浮錨桿將原單跨或幾跨且跨度較大的梁分化成跨距小的多跨梁，又由于抗浮錨桿與底板的交接是固定節(jié)點(diǎn)，所以該梁被抗浮錨桿處理后變?yōu)槌叽蔚撵o定結(jié)構(gòu)，具有很多超靜定結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)①跨度減小，正負(fù)彎距也相應(yīng)的減小；②在一定程度上可調(diào)節(jié)各跨跨中及各端點(diǎn)處正負(fù)彎距的大小，起到協(xié)調(diào)作用；③由于該結(jié)構(gòu)是超高次靜定結(jié)構(gòu)，能夠在一定要求下形成多個(gè)塑性鉸，這樣也就能夠很好地將彎距等內(nèi)力進(jìn)行重分布，使內(nèi)力達(dá)到很好的調(diào)節(jié)，受力也進(jìn)一步合理；(2)采用抗浮錨桿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)由于抗浮錨桿之間的間距小，相對于大直徑的抗浮樁，抗浮錨桿的數(shù)量多得多，從而分擔(dān)到每根抗浮錨桿上的浮力也就很小，所以即使其中的一根或幾根抗浮錨桿發(fā)生破壞也不會(huì)引起結(jié)構(gòu)整體抗浮失效，從而使得安全性能大大提高。正是由于以上這些優(yōu)點(diǎn)，使得抗浮錨桿在工程中得以廣泛的應(yīng)用。然而由于這種新型的技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間比較晚，其設(shè)計(jì)和施工還正處在探索和研究階段，還沒有現(xiàn)成的規(guī)范可依，大都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因而對抗浮錨桿理論上的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及工程方面的應(yīng)用，出現(xiàn)了理論滯后于實(shí)踐的現(xiàn)象，這無疑在很大程度上阻礙了抗浮錨桿在實(shí)際工程中的應(yīng)用。從以上的分析中還可以看出，盡管抗浮巖石錨桿具有很多優(yōu)點(diǎn)，己在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。但是其缺點(diǎn)也是十分明顯的，首先在抗浮基礎(chǔ)中主要是利用了錨桿的抗浮力，而錨桿抗浮力的大小又是通過錨桿的側(cè)摩阻力來提供的，同時(shí)側(cè)摩阻力又與錨桿的錨固長度是成正比的，所以錨桿的長度又成了錨桿抗浮基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。而目前所采用的抗浮錨桿其長度都比較長，這一方面是浪費(fèi)材料、增加施工工作量；另一方面，由于它是應(yīng)用在有地下水的場地，所以在地下水的作用下，長錨桿的注漿也很困難，很難保證其注漿質(zhì)量。因此，能否在滿足抗浮力要求的前提下，盡可能地減小錨桿長度即采用短錨桿來進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)是目前錨桿抗浮基礎(chǔ)研究中的一個(gè)關(guān)鍵問題?？垢″^桿工程實(shí)例中，我們還可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是這些工程采用的錨桿長度范圍一般為618米，而我們知道，抗浮錨桿之所以能夠用來抵抗地下水的浮力，就是通過錨桿與巖土體的側(cè)摩阻力來實(shí)現(xiàn)的，而側(cè)摩阻力的大小是與錨桿的長度成正比的，一般情況下錨桿長度越長，它所能夠提供的側(cè)摩阻力就會(huì)越大，所以從錨桿所能提供的側(cè)摩阻力的角度出發(fā)，應(yīng)采用盡可能長的錨桿。但是隨著錨桿長度增加，鉆孔的費(fèi)用、施工的難度、材料消耗等也都會(huì)大幅度的增加，進(jìn)而造成在經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)、工期的延長，也正是由于這些原因，可能會(huì)采用其他的抗浮措施來替代抗浮錨桿，因而從這個(gè)角度來說，抗浮錨桿的長度是直接決定著抗浮錨桿能否在實(shí)際工程中應(yīng)用的一個(gè)重要指標(biāo)。而從目前在抗浮基礎(chǔ)中采用的錨桿形式可以看出，錨桿長度都比較長，而經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都很好的短錨桿在實(shí)際工程中應(yīng)用則少的多，這主要是由于，如果大幅度減小錨桿長度，而同時(shí)又要求其達(dá)到相應(yīng)的抗浮力要求，則將大大增加抗浮錨桿的設(shè)計(jì)與施工難度，因而限于技術(shù)問題，短錨桿在實(shí)際工程中的應(yīng)用則顯得少得多，盡管目前對抗浮錨桿的工作機(jī)理、現(xiàn)場應(yīng)用及施工工藝等眾多方面已經(jīng)進(jìn)行了較多的研究，并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(diǎn)不足，并嚴(yán)重制約著抗浮巖石錨桿在實(shí)際施工中的推廣應(yīng)用。