微型桩—锚杆范文

微型桩—锚杆范文（精选8篇）

微型桩—锚杆 第1篇

城市发展至今, 建设用地已愈发紧张, 因此探索地下空间的应用已经成为世界范围内较大城市的通用策略。地下空间的发展必然会涉及基坑工程。在我国, 基坑工程的发展已经较为成熟, 基坑支护方面也在借鉴国外经验的基础上渐渐形成自有理论体系。各类支护结构的复合使用已经是未来我国基坑支护发展的大趋势。微型桩—锚杆联合支护结构是我国近年来发展起来的一种有效的基坑复合支护, 因其能够充分发挥微型桩和锚杆各自的优点, 因此, 在保证基坑壁稳定及限制基坑底部稳定方面有独特优势。

然而, 专门针对微型桩—锚杆联合支护的支护效果的文献并不多见, 实际施工监测尽管可以监测基坑施工过程中基坑支护结构及周边地层的变化, 但无法为设计提供有力参考。有限元分析恰恰可以解决这一问题, 能够根据实际地质条件, 研究设计中所采用的支护结构是否有效。本文采用Geostudio软件探索微型桩—锚杆联合支护体系在基坑支护中的效果, 其分析方法可供广大同行参考。

1 Geostudio简介

目前, 国内能够用于研究岩土工程分析的软件很多, 如ABAQUS, FLAC3D等均有着广泛的应用, 但其均属大型通用软件, 建模较繁琐。本文选用Geostudio专业岩土工程分析软件, 能够较方便的实现大部分岩土工程研究的模拟, 且结果的稳定性已得到广大同行的验证。

Geostudio软件中包含的模块较多, 本文主要用到里面的SIG-MA/W来分析基坑开挖对周边地层的影响。SIGMA/W是完全基于岩土体本构模型关系基础上建立的专业分析模块, 对应力和变形分析效果较好。

2 模型的建立

某基坑最大深度为10 m, 宽度为40 m。根据地质钻探资料, 在地表以下4 m之内为填土, 4 m~8 m为强风化板岩, 下部为中风化板岩 (见图1) 。施工过程中, 对基坑壁采用微型桩+锚杆 (两排) 进行支护。考虑到基坑开挖前以施作降水, 分析中暂未考虑地下水的影响。

2.1 模型材料参数

因考虑到基坑的对称性, 取其一半建立模型。模型中所取材料的参数见表1。

另外, 分析中将微型桩和锚杆分别看成梁和杆单元, 并且锚杆中存在锚固预应力。锚杆分为锚固段和自由段, 其中, 锚固段由于注浆的缘故, 有效作用区域增大, 经过换算可得到微型桩和锚杆的力学参数如下:

微型桩:弹性模量为E=2.0×108k Pa, 横截面面积为A=2.93×10-4m2, 惯性矩为M=8.64×10-6m4。

锚杆锚固段:弹性模量为E=2.5×107k Pa, 横截面面积为A=2.93×10-3m2。

锚杆自由段:弹性模量为E=2.0×108k Pa, 横截面面积为A=2.0×10-4m2。

2.2 边界条件

分析采用二维平面应变模型, 假设模型底部足够深, 不受基坑开挖的影响, 因此, 可取其水平位移和竖直位移均为0;模型左侧无水平位移, 右侧位于基坑的中心线上, 仅存在竖直方向上的位移, 水平位移取0, 另外, 在基坑周边无其他附加荷载作用。

3 结果分析

土体开挖及锚杆施加过程中, 土体内部的应力场和位移场均在发生变化, 要确定土体开挖及微型桩+锚杆的支护效果, 有必要对土体的应力场和位移场进行分析。

3.1 竖向应力场分析

土体内部的竖向应力对基坑稳定性有重要影响, 对于研究坑内土体凸起有重要意义。当基坑内外土体的竖向应力相差较大时, 往往会引起坑内较大竖向位移。图2为不同时刻基坑内外土体的竖向应力场云图。

对比图2中的不同开挖时刻的云图可知, 在基坑逐渐开挖过程中, 基坑内外的竖向应力差逐渐增大。另外, 锚杆的施作对于局部应力场有轻微的影响, 主要是因为锚杆中锚固力所导致。

3.2 竖向位移场分析

竖向位移场分析可以研究基坑开挖对周边的影响范围。图3为第一层锚杆施作前后土体的竖向位移云图。

从图3a) 可以看出, 当基坑开挖至2 m深时, 距离基坑较远区域内土体产生轻微沉降, 坑内则存在较大的向上位移, 最大达到了1.4 cm;如图3b) 所示, 在施作锚杆后, 由于锚固力的作用, 基坑外部沉降区域有所变化, 且在靠近微型桩附近的区域土体存在轻微的凸起, 约0.2 cm, 微型桩周边的位移场有所改变, 但范围很小。

3.3 水平位移场分析

水平位移场对于分析基坑稳定性有着重要作用, 同时也是基坑稳定监测的最主要内容之一。在实践中, 往往可以通过监测基坑围护结构的水平位移来判定其是否处于稳定状态。图4为基坑开挖过程中不同时刻地层内部的水平位移场云图。

