CN109944244A - 一种抗浮锚杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工结构技术领域，特别是一种抗浮锚杆及其施工方法，所述的抗浮锚杆包括混凝土管桩及插置在混凝土管桩内的抗拔钢筋束；所述的抗拔钢筋束包括若干抗拔主钢筋及沿所述抗拔主钢筋长度方向间隔布置的短钢筋，所述短钢筋的筋体与各抗拔主钢筋的筋体焊接固定；所述抗拔钢筋束底部设有一端板，所述端板远离所述抗拔钢筋束的一侧板面上设有端尖；相比于传统的抗浮锚杆，本发明提供的抗浮锚杆可以一次干作业达到设计标高，操作简单，施工速度快，可以显著的缩短施工工期；本发明提供的抗浮锚杆可有效的避免塌孔和缩径，可适用于填土、粉质黏土、粉细砂等易塌孔土层，提高了抗浮锚杆的施工质量和适用范围。

Description

一种抗浮锚杆及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工结构技术领域，特别是一种抗浮锚杆及其施工方法。

背景技术

当建筑基础的深度大于地下水位时，建筑物会受到地下水浮力的影响而产生上浮的现象，现有技术中通常采用在基础底板下方设置抗浮锚杆的方式抵消浮力造成建筑物的垂直位移。

随着对地下空间开发力度的增大，抗浮锚杆的规格逐渐向大直径方向发展，传统的抗浮锚杆施工采用湿作业法，施工效率低下，且作业过程中产生的泥浆会对环境造成污染，如何高效的施工抗浮锚杆成为本领域技术人员关注的焦点课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种抗浮锚杆，避免在施工过程中出现塌孔和缩径现象，提高施工质量和适用范围，降低施工成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种抗浮锚杆，包括混凝土管桩及插置在所述混凝土管桩内的抗拔钢筋束；所述的抗拔钢筋束包括若干抗拔主钢筋及沿所述抗拔主钢筋长度方向间隔布置的短钢筋，所述短钢筋的筋体与各抗拔主钢筋的筋体焊接固定；

所述抗拔钢筋束底部设有一端板，所述端板远离所述抗拔钢筋束的一侧板面上设有端尖。

本发明中，上述抗浮锚杆的施工方法包括以下步骤：

(1)钻机成孔

采用长螺旋钻机干作业成孔，达到设计深度后再超钻100mm并稳钻1～2min；其中，钻孔深度不小于设计长度且超过抗拔钢筋束设计长度不大于500mm；

(2)制备细石混凝土、压灌

用于制备细石混凝土的粗骨料的最大粒径不大于100mm，制备得到的细石混凝土的初凝时间不小于6小时，且灌注前的塌落度为220～260mm；

压罐前，先提升钻杆200～300mm，确认钻头阀门打开后开始泵送所述的细石混凝土；

边泵送细石混凝土、边提钻，且保证钻头始终埋在细石混凝土面以下；

(3)制作抗拔钢筋束；

(4)置入抗拔钢筋束

利用长螺杆钻机自备吊钩将所述的抗拔钢筋束竖直吊起，安放时对准孔位并保持垂直居中，先依靠所述抗拔钢筋束的自重缓慢***，然后用振动器辅助所述的抗拔钢筋束下沉，下沉到位后，通过固定件将所述抗拔钢筋束的上端固定在孔口横向放置的定位钢筋上以确保该抗浮锚杆顶标高；

(5)自然养护得到所述的抗浮锚杆成品。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、相比于传统的抗浮锚杆，本发明提供的抗浮锚杆可以一次干作业达到设计标高，操作简单，工艺先进，施工速度快，可以显著的缩短施工工期，降低施工管理成本；

2、本发明提供的抗浮锚杆，利用长螺旋钻杆内腔在提钻的过程中压灌细石混凝土，有效的避免塌孔和缩径，可适用于填土、粉质黏土、粉细砂等易塌孔土层，提高了抗浮锚杆的施工质量和适用范围，降低了施工成本；