(1)巖石層與錨固體間的粘結(jié)強(qiáng)度特征取值不規(guī)范，相關(guān)規(guī)范中粘結(jié)強(qiáng)度特征取值只適用于普通錨桿，因?yàn)闇y定該值時(shí)有一個(gè)前提條件是錨桿錨固平均埋深按10.0m計(jì)?？垢″^固與普通錨固的作用機(jī)制不同，其粘結(jié)強(qiáng)度特征值應(yīng)有區(qū)別。并且規(guī)范中只有關(guān)于普通水泥砂漿的內(nèi)容，而沒有關(guān)于其它注漿料的內(nèi)容，如專用的鋼筋錨固料等。(2)地下水靜浮力值計(jì)算不科學(xué)。地下水靜浮力值為地下水的浮力與上部結(jié)構(gòu)荷載的差值。但地下水的力學(xué)作用不僅僅是靜水壓力作用，還包括動(dòng)水壓力作用，目前的設(shè)計(jì)忽略了動(dòng)水壓力的作用。(3)無法在動(dòng)水壓力下注漿。目前的抗浮錨桿不適宜在錨桿孔中有向孔外涌動(dòng)的動(dòng)壓力水且孔中的水無法排除的情形下使用。因?yàn)樵谶@種情況下，注漿施工難以進(jìn)行，就算釆用空壓機(jī)進(jìn)行壓力注漿，由于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(xù)，充盈系數(shù)遠(yuǎn)小于l，造成錨桿體與巖層之間粘結(jié)強(qiáng)度很低，巖層側(cè)摩阻力未能充分發(fā)揮，鋼筋強(qiáng)度也未能充分發(fā)揮。(4)錨桿長度過長。從己經(jīng)成功應(yīng)用抗浮巖石錨桿的工程實(shí)例中可以看出，目前工程中常用的錨桿長度一般都在5-6米之間，特殊的要超過10米，我們都知道隨著錨桿長度的加長，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(shí)也應(yīng)看到隨著錨桿長度的增加，其各種施工費(fèi)用、難度及材料費(fèi)用也都相應(yīng)地隨著增加，如成孔特別困難，造價(jià)高，施工艱難，建筑材料消耗量大等等，進(jìn)而導(dǎo)致工期延長、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益降低。(5)目前的錨固料質(zhì)量不合格?？垢″^桿的主要作用就是要提供足夠的抗拔力，以保證錨桿在浮力作用下不被拉出、已經(jīng)進(jìn)而導(dǎo)致的其他結(jié)構(gòu)的破壞。而錨桿的抗拔力主要就是通過桿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桿的性能。目前關(guān)于錨固料的研制并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是不同單位自行研制，因而就導(dǎo)致其質(zhì)量相差較大，因此高性能的錨固料的研制將是決定抗浮錨桿能否推廣應(yīng)用的一個(gè)重要方面。植筋是我國近年來崛起的一項(xiàng)新技術(shù)，它是利用高分子合成材料成型的化學(xué)錨固劑，將鋼筋桿體錨固于巖石、混凝土等堅(jiān)硬材料的孔眼中，從而達(dá)到預(yù)期效果。這項(xiàng)新工藝稱為植筋，它是一種新型的鉆孔錨固構(gòu)件。施工后產(chǎn)生高負(fù)荷承載力，不易產(chǎn)生移位，并且密封性能良好，無需作任何防火、防水處理。由于其通過化學(xué)粘合固定，不但對原結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生膨帳性破壞，相反有補(bǔ)強(qiáng)作用。目前在抗震加固、改建、修建等工程中應(yīng)用越來越廣泛。實(shí)踐表明，植筋連接可靠、施工方便、費(fèi)用較低，是一種比較理想的施工方法。而同時(shí)通過對植筋技術(shù)介紹我們可以看出，植筋技術(shù)正好具有這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即錨桿長度短、錨固劑粘結(jié)力強(qiáng)。但是目前植筋技術(shù)在建筑物基礎(chǔ)抗浮中的應(yīng)用還很少見，這主要是因?yàn)楝F(xiàn)有的植筋錨固劑材料成份多以改性環(huán)氧樹脂等化學(xué)原料為主，其明顯的缺點(diǎn)是無法在水中使用，見水后其性能大幅降低以致無法錨固，更不要說本課題所遇到的鉆孔流水量大于5000ml/min、水壓力達(dá)到60kN的動(dòng)水壓力中應(yīng)用了。植筋技術(shù)目前已在工程實(shí)踐中得到了較為廣泛的應(yīng)用，其明顯的特點(diǎn)是錨桿長度短、施工方便、簡單、費(fèi)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(shù)中采用的錨固劑大都是高強(qiáng)的化學(xué)錨固劑。