从图4中可以清楚的看到, 基坑开挖时, 基坑壁周围的水平位移较大, 并且影响范围较广, 在未施作第一层锚杆时, 影响深度达到了16 m, 宽度达到约20 m, 最大水平位移发生在微型桩上部因土体开挖导致的采空区。对比锚杆施作前后, 可以看出, 锚杆对于控制土体的水平位移效果显著。由于锚杆的施加, 不仅仅使得水平位移场的范围大幅缩小, 而且水平位移幅值也减小, 因此, 可以判定, 锚杆对于基坑壁的稳定性有着重要影响。图5为不同施工阶段微型桩结构的水平位移图。

对比图中各曲线也可发现, 第一层锚杆施作前, 桩体的最大水平位移发生在桩顶, 为6 mm左右, 施加锚杆后, 微型桩的最大水平位移下移, 约为2 m深度附近, 其值为3 mm左右。同样, 在第二层锚杆施加前后微型桩的水平位移也存在类似规律。

4 结语

通过以上微型桩—锚杆支护的分析, 可以得到以下结论:

1) 基坑开挖对基坑周边的应力场影响较大, 基坑内外的应力差往往会导致基坑的失稳及坑内土体隆起, 锚杆对于竖向应力场有影响, 但是影响较小, 范围较窄。

2) 随着基坑的开挖, 距离基坑一定范围之外的土体会发生向下的沉降, 因分析中基坑的深度不大, 基坑外部的土体沉降不足1 mm, 但坑内土体上隆较为严重, 达到14 mm左右。

3) 水平位移对于基坑壁的稳定性有重要影响, 锚杆对于加固基坑壁效果显著, 能够有效减少水平应力场范围及幅值。

摘要：用有限元软件模拟了微型桩—锚杆联合支护在某基坑中的应用, 并分析了其在基坑开挖过程中对基坑底部及周边地层的保护效果, 结果表明, 微型桩—锚杆联合支护对限制基坑壁的水平位移效果显著, 并且能够有效地减少基坑开挖对周边地层的影响范围。

关键词：微型桩—锚杆,有限元方法,基坑支护

参考文献

[1]谢康和, 周健.岩土工程有限元分析理论与应用[M].北京:科学出版社, 2002.

[2]王建军.基坑支护现场试验研究与数值分析[D].北京:中国建筑科学研究院博士学位论文, 2007.

[3]Micro-pile#space2;#Design#space2;#and#space2;#Construction#space2;#Guidelines[M].2000, FHWA, USA.

静压锚杆桩施工工艺及要求 第2篇

静压锚杆桩施工工艺流程

确定桩位孔及定位→

锚杆加工制作及埋设（桩段制作）→

桩位孔及锚杆养护和保护→

安装压桩反力架→

第一节桩就位、校正→

压桩→

深度及压力值记录→

下节桩就位、校正→

焊接接桩→

压桩→

压桩到设计要求→

最终深度及压桩力验收→

拆除压桩反力架→

切割桩头→清孔（配制微膨胀早强混凝土）→封桩。

主要施工工艺要求

（1）、桩段制作：钢筋混凝土预制桩段严格按配筋设计制作、桩身平直、外形尺寸误差不大于±5mm，断部平整；钢管桩段材质、管径、壁厚严格按设计要求选择、焊接坡口面按焊接要求制作。

（2）、桩段连接：两种桩段均采用焊接连接。焊接前应再次检查接头部位处理情况及上下节桩是否在同一轴线上、是否垂直、符合要求方可施焊；焊接时两名焊工在桩两侧同时施焊，以保证对称受力，减小变形；焊接后应检查焊接质量，若有漏焊或焊缝高度不够，应及时补焊。

（3）压桩工艺压桩

反力架安装要保持垂直应均衡拧紧锚固螺栓、螺帽，在压桩过程中应随时拧紧松动的螺帽；在锚杆受力较大时应使用多个螺帽叠加使用。桩段在压入时垂直度极为重要，因此除了在初始就位时校核垂直度极外应在压桩时全程连续控制，每节桩的垂直度应控制在1/1000以内；同时应保持千斤顶与桩段轴线在同一垂直线上，千斤顶施加的压力中心与截面形心重合，千斤顶安放偏差不大于2mm。

压桩时不宜数台压

桩设备在同一承台上施工，施工期间，压桩力总和不得超过该基础及上部结构的自重，防止基础上抬造成结构破坏。

压桩应连续进行，尽量减少接桩时间，中途不得长时间停顿，以免土体固结超静水压力消散，引起摩阻力剧增。如必须中途停顿时，桩尖应停留在软土层中，且停留时间不宜超过24小时。如遇到压力急剧的增加可能遇碎石障碍物或压入较硬土层，这时液压系统可采用稍压入，持荷，再压入，再持荷，直至达到设计深度或承载力。

压桩过程应做好记录，采用以最终压桩力控制为主、以桩长控制为辅的双控原则。

（4）封桩工艺

封桩施工是压桩过程中又一个关键环节。桩和承台及混凝土底板能否连接牢固，承载力是否达到要求，联结节点形式是否合理，都是封桩后桩能否发挥作用的关键。

封桩前，桩顶应设计和规范要求截断至设计标高：混凝土桩段桩顶应平整无松动混凝土、钢管桩段采用氧割进行切断；钢管桩内应用C35碎石混凝土填充；为加强桩和承台及混凝土底板的连接应将锚杆相互连接起来，以便形成封桩桩帽；清理桩孔内的渣滓及水。