3、本发明提供的抗浮锚杆，可以提高成孔质量，承载力大大提高，从而降低了钻孔深度，减少了废土的清理，降低了抗浮锚杆工程的造价；本发明中采用的干作业成孔抗浮锚杆技术，避免了在作业过程中产生大量废弃泥浆，大大减少了施工现场的清理工作，能够有效减少对环境的污染。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1为本发明提供的抗浮锚杆的示意图；

图2为本发明中抗浮锚杆的截面图；

图3为本发明中端板的示意图；

图4为本发明提供的抗拔锚杆的施工流程图；

图中标号说明：1-振动器，10-混凝土管桩，20-抗拔钢筋束，21-抗拔主钢筋，22-短钢筋，23-端板，231-端尖，24-锚板，25-细钢筋。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

结合图1、2、3所示，本发明提供了一种抗浮锚杆，包括混凝土管桩10及插置在所述混凝土管桩10内的抗拔钢筋束20；所述的抗拔钢筋束20包括若干抗拔主钢筋21及沿所述抗拔主钢筋21长度方向间隔布置的短钢筋22，所述短钢筋22的筋体与各抗拔主钢筋21的筋体焊接固定；所述抗拔钢筋束20的底部设有一端板23，所述端板23远离所述抗拔钢筋束20的一侧板面上设有端尖231。

结合图4所示，本发明还提供了一种上述抗浮锚杆的施工方法，包括以下步骤：

(1)钻机成孔

采用长螺旋钻机干作业成孔，达到设计深度后再超钻100mm并稳钻1～2min；其中，钻孔深度不小于设计长度且超过抗拔钢筋束设计长度不大于500mm；

(2)制备细石混凝土、压灌

用于制备细石混凝土的粗骨料的最大粒径不大于100mm，制备得到的细石混凝土的初凝时间不小于6小时，且灌注前的塌落度为220～260mm；

压罐前，先提升钻杆200～300mm，确认钻头阀门打开后开始泵送所述的细石混凝土；

边泵送细石混凝土、边提钻，且保证钻头始终埋在细石混凝土面以下；

(3)制作抗拔钢筋束；

(4)置入抗拔钢筋束

利用长螺杆钻机自备吊钩将所述的抗拔钢筋束竖直吊起，安放时对准孔位并保持垂直居中，先依靠所述抗拔钢筋束的自重缓慢***，然后用振动器辅助所述的抗拔钢筋束下沉，下沉到位后，通过固定件将所述抗拔钢筋束的上端固定在孔口横向放置的定位钢筋上以确保该抗浮锚杆顶标高；

(5)自然养护得到所述的抗浮锚杆成品。

本发明的发明人发现，随着对地下空间开发力度的增大，抗浮锚杆的规格逐渐向大直径方向发展，而传统的抗浮锚杆施工往往采用湿作业法，不仅施工效率低下，而且作业过程中产生的泥浆会对环境产生污染。

本发明中，通过采用长螺旋钻机施工，相比于传统的施工方法，本发明可以一次干作业达到设计标高，操作简单，工艺先进，施工速度快，可以显著的缩短施工工期，降低了施工管理成本；在本发明的施工方法中，利用长螺旋钻杆内腔在提钻的过程中压灌细石混凝土，有效的避免了塌孔和缩径，可适用于填土、粉质黏土、粉细砂等易塌孔土层，提高了抗浮锚杆的施工质量和适用范围，降低了施工成本；采用本发明提供的施工方法，可以提高成孔质量，承载力大大提高，从而降低了钻孔深度，减少了废土的清理，降低了抗浮锚杆工程的造价；本发明中采用的干作业成孔抗浮锚杆技术，避免了在作业过程中产生大量废弃泥浆，大大减少了施工现场的清理工作，能够有效减少对环境的污染。