而國內(nèi)多家公司生產(chǎn)的專用"鋼筋錨固劑"均不適宜在水下使用。作為巖石錨桿基礎(chǔ)最主要的原材料，錨固料的性能至關(guān)重要，是決定施工工藝和加固效果的決定因素。專利號(hào)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(shù)方案是鉆樁孔，在成孔后向孔內(nèi)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，然后開始向樁孔內(nèi)注漿。該方案可用于既有建筑物的抗浮加固、地基基礎(chǔ)加固和新建建筑物抗拔樁施工。但是該方案并沒有清楚描述具體的技術(shù)效果也就是說沒有具體的抗浮力的數(shù)據(jù)，顯然不具有對比參考價(jià)值。專利號(hào)03116924.4公開了一種利用抗浮土釘支護(hù)地下建筑的方法，其具體方案的要點(diǎn)是在地下基坑開挖完成后，通過土釘將底板、地下建筑物的墊層和土層固定，土釘是中空狀并帶有出漿孔，然后在土釘中注入水泥漿，水泥漿通過土釘并滲入到土層內(nèi)，水泥漿凝固后即可實(shí)現(xiàn)土層和地下建筑物的抗拔固定。但是其錨固長度要求較長，施工較煩瑣。專利號(hào)為02130835.7公開了一種用雙套管法進(jìn)行錨桿施工的方法，該方案的技術(shù)要點(diǎn)是用鉆頭沖擊鉆進(jìn)成孔，然后在孔內(nèi)放入外管，用固定筋將鋼管固定，然后再用鉆機(jī)通過外管向下再鉆孔，然后再放置入內(nèi)管，在內(nèi)管中插入錨桿筋并灌注水泥砂漿，最后拔出內(nèi)管和外管形成錨桿。與本案相比其施工方法煩瑣，需要大型設(shè)備和較多的人力，不適于推廣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理地下建筑物的抗浮問題效果不佳的問題而提供了一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法。本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法，包括以下步驟，①錨桿孔位布點(diǎn)，②鉆錨桿孔，采用水鉆成孔，孔徑為100mm，孔深為400~550mm，采用濕式方式鉆進(jìn)，鉆機(jī)每往下鉆進(jìn)20cm，用干式正轉(zhuǎn)方式將芯塊帶出，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。③和料制備鋼筋錨固劑，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(qiáng)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(jī)中進(jìn)行粉碎磨細(xì)即可；和料時(shí)，按水灰比0.35將干凈的水倒入磨細(xì)后的料中(和料時(shí)料中絕不能有雜質(zhì)混入，否則錨固劑的抗拔力將大幅降低)，和料人戴上干凈的橡膠手套(以免手被燙傷)將料拌和均勻，將已拌好的錨固劑制成圓柱體。④錨桿植筋，將制作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗干凈的錨桿孔中，將錨固劑壓入孔底，并壓實(shí)，被錨固劑擠出的水流出，重復(fù)上一過程，直至錨固劑塞滿錨桿孔，然后用大錘將下端部焊有長鋼筋"十"字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨桿鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進(jìn)一步壓實(shí)錨固劑，在孔內(nèi)錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力。保證其密實(shí)度、強(qiáng)度及充盈系數(shù)大于l。錨桿施工的關(guān)鍵是控制鉆孔質(zhì)量和注漿質(zhì)量。錨桿孔的質(zhì)量指標(biāo)主要是鉆孔彎曲率，既錨桿孔要求圓直，不得彎曲。因此，在保證鉆機(jī)安裝質(zhì)量的前提下，一定要選擇圓直，剛性好的粗徑鉆具，鋒利的鉆頭，并使鉆機(jī)始終保持垂直，鉆進(jìn)過程中通過測量儀器隨時(shí)檢測鉆機(jī)的垂直度，保證鉆孔底部偏斜尺寸不大于錨桿長度的2%。錨桿鋼筋應(yīng)進(jìn)行除油和除銹處理，桿體采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行防腐處理。錨桿注漿是錨桿施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，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(nèi)殘?jiān)?