桩采用C35或C40微膨胀混凝土，注意振捣密实，加强养护 锚杆静压桩在建筑地基加固中的使用

锚杆静压桩作为一种沉桩方法,是利用原基础底板或桩基承台及上部结构传递来的重量作为压桩反力,通过预埋的锚杆、反力架、千斤顶等压桩设备，将桩段从压桩孔处压入地基土中，然后将桩与基础底板或桩基承台连接形成整体，使新桩基与原建筑物基础共同承担荷载，提高加桩区域的承载力，达到阻止或减少沉降的目的。

锚杆静压桩应用用：多用于粉土、粘土、人工填土、淤泥质土等地基土的新建（采用逆作法施工）或已建多层建筑物、中小型构筑物的地基加固、托换、纠偏工程中。

锚杆静压桩优点：与其它基础加固或托换技术相比又具有施工时无振动、无噪音、设备简单、操作方便、移动灵活、施工所需空间小的特点。我们利用锚杆静压桩新技术特殊工艺，充分利用其特点，改进桩型、桩材、压桩设备，将其应用到高层建筑中桩基加固和托换中，取得了成功。为高层建筑病害工程桩加固提出一种更方便、更合理、更有效、更经济的加固方法。

高层建筑桩型选择

微型桩—锚杆 第3篇

建筑物由于自重及其它外部因素产生的综合荷载不足以平衡地下水所产生的浮力时, 必须在基础地板施加一定的竖向外力以平衡浮力, 抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 就是利用锚杆自身的抗拉强度所产生的抗拉力、锚杆与土层之间的摩擦力所产生的抗拔力, 对基础地板上浮的趋势进行约束, 起到抵抗基础上浮的作用。

1工程概况

某独立地下室工程位于成都市中心城区, 拟建物建筑面积7 500 m2, 该工程设两层地下室, 框架结构, 采用独立基础结合抗水板基础。±0.00标高为504.20 m, 抗水板底标高为495.80, 基坑开挖深度约-8.5 m, 基坑周长约220 m, 基坑面积约3 100 m2。根据《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 、《高层建筑岩土工程勘察规程》 (JGJ72-2004) , 该工程重要性属三级工程, 场地复杂程度等级为二级, 地基等级为二级。

2工程场地地貌与地质条件

拟建建筑物场地地势开阔, 场地地形平坦, 交通便利, 场地标高介于504.16～504.41 m, 场地地貌单元为成都平原岷江水系二级阶地。

根据勘察报告, 在拟建场地勘探深度范围内的地层主要由第四系人工填土层 (Q4ml) 和第四系全新统冲洪积层 (Q4al+pl) 组成。场地内地下水主要为赋存于第四系全新统砂卵石中的孔隙潜水, 实测稳定水位埋深为7.50～7.90 m, 标高496.33～496.82 m。

3地下室抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 设计

3.1 抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 杆体材料选择

根据设计要求和本工程的特点, 本工程抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 采用热轧钢筋HRB335 (Ⅱ级钢筋) 作为锚杆杆体。

3.2 抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 设计轴向拉力值的确定

该工程二层地下室抗水板底标高为-8.40 m, 水反力为35 kN/m2, 抗水板厚为h=400 mm, 锚杆间距为2 500×2 500 mm。经计算:

Nt≥2.5×2.5×35

=218.75 kN

综合考虑不利因素取单根锚杆的轴向拉力设计值为280 kN。

3.3 单根抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 钢筋数量的确定

本工程抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 按照设计要求属于永久性锚杆。依据《岩土锚杆 (索) 技术规程》, 按下式计算配筋量:

As≥KtNt/fptk

=1337.31 mm2

式中 As—钢筋锚杆杆体的截面面积 (mm2) ;

Kt—抗拉安全系数, 取1.6;

Nt—综合考虑不利因素取280.00 kN;

fptk—钢筋抗拉强度标准值 (kPa) , 本工程拟采用ϕ25HRB335 (Ⅱ) 钢筋, 其抗拉强度标准值335N/mm2。

本工程采用ϕ25钢筋作为锚杆杆体材料, 其有效截面积A为490.625 mm2。每根锚杆中需配置钢筋根数n按下式计算:

n=As/A

=2.72

则每根锚杆应配置3根钢筋。

3.4 单根抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 锚固长度的确定

依据《岩土锚杆 (索) 技术规程》中的规定, 抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 锚固段长度可按下面两式进行估算, 并取其中的较大值得:

La>kNt/πDfmgψ

=7.54m

La>kNt/nπdξfmsψ

=2.17m

经计算锚杆锚固长度为7.54 m, 结合成都地区施工经验锚杆无效段长度取值为0.5～1.0 m, 则单根锚杆设计长度L=8.10 m。

4地下室抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 工艺流程与施工方法

施工工艺流程为:测量放孔→成孔→记录孔深度→下锚杆杆体→填砾→拔管→压力注浆→二次补浆→质量自检→基础施工

施工方法为:根据该场地的地质条件, 本工程采用德国HY150/哈迈—YXZ70型履带式锚杆钻机跟管钻进成孔;钻孔完成且清孔后, 及时将制作好的锚杆和注浆管下入孔中, 同时在孔周围填入4～8 mm砾石, 直至填至孔口;待封浆塞施工24 h后即进行压力灌浆, 最后拔除套管形成抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 。

5抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 的检测与结果

根据《岩土锚杆 (索) 技术规程》要求, 本工程抗浮锚杆 (压力灌浆微型桩) 须进行基本实验和验收试验。基本实验锚杆数量不少于3根, 最大试验荷载不超过钢筋强度标准值的0.8倍。验收试验锚杆数量取锚杆总数的5%, 最大试验荷载为锚杆设计轴向拉力值的1.5倍。经检测本工程锚杆轴向极限抗拔力均大420 k N, 满足设计要求。

6结论

锚杆静压桩施工及质量控制 第4篇

本工程由于附着江河坝加上土质复杂, 地基承载力不足, 地基不均匀曾引起上部结构开裂或倾斜。本区建筑物荷载较大, 采用桩基却不具备打桩工作条件, 设计人员结合工程地质情况、上部结构特点、荷载大小及沉桩设备等, 经综合分析后决定本段工程的前面约700 m段基础加固使用锚杆静压桩。

2 锚杆静压桩介绍及选用

2.1 锚杆静压桩介绍

由静压力桩和后装种植锚杆两者结合而成的一种施工方法即为锚杆静压桩, 其施工方法是先开挖构造物的基础部分或者将锚杆孔和压桩孔先预留出来, 使用硫磺胶泥粘结剂将种植锚杆给以锚固, 接着对压桩架进行安装, 依靠构造物自重的反向作用力, 使用千斤顶把预制桩一段一段地压入土中。当锚杆静压桩的深度达到要求以后, 就能够把静压桩和基础两者进行连接, 这样不仅能使基承载力得到提高, 还能减少构造物沉降。

2.2 锚杆静压桩选用

1) 如果土层是粘土, 压桩力最好不小于单桩竖向承载力特征值的1.2倍。如果是其他土层压桩力最好不小于单桩竖向承载力特征值的1.5倍。

2) 对锚杆静压桩的中心距做好控制, 一般不小于桩身长的3倍的大小, 如果遇到饱和土时, 将整个布桩平面系数控制在5以下, 如果遇到非饱和土时, 通常控制在6.5以下。

3) 连接锚杆静压桩的桩段时, 接头选择焊接是最常用的一种方法, 如果只有压力作用于桩身并且竖向承载力特征值不大时, 接头可以选用硫磺胶泥。

3 静压桩施工方法

1) 控制承台及锚杆静压桩施工工艺流程:测量放样→基础土方开挖人工清理→砼垫层钢筋制安→承台模板安装→预埋锚杆地脚螺栓和预留锚杆桩洞口→承台砼捣制→承台砼养护压桩口清模、凿毛→桩机就位压桩及接桩用膨胀砼封桩。

2) 在开始施工以前对水准点与基线进行侧量, 对基线进行合理设置, 确保施工中不受影响。

3) 预制桩的强度满足要求以后, 才能开始进行运输。在对桩进行起吊时, 确保绑扎牢固, 一定要按照力学原理的规定与要求起吊, 设置吊点应在桩顶端0.2 m的位置, 选用合适的衬垫在桩和吊索, 提桩时保持平衡均匀, 杜绝出现震动和碰撞。堆放桩时也需要根据长度的不同分类进行堆放, 一定要有一个坚实平整的堆放场地, 并且在吊点附近距端部0.2 m的位置处设置承重点。堆高最高为两层, 两端桩的错落长度不能超过10 mm。对桩的吊点进行定位以后, 就可以使用桩架附设的起重钩将桩吊起然后就位。

4) 选用静压法对桩进行施工时, 使用桩帽与桩架挺杆把预应力管桩给以嵌固, 对桩架的滑道、桩的位置和垂直度进行校正, 满足要求后就可以开始沉桩, 同时对桩的质量认真的给以检查。然后进行送桩, 选用钢制的送桩器把桩合理的送入。送桩时一定要确保工程桩与送桩器对其, 将轴线重合作为标准。工程桩送到要求的深度时, 就可以使用桩架上的挂好钩子的钢线将送桩器缓慢拔起。

5) 在第一节桩压到距离地面1m左右时, 就可以对第二节桩进行起吊, 将底节桩结对整齐并且垂直度满足要求后就可以开展焊接工作。焊接达标以后, 再对沉桩施加压力, 当桩顶距离地面1 m左右再对第二节桩进行起吊, 然后就位, 施工要连续进行。再施工没有完成以前, 需要对焊接垂直进行及时复核。在开始焊接前, 首先对上下桩的接触面进行认真检查, 再对上下节桩的同心度与垂直度进行复核, 如果误差在规定的范围以内满足要求后, 再进行全面的焊接工作。分两次将焊缝满焊, 焊缝要饱满、满焊。焊接工作完成后将焊渣进行及时处理。