进一步的，根据本发明，所述抗拔钢筋束20的顶部设有一锚板24，所述锚板24与各抗拔主钢筋21的上端焊接固定。该锚板24设计的目的在于，在所述抗拔钢筋束20下沉的后半段，利用振动器1冲击该锚板24，实现辅助插置抗拔钢筋束20的目的；此外，在插置到位后，该锚板24还可以与地下构筑物的基础进行连接固定以形成一整体结构，从而有效的抵抗地下水的上浮力。

进一步的，根据本发明，所述短钢筋22的直径为25mm，长度为200mm，且该短钢筋22在所述抗拔主钢筋21上间隔1500mm设置。

本发明中，所述的抗拔钢筋束20上还设有细钢筋25，所述细钢筋25的两端焊接在所述抗拔主钢筋21上，且其中部向远离所述抗拔主钢筋21的方向凸伸。通过该细钢筋25的设置，使得该抗拔钢筋束20能有效包裹细石混凝土的厚度；同时，该细钢筋25的设置还可以确保抗拔钢筋束20处于钻孔的中部。进一步的，根据本发明，为了方便所述抗拔钢筋束20的置入，可采用在抗拔钢筋束20顶部向下10cm处焊接一支架，利于后期的挂钩，起吊等流程。

进一步的，所述的细钢筋25沿所述抗拔主钢筋21的长度方向间隔布置。

进一步的，根据本发明，所述细钢筋25的设置间距为1.5～2m。

本发明中，在进行抗浮锚杆施工前，还需要进行基本实验，具体的，在工程抗浮锚杆位置之外另打若干组抗浮锚杆做抗拔荷载实验，以确定钻机钻进速度、细石混凝土的配合比和塌落度、细石混凝土的压灌压力和提钻速度。本发明中，所述的抗拔荷载试验的根本目的是检测锚杆抗拔承载力，采用多循环加载试验，此为本领域技术人员的常规试验，本发明在此不做赘述。

本发明中，所述抗浮锚杆的施工方法还包括有施工准备阶段，具体包括：

(1)在设备进场前对可能产生沉陷的地表进行处理，如铺设砖渣，夯打密实等，确保平整后的场地有足够的承重能力和稳定性；

(2)查清是否有妨碍施工的地下管线，如水管、煤气管道、电缆等，若存在应预先移除或采取有效保护措施；

(3)开工前对施工人员进行质量、安全技术交底，并填写《技术交底记录》与《安全交底记录》。

本发明中，所述抗浮锚杆的施工方法还包括有放线定位阶段，具体的，根据设计图纸进行定位放线，把控制点转测到场区周围，并设多个固定点加以保护，作为施工控制依据。根据锚杆平面布置图进行锚杆放线定位，测量务必准确，要求测放过程中作好记录，检查无误，确保孔位的准确。在抗浮设计范围外应设置固定点，并在孔位上打下一根直径6mm的圆钢或竹签并撒以白灰以明示位置，以保证在施工过程中能够经常复测，确保孔位准确。锚杆定位偏差不宜大于20mm；

定位放线时，需根据工程实际情况，结合考虑已完成锚杆的成品保护问题，合理组织施工顺序，有选择性地进行放线，避免由于施工扰动造成已完成锚杆的成品破坏。

本发明中，所述抗浮锚杆的施工方法还包括有钻机就位阶段，具体的，将长螺旋钻机开到拟定桩位，就位后保持钻机平稳；在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深；采用吊线法或经纬仪校正钻杆的位置和垂直度，垂直度的偏差不大于1％，钻杆的连接应牢固；下放钻杆，使钻头对准桩位点。