，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(shí)禁止雜質(zhì)混入，注料過程中，嚴(yán)防孔口石塊雜物混入孔內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)在不能使用普通抗浮錨桿抗浮的場合得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)槌煽走^程中，由于巖石是層狀分布，巖層之間全是貫通的，地下動(dòng)壓力水經(jīng)巖層孔隙源源不斷地涌出孔外，且孔中的水無法排除，因此注漿施工難以進(jìn)行，就算使用空壓機(jī)進(jìn)行壓力注漿，由于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(xù)，充盈系數(shù)遠(yuǎn)小于l，造成錨桿體與巖層間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值過低，巖層側(cè)摩阻力不能充分發(fā)揮，鋼筋強(qiáng)度也未能充分發(fā)揮，無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明經(jīng)娘子關(guān)污水處理廠污泥調(diào)節(jié)池和提升泵房"植筋式"抗浮錨桿的應(yīng)用，成功地解決了(1)、巖石層與錨桿體間粘結(jié)強(qiáng)度特征值取值不規(guī)范的問題。經(jīng)巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，現(xiàn)場做"植筋式"抗浮錨桿試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合分析，能夠較為準(zhǔn)確地確定粘結(jié)強(qiáng)度特征值；(2)、巖石抗浮錨桿不適宜錨桿孔中有向外涌動(dòng)的動(dòng)壓力水、且壓力水無法排除的情況的問題；(3)、抗浮錨桿力學(xué)穩(wěn)定性考慮不周密的問題。經(jīng)現(xiàn)場抗拔試驗(yàn)，錨桿抗拔極限承載力達(dá)到246kN，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的抗浮錨桿極限承載力值，成功地解決了地下水的浮力隨季節(jié)變化呈準(zhǔn)周期性，在此周期性荷載作用下抗浮錨桿將產(chǎn)生疲勞破壞的問題；(4)、質(zhì)量檢測內(nèi)容和手段不科學(xué)的問題。抗浮錨桿只關(guān)心抗拔力而對位移未作特別規(guī)定，事實(shí)上，位移是關(guān)系到抗浮錨桿正常發(fā)揮作用的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，位移不能超過錨桿錨固段長度的0.4%，才能保證安全。應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的簡易試驗(yàn)裝置，成功地解決了此問題。①施工便捷，安全，錨桿的制作與成孔簡單易行，且靈活機(jī)動(dòng)；②施工占用的場地很小。對于施工場地狹小，有相鄰建筑的，大型成孔與注漿設(shè)備不能進(jìn)場時(shí)，該技術(shù)顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性；③穩(wěn)定可靠。施工后錨桿體位移小，豎向位移一般為錨桿錨固段長度的0.10.3%，最大不得超過0.4%,錨桿抗拔力高，超載能力強(qiáng)。成功地解決了地下水的浮力隨季節(jié)變化呈準(zhǔn)周期性，而使抗浮錨桿產(chǎn)生疲勞破壞的難題。因其疲勞破壞時(shí)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，比普通抗浮錨桿縮短約1/2;⑤建筑材料消耗量低。比一般的灌注樁節(jié)省約90%的建材，比普通抗浮錨桿節(jié)省建材約60%;⑥因地制宜，應(yīng)用范圍廣。尤其針對山區(qū)多巖石的特殊地質(zhì)條件，我們經(jīng)過認(rèn)真研究，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一整套先進(jìn)的施工工藝和可行的施工技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中效果明顯，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平；⑦"植筋式"抗浮錨桿施工現(xiàn)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(huì)效益；⑧造價(jià)低廉。與其他抗浮錨桿或抗拔樁相比，可降低造價(jià)40%60%。我所完成的山西省娘子關(guān)污水處理廠污泥調(diào)節(jié)池與提升泵房"植筋式"抗浮錨桿，相比較原挖孔灌注抗拔樁節(jié)省資金20多萬元，成本不到10萬元。