4 静压桩质量控制要点

1) 做好管桩的质量控制工作, 对管桩的外观认真地进行检查, 对管桩的抗裂性和尺寸的偏差及时进行检查。对施工现场的混凝土的强度进行检查, 不满足设计要求的必须及时给以处理。检查管桩的环向、纵向裂缝是否满足规范的要求, 对端部平面的倾斜度、管壁的厚度和桩身的垂直度进行检查, 无法达标的及时给以适当的处理。水泥的产品质保书、合格证、检测报告一定要符合要求和齐全。不合格产品杜绝用于该工程。

2) 确保现场预应力管桩堆放整齐, 布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑, 同时需要考虑施工的方便。

3) 桩部端焊接对工程质量有着重要的影响, 需要对焊条质量和设备适用完好率进行检查。焊接工作完成后必须保证一定暂停时间, 间歇时间一般不能够下于3 min。

4) 一般选用两台经纬仪沿90°的夹角方向对桩节的垂直度进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直;必须清除地基表面的坚硬石块, 确保桩身的垂直度达到要求。

5) 在进行压桩的过程中, 如果遇到硬土层, 一定要控制好力度, 切忌用力过猛, 否则管桩就会因无法承受弯力而被折断, 抬架时也要注意不能受到撞击。

5 对管桩进行质量评定

1) 管桩低应变动力检测 (反射波法) 测量桩身完整性 (桩身评定等级分4类) 。

2) 管桩高应变动力检测:主要评价桩身完整性和计算单桩极限承载力。

3) 管桩静力载荷试验:主要检测极限承载力, 沉降量回弹后残余变形情况。

4) 管桩拉拔试验:主要检测极限承载力。

摘要：锚杆静压桩就是使用锚杆将桩一节一节压入土层中的一种沉桩工艺。一般选用临时锚在混凝土底板、承台中的地锚或垂直土锚作为锚杆, 是一种常见的打桩施工方法。文章结合作者的施工经验就锚杆静压桩给以简单介绍, 对其施工方法、质量控制进行叙述, 以期能与同行共同交流。

关键词：锚杆,静压桩,施工,质量控制

参考文献

[1]王斌.锚杆静压桩在加固纠偏工程中的应用[J].资源环境与工程, 2007 (5) .

[2]李峰.锚杆静压桩在基础加固中的应用[J].岩土工程界, 2009 (10) .

锚杆静压桩施工工艺改进技术 第5篇

锚杆静压桩是锚杆和静力压桩结合形成的一种桩基施工工艺。经过近20余年的发展，该技术已经广泛应用于地基加固、纠偏、托换等方面，近年来在增设地下空间中的应用也得到了初步探索[1,2,3]。它以轻、便、静、快、省、准、稳的优点，在实际工程中不断得到设计和施工单位的重视[4]。

锚杆静压桩施工时，为减少桩承载力的损失，压桩架和千斤顶在封桩混凝土达到一定强度后(最少7d)才能拆走，这样降低了压桩架和千斤顶的周转速度和使用效率，给该技术的大规模使用带来困难。另一方面，锚杆静压桩在压桩过程中会产生相当大的弹性压缩变形，撤去压桩荷载后，桩体的回弹效应将引起基础的附加沉降。附加沉降使建筑物沉降加剧，严重的还会造成建筑物底板甚至主体结构倾斜、开裂。本文在借鉴其它加固设计、施工经验的基础上，将改进的锚杆静压桩技术成功应用于中山大学某宿舍群地基处理工程中。改进方法既提高了施工效率，又有效减弱了附加沉降，取得了良好的经济效益和工程效果，为类似工程提供了参考经验。

1 锚杆静压桩的工作与沉桩机理分析

1.1 锚杆静压桩的工作原理

锚杆静压桩的压桩架通过压桩锚杆来固定。压桩过程中，油泵通过油管给千斤顶提供液压进而转化为压桩力P，千斤顶在升高的同时，通过连接的型钢对短桩(预制钢筋混凝土方桩、圆桩或钢管桩)施压，把预制桩段压入地基中。与千斤顶顶部连接的型钢梁则把压桩反力P传给压桩架，压桩架底端由锚杆固定，因此两侧对称的压桩锚杆分别对承台施加P/2的拉力，拉力使得承台及上部结构上抬。建筑物的自重或施加的荷载则对压桩锚杆向上的拉力进行平衡，从而保证了压桩与原基础承载的协同工作。压桩过程形成了如下两条传力路线:

压桩过程荷载传递路线明晰，各部件受力性能明确，主要的施工设备有千斤顶和压桩架，具有设备轻便、简单、移动方便灵活的优点，并且可以克服场地空间不足和周边环境高要求对施工过程的限制。压桩工作原理如图1所示。

1.2 锚杆静压桩的沉桩机理

锚杆静压桩属于摩擦型桩，压桩过程中要克服土体对桩的侧向和端部阻力。随着桩的不断打入，桩对其周围一定范围的土体具有挤压效应，由作用力与反作用力原理可知，土体对桩周有水平挤压力。垂直向沉桩阻力由桩端阻力和桩周摩阻力组成，试验表明沉桩阻力曲线与静力触探曲线两者形态基本一致。桩端阻力与桩周摩阻力占沉桩阻力的比例非恒值，与地基土物理力学性质及土层分布情况等因素有关。桩端阻力与桩周摩阻力的大小与桩的贯入深度和桩端持力层特性关系更为密切[5]。沉桩桩体受力状态如图2所示。