进一步的，根据本发明，步骤(1)中，开动钻机旋转钻头，先钻0.5～1.0m深，检查钻机是否正常，若出现钻杆摇晃、进尺缓慢或电流猛增现象时，停止钻进；具体的，作为本领域技术人员的经验，在开动钻机旋转钻头时，可根据电流大小来控制钻进速度，电流大小一般在180A～200A；若出现钻杆摇晃、进尺缓慢或电流猛增现象时，停止钻进，并及时分析原因进行处理，禁止强行钻进；若无异常地质情况，正常平均钻进速度控制在1.2m/min左右，钻进过程中不得反转或提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提至地面，重新清理、调试。在钻机钻进的过程中，清理孔口排出的渣土，修整压实场地以保持成孔过程中钻机垂直度。

本发明中，该抗浮锚杆混凝土采取自然养护，养护期间应采取措施防止抗浮锚杆混凝土被扰动和破坏。混凝土达到设计强度70％以后，方可进行开槽及桩间土挖处等土方清理工作，并宜用轻型土方机械施工。

进一步的，作为抗浮锚杆验收阶段时应注意：

1.验收锚杆灌浆强度达到设计强度的90％后，可进行锚杆验收试验。锚杆验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求。

2.验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5％(自由段位于Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ类岩石内时取总数的3％)，且均不得少于3根。

3.验收试验的锚杆应随机抽样。质监、监理、业主或设计单位对质量有疑问的锚杆也应抽样作验收试验。

4.当验收锚杆不合格时应按锚杆总数的30％重新抽检；若再有锚杆不合格时应全数进行检验。锚杆总变形量应满足设计允许值，且应与地区经验基本一致。

以下实施例为采用本发明提供的抗浮锚杆进行的建筑案例：

实施例1

滁州市华塑家园小区工程一标段，总建筑面积达48000平方，结构形式采用框架剪力墙结构；

采用本发明提供的抗浮锚杆结构，具体的，抗浮锚杆数量为623根，每个抗浮锚杆包括混凝土管桩及插置在混凝土管桩内的抗拔钢筋束；抗浮锚杆直径为200mm，有效锚固长度为12m；

用于压灌以形成的混凝土管桩的混凝土为C30细石混凝土；

所述的抗拔钢筋束为采用三根(三级)作为抗拔主钢筋；

短钢筋采用(三级)，在抗拔主钢筋上设置间距为1500mm；

细钢筋采用(三级)，在抗拔主钢筋上设置间距为1.5m；

单根锚杆所承受的抗拔力标准值为170KN，检测值为300KN。

施工过程中共投入长螺旋钻机2台，钻孔时和土方开挖、地下室底板施工相互配合，穿插作业，确保了施工进度的有效保证；同时，该抗浮锚杆的质量通过了最终的验收检验，达到了设计要求。

实施例2

芜湖市云鼎国际城1#-4#楼及地下室项目：

建筑面积为16万m²，为一类高层办公楼，4#楼办公楼分为A、B座，四层的裙房，地上建筑面积65147.5m²，地下两层，为人防车库和设备用房，屋面为上人屋面，建筑高度为99.1米。为了解决该工程地下室抗拔问题，基础采用本发明提供的抗浮锚杆。

实际施工抗浮锚杆数为1361根，终孔直径为200mm。压灌采用商品细石混凝土，强度等级C30。

所述的抗拔钢筋束为采用三根(三级)作为抗拔主钢筋；

短钢筋采用(三级)，在抗拔主钢筋上设置间距为1500mm；

细钢筋采用(三级)，在抗拔主钢筋上设置间距为2m；

单根锚杆所承受的抗拔力标准值为150KN，检测值为280KN。由于施工场地在地下室底层，质量要求高，施工难度大，工期紧。施工共投入长螺旋钻机4台，钻孔时和土方开挖、地下室底板施工相互配合，穿插作业，很好的完成了本工程的施工任务。本工程经锚杆验收试验，全部达到设计要求。