其數(shù)值是可觀的，其比例是驚人的，其經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。而且，"植筋式"抗浮錨桿工期短的特點(diǎn)也節(jié)約了甲方大量寶貴的時(shí)間，減少了甲方的投入，其間接創(chuàng)造的效益是難以估計(jì)的。由于它具有成孔容易、孔深很淺、造價(jià)低廉、工期很短、施工便捷、建筑材料消耗量低等優(yōu)點(diǎn)，且成功地解決了"錨桿孔中有向外涌動(dòng)且無法排除的動(dòng)壓力"抗浮錨桿無法進(jìn)行注漿的問題，值得大力推廣。相對于灌注抗拔樁和普通抗浮錨桿，它具有以下優(yōu)點(diǎn)①抗拔樁成孔困難，尤其在巖石上不能人工成孔，只能使用大型鉆孔機(jī)器，如果場地很小，大型機(jī)器無法進(jìn)場，施工將被迫中斷。而"植筋式"抗浮錨桿只需使用小型水鉆，一人操作即可在巖石上成孔，成孔很方便，且節(jié)約了大量的電能；②抗拔樁與普通抗浮錨桿成孔都很深，深度一般要達(dá)數(shù)米，工作量大。而"植筋式"抗浮錨桿成孔只需0.51.0m，即可滿足設(shè)計(jì)要求，工作量小了許多；③工期比抗拔樁短5070%，比普通抗浮錨桿短3040%;④造價(jià)低廉。是抗拔樁的2030%，普通抗浮錨桿的4060%;節(jié)省建筑材料。在"十一五"期間，國家將強(qiáng)制執(zhí)行建筑節(jié)能降耗標(biāo)準(zhǔn)，像"植筋式"抗浮錨桿這種耗材特低的工藝技術(shù)肯定將得到推廣；◎能夠應(yīng)用于"錨桿孔中有向外涌動(dòng)且無法排除的動(dòng)壓力水"的情況。而普通抗浮錨桿難以實(shí)現(xiàn)。我國是一個(gè)多山區(qū)多丘陵的國家，人口密度特別大，可耕地面積正逐年減少，能夠用于建設(shè)的土地越來越少，必須要大力開發(fā)利用山區(qū)，大部分山區(qū)都多巖石，地下水位很高。而此項(xiàng)技術(shù)特別適用于山區(qū)多巖石，地下水位高等復(fù)雜地質(zhì)條件下的需抗拔要求的錨桿基礎(chǔ)，基于此，此技術(shù)必將得到廣泛推廣應(yīng)用。(1)把植筋技術(shù)與抗浮錨桿技術(shù)相結(jié)合提出了采用一種新型的錨桿支護(hù)技術(shù)——"植筋式"抗浮錨桿技術(shù)，該技術(shù)可對位于地下水位以下的地下室底板及建筑物基礎(chǔ)，因地下水浮力作用而進(jìn)行加固或錨固處理措施。該措施大大優(yōu)越于傳統(tǒng)的抗浮巖石錨桿技術(shù)，具有施工快捷、施工強(qiáng)度低、工期短、費(fèi)用低等明顯優(yōu)點(diǎn)。(2)研制出了明顯不同于普通抗浮錨桿使用的現(xiàn)場配制的鋼筋錨固劑，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桿測摩阻力也大大增加，這即是使得該技術(shù)中錨桿長度得以大大減小的主要原因之一。(3)當(dāng)抗浮錨桿桿端荷載較小，桿端上拔荷載首先由上部錨桿周邊土層的側(cè)摩阻力承擔(dān)，下部抗浮錨桿所承擔(dān)的荷載很??；隨著外荷載的加大，荷載不斷向下傳遞，抗浮錨桿下部周邊土層的側(cè)摩阻力也逐步發(fā)揮作用。(4)在不同的外荷載作用下，抗浮錨桿桿體上部鋼筋受力變化幅度大，而下部桿體鋼筋受力變化幅度很小。所以，錨桿抗拔力并不隨長度的增加而提高，而是存在一經(jīng)濟(jì)合理的臨界長度值，在設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)一味的增加錨桿的長度來提高抗浮錨桿的抗拔力，以免造成浪費(fèi)；但場地地質(zhì)條件、抗浮錨桿孔徑大小等，另外施工工藝、注漿質(zhì)量等也在一定程度上對抗浮錨桿的合理長度也有很大的影響。(5)通過數(shù)值計(jì)算的方法對單錨和群錨作用時(shí)的受力特征進(jìn)行了對比分析，計(jì)算結(jié)果表明在群錨作用時(shí)，單根錨桿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(dú)抗浮錨桿極限抗拔承載力的0.60.7倍。因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)尤其加以注意。同時(shí)對比單錨和群錨作用下的桿端最大位移也可以發(fā)現(xiàn)，群錨作用下的桿端最大位移遠(yuǎn)大于單錨時(shí)的最大位移，這是主要是由于群錨作用時(shí)，錨桿之間的受力相互影響，導(dǎo)致其側(cè)摩阻力下降，進(jìn)而產(chǎn)生較大的豎向位移，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意群錨作用時(shí)的群錨效應(yīng)。