对于桩周土体来说，由于桩的挤压效应，桩周一定范围内将出现重塑区，致使土体粘聚强度破坏，超孔隙水压力增大，土体抗剪强度下降，桩周摩阻力明显减小。压桩完成后，随着时间的推移，超孔隙水压力逐渐消散，土体结构强度得到恢复，抗剪强度随之提高，桩的承载力发挥作用。

2 锚杆静压桩设计

2.1 单桩竖向承载力标准值

根据锚杆静压桩的沉桩机理，结合《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227-91)(下文简称“规程”)对单桩竖向承载力标准值按如下公式进行估算[6]:

式中:Quk为单桩竖向承载力标准值(kN);qsik、qpk分别为桩周摩阻力、桩端阻力标准值(kN/m2);up为桩身周长(m);li为第i层土层厚度(m);Ap为桩端截面面积(m2)。

2.2 单桩竖向承载力设计值

根据“规程”，当按照经验公式计算，采用桩极限承载力标准值除以分项系数求得单桩极限承载力设计值:

式中:Pa为单桩竖向承载力设计值;γk为分项系数，本文取1.65。

2.3 设计最终压桩力

按照“规程”，静压桩设计最终压桩力按下式计算:

式中:Kp为压桩力系数，一般取1.5～2.0;Pp(L)为设计最终单桩压桩力(kN);L为桩设计最终入土深度(m)。

2.4 桩数设计

根据承载力要求，锚杆静压桩桩数设计按如下公式计算:

式中:α为锚杆静压桩托换的经验系数，一般取0.2～0.4;Fk、Gk分别为作用于桩承台顶面的竖向力设计值和桩承台及承台上土体自重设计值(kN);n为锚杆静压桩桩数。

3 改进的锚杆静压桩技术

3.1 传统的锚杆静压桩

传统的锚杆静压桩的锚杆一般为四根，成对布置在压桩孔一侧以固定压桩架，如图3所示。传统的锚杆静压桩在施工时，为减少桩承载力损失，防止桩顶回弹，减少封桩孔内混凝土的冲切破坏，当压桩力达到要求后，在不卸载的情况下，立即在压桩孔内将桩与基础用早强微膨胀细石混凝土浇筑在一起，并在混凝土强度达到设计强度的90%后方可卸载，文献[1]指出要达到混凝土设计强度要求最少需要7d。此外，锚杆静压桩在压桩过程中会产生相当大的弹性压缩变形，在撤去压桩荷载后，桩体的回弹效应将引起基础的附加沉降。基于施工工艺和尽量消除附加沉降的考虑，压桩架和千斤顶必须在保证以上要求后才能够撤去进而投入到下一处的压桩工作。

3.2 改进的锚杆静压桩

鉴于传统锚杆静压桩工艺的不足之处，结合已有加固设计和施工经验，设计时将传统锚杆静压桩锚杆四根一侧成对布置改为八根两侧成对布置。其中新增的四根锚杆为封桩锚杆，当静压桩压至设计要求时，封桩锚杆与压桩架平面垂直的型钢梁共同受力压住桩顶，如图4(a)所示。因此，压桩架和千斤顶就被置换出来，可以投入到别处进行施工，这样就大大提高了两者的使用效率，使得压桩工期大为缩减。根据下文具体工程实例的处理效果可以看出改进技术的综合经济效益非常可观。

当压桩压到最后一节时，改进技术在桩顶加一节短槽钢或工字钢，将桩压到指定位置后，通过新增的型钢梁与锚杆使压桩力继续作用在桩顶，然后撤去千斤顶进行封桩，将型钢封在混凝土中，继续维持压桩力，这样锚杆静压桩就直接承受上部建筑物的既有荷载，不易发生回弹变形和再压缩变形，能较好地控制由于桩体回弹所引起的附加沉降。改进的锚杆静压桩布置如图4(b)所示。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

中山大学某独立学院学生宿舍楼群H13～H15幢均为5层砖混结构，基础形式为柱下条形基础，原基础埋深为2.00m，地基采用天然地基。该楼群在施工过程中，发现地基有下沉现象，最大累计沉降量为37.5mm，且随时间增长下沉速率不断加快。沉降严重影响了施工进度和质量，并对房屋建成后墙体开裂、不均匀沉降等现象的产生埋下了隐患，因此需要采取安全性好又经济合理的加固措施。

4.2 工程地质条件

根据勘察报告，场地内地基土层自上而下依次为:人工填土、粉质粘土、砂质粘土、全风化花岗岩、中风化花岗岩，场地土内存在横贯冲沟。勘探所揭露的场地内土层典型分布情况如表1所示。

4.3 加固处理措施

综合各方面的因素，该工程基础采用锚杆静压钢管桩进行加固处理。钢管直径D为165mm，桩长为8～15m，钢管桩每节长2～2.5m，设计持力层为全风化花岗岩。钢板及钢管材料采用Q235B级。新建承台、碎石混凝土和垫层素混凝土强度等级分别采用C30、C20和C10。将各相关参数代入公式(1)求得单桩竖向承载力标准值Quk=504.78kN，计算单桩承载力设计值Pa=305.92kN，取Pa为300kN，根据桩入土深度情况，取最终压桩力Pp为500kN。基础加固结构布置如图5所示。