本发明提供的抗浮锚杆及其施工方法，具有较好的社会效益和经济小于，具体的：在社会效益方面，推动建设施工环保，减少废浆液和废渣土排放；节省建筑材料，促进资源节约；消除深基坑和地下空间工程的建筑红线外占地，减少未来城市发展的障碍与隐患，促进社会和谐发展。在经济效益方面，能够在较为广阔的地域和工程项目中部分替代目前使用量极大的传统锚杆；基于技术优势可获得更高的单锚承载力、更好的抗腐蚀性能；由于其材料省、工期短、承载力高，能够降低工程成本，其直接成本可以比传统锚杆减少10～15％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种抗浮锚杆，其特征在于，包括混凝土管桩及插置在所述混凝土管桩内的抗拔钢筋束；所述的抗拔钢筋束包括若干抗拔主钢筋及沿所述抗拔主钢筋长度方向间隔布置的短钢筋，所述短钢筋的筋体与各抗拔主钢筋的筋体焊接固定；

所述抗拔钢筋束的底部设有一端板，所述端板远离所述抗拔钢筋束的一侧板面上设有端尖。

2.根据权利要求1所述的抗浮锚杆，其特征在于，所述抗拔钢筋束的顶部设有一锚板，所述锚板与各抗拔主钢筋的上端焊接固定。

3.根据权利要求1所述的抗浮锚杆，其特征在于，所述短钢筋的直径为25mm，长度为200mm，且该短钢筋在所述抗拔主钢筋上间隔1500mm设置。

4.根据权利要求1所述的抗浮锚杆，其特征在于，所述的抗拔钢筋束上还设有细钢筋，所述细钢筋的两端焊接在所述抗拔主钢筋上，且其中部向远离所述抗拔主钢筋的方向凸伸。

5.根据权利要求4所述的抗浮锚杆，其特征在于，所述的细钢筋沿所述抗拔主钢筋的长度方向间隔布置。

6.根据权利要求5所述的抗浮锚杆，其特征在于，所述细钢筋的设置间距为1.5～2m。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述的抗浮锚杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)钻机成孔

采用长螺旋钻机干作业成孔，达到设计深度后再超钻100mm并稳钻1～2min；其中，钻孔深度不小于设计长度且超过抗拔钢筋束设计长度不大于500mm；

(2)制备细石混凝土、压灌

用于制备细石混凝土的粗骨料的最大粒径不大于100mm，制备得到的细石混凝土的初凝时间不小于6小时，且灌注前的塌落度为220～260mm；

压罐前，先提升钻杆200～300mm，确认钻头阀门打开后开始泵送所述的细石混凝土；

边泵送细石混凝土、边提钻，且保证钻头始终埋在细石混凝土面以下；

(3)制作抗拔钢筋束；

(4)置入抗拔钢筋束

利用长螺杆钻机自备吊钩将所述的抗拔钢筋束竖直吊起，安放时对准孔位并保持垂直居中，先依靠所述抗拔钢筋束的自重缓慢***，然后用振动器辅助所述的抗拔钢筋束下沉，下沉到位后，通过固定件将所述抗拔钢筋束的上端固定在孔口横向放置的定位钢筋上以确保该抗浮锚杆顶标高；

(5)自然养护得到所述的抗浮锚杆成品。

8.根据权利要求7所述的抗浮锚杆的施工方法，其特征在于，还包括：在钻机成孔前，先进行抗拔锚杆基本实验：在工程抗浮锚杆位置之外另打若干组抗浮锚杆做抗拔荷载实验，以确定钻机钻进速度、细石混凝土的配合比和塌落度、细石混凝土的压灌压力和提钻速度。

9.根据权利要求7所述的抗浮锚杆的施工方法，其特征在于，还包括：在钻机成孔前，采用吊线法或经纬仪校正钻杆的位置和垂直度，垂直度的偏差不大于1％。

10.根据权利要求7所述的抗浮锚杆的施工方法，其特征在于，步骤(1)中，开动钻机旋转钻头，先钻0.5～1.0m深，检查钻机是否正常，若出现钻杆摇晃、进尺缓慢或电流猛增现象时，停止钻进；

在钻机钻进的过程中，清理孔口排出的渣土，修整压实场地以保持成孔过程中钻机垂直度。