圖1為本發(fā)明所使用的鋼筋錨固劑和普通水泥砂漿的抗拔力對比實(shí)驗(yàn)圖圖2為荷載與位移曲線圖--錨桿試驗(yàn)P—S曲線圖3為荷載與位移曲線圖---錨桿試驗(yàn)P—Se，Sp曲線具體實(shí)施方式實(shí)施例1，山西省平定縣娘子關(guān)鎮(zhèn)污水處理工程污水處理廠提升泵房抗浮錨桿工程位于山西省平定縣娘子關(guān)鎮(zhèn)。原設(shè)計(jì)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(qiáng)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。由于場地狹小，基巖較硬，大型鉆孔機(jī)械無法進(jìn)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(shè)計(jì)。±0.000標(biāo)高相當(dāng)于絕對標(biāo)高367.893m，地下水位標(biāo)高在366.46367.46m之間，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋也具有弱腐蝕性。應(yīng)用3根抗浮錨桿代替1根抗拔樁抗浮。此次抗浮錨桿分為:MG—1，抗拔承載力特征值為120kN;MG—2，抗拔承載力特征值為135kN。成孔后，鉆孔流水量大于5000ml/min、水壓力達(dá)到60kN，鉆孔中的水無法排除。具體實(shí)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厚磚墻，高度為高出最高地基巖石表面30cm，內(nèi)墻面用堵漏劑堵漏，外墻面堆上沙袋。沙袋與磚墻之間用一抽水泵在四角最低處抽水，以保證底板范圍內(nèi)基坑四周無外來水進(jìn)入磚墻內(nèi)，用另一小泵在底板范圍最低處抽水，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，各鉆3個(gè)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。成孔后，以現(xiàn)場配制的專用"鋼筋錨固劑"注入孔中，并振搗壓實(shí)。孔外露鋼筋，用強(qiáng)度不低于C30的碎石混凝土包裹，以保護(hù)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(dá)到抗浮作用。一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法，包括以下步驟，①孔位布點(diǎn),②鉆孔，采用水鉆成孔，孔徑為100mm，MG—1孔深為500mm，MG—2孔深為550mm。采用濕式方式鉆進(jìn)，鉆機(jī)每往下鉆進(jìn)20cm，用干式正轉(zhuǎn)方式將芯塊帶出，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。③和料制備鋼筋錨固劑，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(qiáng)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(jī)中進(jìn)行粉碎磨細(xì)即可；以上原料均可在市面購置，各外加劑生產(chǎn)廠商均有銷售，例如速凝劑可以使用廬江礬礦生產(chǎn)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可使用中國建筑材料科學(xué)研究院研制的混凝土膨脹劑。每根錨桿施工需用料約5kg，和料時(shí)，按水灰比0.35將干凈的水倒入料中(和料時(shí)料中絕不能有雜質(zhì)混入，否則錨固劑的抗拔力將大幅降低)，和料人戴上干凈的橡膠手套(以免手被燙傷)將料拌和均勻，將已拌好的錨固劑制成直徑約10cm、長約20cm的圓柱體。錨桿植筋，將制作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗干凈的錨桿孔中，將錨固劑壓入孔底，并壓實(shí)，被錨固劑擠出的水流出，重復(fù)上一過程，直至錨固劑塞滿錨桿L，然后快速用大錘將下端部焊有長鋼筋"十"字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨桿鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進(jìn)一步壓實(shí)錨固劑，在孔內(nèi)錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力保證其密實(shí)。其密實(shí)度、強(qiáng)度及充盈系數(shù)大于l。錨桿施工的關(guān)鍵是控制鉆孔質(zhì)量和注漿質(zhì)量。錨桿孔的質(zhì)量指標(biāo)主要是鉆孔彎曲率，既錨桿孔要求圓直，不得彎曲。因此，在保證鉆機(jī)安裝質(zhì)量的前提下，一定要選擇圓直，剛性好的粗徑鉆具，鋒利的鉆頭，并使鉆機(jī)始終保持垂直，鉆進(jìn)過程中通過測量儀器隨時(shí)檢測鉆機(jī)的垂直度，保證鉆孔底部偏斜尺寸不大于錨桿長度的2%。