4.4 施工过程及要点

锚杆静压桩的施工分为压桩与封桩两个过程，改进的锚杆静压桩施工全工艺流程主要为:确定桩位、放样并编号→开凿室内地坪并挖除基础覆土→钢筋绑扎及锚杆预埋→浇筑新增承台、预留压桩孔→安装反力架并固定→起吊桩段就位桩孔→校正桩身垂直→压桩→记录桩入土深度、压力表读数→起吊下节桩段→重复接桩—记录环节→压桩达到设计要求→封桩锚杆间连接型钢横梁→插入短型钢并连接螺栓→微膨胀混凝土封桩→拆除反力架及千斤顶。

(1)锚杆施工

锚杆采用M30锚杆，直接用M30螺纹钢筋预埋在承台混凝土中。绑扎承台钢筋时，按照规定的间距将锚杆固定好，锚杆与承台边缘的最小距离应≥200mm。压桩力为500kN，锚杆螺栓的嵌固深度为10～12倍锚杆螺栓直径[6]，锚杆高出承台面约≥150mm，压桩时用专用张拉锚具将锚杆固定在压桩反力架底座上。

(2)压桩施工

压桩施工前，做好标记，埋设观测点，以便观测施工期间建筑物的沉降位移情况。压桩中应保持压桩架竖直，随时拧紧松动的螺帽。千斤顶与桩段轴线保持在同一垂直线上，防止偏压;桩顶与千斤顶间应垫3～4cm厚的钢垫板。施工期间应控制压桩力，不得超过基础及上部结构的自重荷载，以防止基础上抬造成结构破坏。压桩中保证连续作业，一次到位，避免中途停顿增大桩侧摩阻力。桩段间采用焊接接桩，清除表面铁锈，进行满焊，确保质量，焊缝有效高度为6mm，桩段连接示意如图6所示。桩的压入由压入深度和压桩力双重控制。

(3)改进封桩方式

封桩是整个压桩工序中重要环节之一，必须按照规程严格操作。封桩前，必须把压桩孔内的杂物清理干净，排除积水。承台内侧壁应凿毛处理，以增强与混凝土的粘结力。即将封桩时，千斤顶保持对桩顶施加压桩力，压桩压到最后一节时，在桩顶加一节短槽钢或工字钢，将桩压到指定位置后，通过新增的型钢梁与锚杆使压桩力继续作用在桩顶，并用螺栓锚固连接，然后撤去千斤顶进行封桩。用C30微膨胀混凝土对压桩孔内的孔隙灌满填实，最后再以微膨胀混凝土封顶，养护至达到强度要求。改进的封桩示意如图7所示。

封桩过程中，桩顶对型钢横梁施加压桩反力，为防止压桩过程中型钢横梁在压桩反力的作用下产生过大挠曲变形进而造成压桩力的损失，对型钢横梁必须保证其具有足够的刚度要求。型钢横梁的刚度选择可以由最终的压桩力Pp反算得到。为计算分析方便，型钢横梁及封桩锚杆可以简化为简支梁在集中荷载作用下的受力变形体系，内力及挠度变形如图8所示。

由虚工原理可得，在压桩反力Pp作用下，型钢横梁跨中挠度变形为:

由此反算出型钢梁刚度控制条件:

式中:f为型钢梁跨中挠度(mm);[f]为容许或控制挠度(mm);E为型钢梁弹性模量(GPa);I为型钢梁截面惯性矩(m4)。

4.5 综合效益评价

该基础加固项目共设计新增锚杆静压桩141根，如果采用传统锚杆静压桩方法，按施工单位能够提供10套压桩架与千斤顶进行计算，全部压桩施工完毕大致需要100d，传统的锚杆静压桩技术的运作和周转效率不能够满足工期要求紧迫、施工量较大的工程的需要，且会增加基础加固的成本，使得综合经济效益较差。

采用改进的锚杆静压桩技术，由于新增型钢梁和封桩锚杆，将压桩架与千斤顶置换出来，使得施工时间减少约7倍，每套压桩架每天至少可以压桩1根，施工工期缩短为30d，经济效益提高非常显著。

改进的锚杆静压桩不仅提高了施工效率，而且对抑制卸载后桩顶的回弹效应效果也十分明显。通常情况下，锚杆静压桩压桩沉桩过程中，在压到最后一节时，所施加的压桩力可以达到400～600kN，而锚杆静压桩的桩径一般很小，桩长可达到20m左右，因此在压桩过程中能产生很大的弹性压缩变形，在撤去压桩力后，会产生很大的回弹变形。加固过程中在宿舍楼四角基础顶面上设置沉降观测点，沉降变化曲线如图9所示。加固后累计沉降量趋于稳定值80mm，倾斜率小于0.4%，加固效果良好。

5 结语

在工程实践与经验的基础上对传统锚杆静压桩技术进行了改进，封桩施工工艺和效果如下:

(1)锚杆静压桩新增四根封桩锚杆，与原有四根压桩锚杆一起，成对布置在压桩孔两侧。压桩达到设计要求时，封桩锚杆与型钢横梁继续作用在桩顶，在压桩力作用下完成封桩。压桩架与千斤顶得以置换出来，从而提高了压桩的效率，降低了基础加固成本。