由于此"植筋式"抗浮錨桿的成孔很淺，注入的錨固劑比普通抗浮錨桿的少許多。且現(xiàn)有規(guī)范中無一例外是由普通水泥砂漿注漿，我們很關(guān)心采用現(xiàn)場配制的鋼筋錨固劑灌孔的"植筋式"抗浮錨桿的抗拔力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，比普通水泥砂漿灌孔的抗浮錨桿的抗拔力有多大提高，特別是在錨桿孔中有無法排除的動(dòng)壓力水的情況下，其抗拔力又如何？為此我們進(jìn)行了抗拔力試驗(yàn)。如圖1示抗拔力對比實(shí)驗(yàn)的曲線圖采用本發(fā)明中配制的鋼筋錨固劑，其最大抗拔力2小時(shí)達(dá)到180kN，24小時(shí)達(dá)到246kN，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求的120kN的抗拔力，完全滿足工程需求。試驗(yàn)表明，應(yīng)用現(xiàn)場配制的鋼筋錨固劑，錨固劑與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值遠(yuǎn)大于砂漿與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值，其具體數(shù)值見下表3-2，表3-3:表3-2錨固劑與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值(Mpa)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3-3砂漿與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值(Mpa)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>注水泥砂漿強(qiáng)度為30Mpa，混凝土強(qiáng)度等級C30。此外從上節(jié)抗拔力試驗(yàn)PS曲線圖即圖2\3中可以看到，在有動(dòng)壓力水的孔中注入自配專用TC-10水泥基鋼筋錨固料的錨桿其最大抗拔力是注入普通水泥砂漿錨桿抗拔力的8倍多，是在干凈孔中注入普通水泥砂漿錨桿抗拔力的5倍多。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)和多方對比，國內(nèi)多家公司生產(chǎn)的專用"鋼筋錨固劑"均不適宜在水下使用，尤其在有動(dòng)水壓力情況下，其錨固劑均無法順利灌漿成型。且在無水情況下采用普通"鋼筋錨固劑"其24小時(shí)抗拔力為164kN，亦遠(yuǎn)低于本發(fā)明所述的現(xiàn)場配制的鋼筋錨固劑的使用效果。工程實(shí)踐證明，采用現(xiàn)場配制的鋼筋錨固劑其使用效果超出預(yù)期，錨固劑與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度特征值遠(yuǎn)大于普通水泥砂漿與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度，且在動(dòng)壓力水中不影響它的使用和效果。試驗(yàn)表明，采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(dāng)錨固深度達(dá)到500mm時(shí)，錨固鋼筋的最大抗拔.力將只取決于該規(guī)格鋼筋本身的屈服強(qiáng)度而不會(huì)出現(xiàn)錨固破壞。為確保錨桿巖石抗浮基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定性，建議施工時(shí)錨固深度達(dá)到或超過500mm。如因特殊原因錨固深度無法達(dá)到500mm時(shí)，應(yīng)在施工前做錨固抗拔試驗(yàn)驗(yàn)證其最大抗拔力。TC-10水泥基鋼筋錨固料--鋼筋錨固劑的研制成功，既解決了山西省平定縣娘子關(guān)鎮(zhèn)污水處理工程污水處理廠提升泵房抗浮錨桿工程挖孔灌注抗拔樁無法施工的工程難題，又為今后遇到的"錨桿孔中有向外涌動(dòng)且無法排除的動(dòng)壓力水無法進(jìn)行注漿"問題的巖石錨桿基礎(chǔ)施工提供了新的選擇?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)合理論研究表明，當(dāng)抗浮錨桿的間距較小時(shí)，錨桿受到拉拔荷載的作用，對周邊巖層存在擾動(dòng)性，從而對相鄰錨桿的極限抗拔承載力產(chǎn)生影響。當(dāng)實(shí)際工程抗拔荷載較大時(shí)，可加密布置抗浮錨桿，但在設(shè)計(jì)時(shí)，錨桿的抗拔承載力要在單錨試驗(yàn)值的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的折減，以保證結(jié)構(gòu)的安全性。山西省平定縣娘子關(guān)鎮(zhèn)污水處理工程污水處理廠提升泵房抗浮錨桿工程，原設(shè)計(jì)方案為挖孔灌注抗拔樁，單樁豎向抗拔極限承載力為350kN。改用巖石錨桿基礎(chǔ)后，在原樁位上，沿每根樁位外緣，應(yīng)用3根抗浮錨桿代替1根抗拔樁抗浮?？孜怀收切尾贾茫字行拈g距為500mm，每孔植入1根HRB33525鋼筋。單根錨桿抗拔承載力特征值為120kN。工程實(shí)踐證明，應(yīng)用此方法完全可取代原挖孔灌注抗拔樁。試驗(yàn)錨桿強(qiáng)度達(dá)到要求后，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)、《建筑邊坡技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2002)的要求進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，試驗(yàn)采用分級加卸載方式，最大試驗(yàn)荷載為錨桿體極限抗拔力的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(yàn)終止時(shí)間及測試數(shù)據(jù)記錄按規(guī)范要求進(jìn)行。MG-1，MG-2分別選6根錨桿進(jìn)行試驗(yàn)。MG-1:共選6根錨桿，分兩次進(jìn)行試驗(yàn)。施工前先做3根試驗(yàn)錨桿，用上述裝置檢驗(yàn)其抗拉拔力是否滿足設(shè)計(jì)要求，并測定位移。施工后隨機(jī)選取3根錨桿用上述裝置進(jìn)行抗拉拔力試驗(yàn)，確定其抗拉拔力是否滿足設(shè)計(jì)要求，并測定位移。MG-2:共選6根錨桿，分兩次進(jìn)行試驗(yàn)。施工前先做3根試驗(yàn)錨桿，用上述裝置檢驗(yàn)其抗拉拔力是否滿足設(shè)計(jì)要求，并測定位移。施工后隨機(jī)選取3根錨桿用上述裝置進(jìn)行抗拉拔力試驗(yàn)，確定其抗拉拔力是否滿足設(shè)計(jì)要求，并測定位移。破壞性試驗(yàn)錨桿用上述裝置檢驗(yàn)其極限抗拔承載力，并測定位移。表4-l檢驗(yàn)結(jié)果表(MG-1)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>檢驗(yàn)結(jié)論MG-1鋼筋抗拉拔極限力值大于120kN，滿足設(shè)計(jì)要求，位移符合規(guī)范要求。MG-2鋼筋抗拉拔極限力值大于135kN，滿足設(shè)計(jì)要求，位移符合規(guī)范要求。破壞性試驗(yàn)表明鋼筋抗拔極限值最大可達(dá)到246kN。權(quán)利要求1、一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法，其特征在于包括以下步驟，①錨桿孔位布點(diǎn)，②鉆錨桿孔，采用水鉆成孔，孔徑為100mm，孔深為400～550mm，采用濕式方式鉆進(jìn)，鉆機(jī)每往下鉆進(jìn)20cm，用干式正轉(zhuǎn)方式將芯塊帶出，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深，③和料制備鋼筋錨固劑，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(qiáng)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(jī)中進(jìn)行粉碎磨細(xì)即可；和料時(shí)，按水灰比0.35將干凈的水倒入磨細(xì)后的料中，料拌和均勻，將已拌好的錨固劑制成圓柱體，④錨桿植筋，將制作好的圓柱狀錨固劑塞入已清洗干凈的錨桿孔中，將錨固劑壓入孔底，并壓實(shí)，被錨固劑擠出的水流出，重復(fù)上一過程，直至錨固劑塞滿錨桿孔，然后用大錘將下端部焊有長鋼筋“十”字頭的鋼筋砸入孔底，接著再沿著錨桿鋼筋將被鋼筋擠出的錨固劑壓入孔中，進(jìn)一步壓實(shí)錨固劑，在孔內(nèi)錨固劑未凝固前，在其上施加一向下的壓力保證其密實(shí)。全文摘要本發(fā)明涉及一種抗浮施工技術(shù)，具體為一種植筋和錨桿相結(jié)合的抗浮施工方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的處理地下建筑物的抗浮問題效果不佳的問題。包括以下步驟，錨桿孔位布點(diǎn)，鉆錨桿孔，和料制備鋼筋錨固劑，錨桿植筋，它具有成孔容易、孔深很淺、造價(jià)低廉、工期很短、施工便捷、建筑材料消耗量低等優(yōu)點(diǎn)，且成功地解決了“錨桿孔中有向外涌動(dòng)且無法排除的動(dòng)壓力水”抗浮錨桿無法進(jìn)行注漿的問題。文檔編號(hào)E02D31/12GK101200904SQ20071018539公開日2008年6月18日申請日期2007年12月10日優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日發(fā)明者史晉榮,張循當(dāng),徐秀清申請人:山西建筑工程(集團(tuán))總公司