(2)累计沉降量稳定在80mm左右，倾斜率满足规范要求，对处理地基不均匀沉降、纠偏等有良好的效果，并且有效减弱了压桩卸荷后桩顶的回弹效应，有利于减小附加沉降。

摘要：封桩是锚杆静压桩施工中重要的环节之一,封桩质量的好坏直接关系到锚杆静压桩的施工效果。针对传统锚杆静压桩的不足之处并结合工程实践,对封桩技术提出了改进措施:增加四根封桩锚杆,将传统技术中锚杆四根一侧成对布置改为八根两侧成对布置;压桩到最后一节时,在桩顶加一节短槽钢或工字钢,在桩压到指定位置后,通过新增的型钢梁与锚杆使压桩力继续作用在桩顶,然后再撤去千斤顶进行封桩。工程案例表明,改进的方法既提高了压桩架和千斤顶的周转速度和使用效率,又有效地降低了卸荷后桩顶的回弹效应,为类似工程提供了参考经验。

关键词：锚杆静压桩,改进措施,封桩技术,基础加固

参考文献

[1]邓汉荣等.锚杆静压桩在广州旧白云机场改造工程中的应用[J].建筑结构,2009,39(8):32～35.

[2]张力,卫龙武,邓学支.锚杆静压桩在建筑物纠偏与加固中的应用[J].施工技术,2005,34(9):71～73.

[3]贾强,应慧清,张鑫.锚杆静压桩技术在既有建筑物增设地下空间中的应用[J].岩土力学,2009,30(7):2053～2058.

[4]詹金林等.软土地区锚杆静压桩施工问题及解决方案[J].岩土工程学报,2010,8(增刊):566～569.

[5]陈刚.锚杆静压桩桩周土的弹塑性分析[D].西安:西安建筑科技大学硕士学位论文,2003.

微型桩—锚杆 第6篇

现代锚杆(索)技术在石窟大体量危岩体坍塌病害治理方面,设计计算理论及应用已趋成熟[4],但砂岩石窟窟顶剥落病害具有浅层裂隙发育、层浅、面广、体量小、文化信息量大的特点,传统锚固技术大孔径、深层锚固的特点显然不适合窟顶浅层剥落病害的治理。为此,针对砂岩石窟窟顶浅层剥落病害机理及特征,课题组拟开发微型松木锚杆锚固技术治理砂岩石窟浅层剥落病害问题。

对西北干旱地区的岩土遗址开发保护中发现其建造过程中使用了大量的木质材料,作为结构支撑构件已超过2 000余年且迄今仍发挥较好的作用[5]。为此,课题组利用砂岩石窟室内模拟岩体成型试样,试验研究微型钻孔中松木锚杆界面特征对极限抗拔力的影响。松木锚杆表面设计为:表面光滑、表面磨砂划痕、每3 cm加箍、每2 cm加箍四种表面形态进行锚固拉拔试验。研究成果对微型木锚杆技术加固砂岩石窟浅层剥落病害的工程应用具有探索意义。

1 试验原材料准备

1.1 砂岩石窟室内模拟岩体试块制备

根据我国砂岩石窟岩体物理力学性质相关文献[6],本研究采用标准砂:水泥:粉质黏土:水按质量比1 055∶203∶51∶191配合,按照水泥砂浆试块试验规范成型试样,试块尺寸为:150 mm×150 mm×150mm。试块成型后放入标准养护室养护28天备用。制备而成的模拟岩体抗压强度测试为13.56 MPa,密度为2.13 g/cm3。

1.2 灌浆材料制备

微型松木锚杆锚固技术采用环氧树脂-粉煤灰复合灌浆材料。配合比(质量比)为环氧树脂:W93固化剂:丙酮:糠醛:改性粉煤灰=100∶25∶15∶15∶50。配制时按照丙酮糠醛、W93固化剂、改性粉煤灰的顺序依次少量均匀添加到环氧树脂中,在添加过程中应不停搅拌环氧树脂基体使各组分混合均匀以防止因混合不均在固化过程中发生爆聚现象,影响灌浆体的性能。浆液配置完成后应在30 min内完成灌浆工作。

1.3 微型松木锚杆制备

本次试验所用锚杆为定做的微型松木杆,直径为10 mm,长度150 mm,表面无明显瑕疵,木质锚杆原料主要力学性能为顺纹抗拉强度120.3 MPa,顺位弹性模量8.51 GPa。

微型松木锚杆表面光滑,为研究木锚杆表面形态如何影响木锚杆-灌浆材料界面特性,本研究对微型松木锚杆表面进行了不同粗燥程度处理,形成了四种不同表面形态的微型松木锚杆,分别是:表面光滑、表面磨砂划痕、每3 cm加箍、每2 cm加箍,见图1。表面划痕是采用打磨砂纸对光滑木锚杆进行打磨使之表面有所粗燥;加箍是指采用在光滑木锚杆上每隔一定间距(2 cm,3 cm)缠绕粘帖两层土木布(厚度约1.0 mm),使之与灌浆材料间的粘结方式有所改变。

2 试样准备步骤及试验方案

2.1 拉拔试样准备

(1)在养护至龄期的室内模拟岩体试块(边长150 mm的立方体)中央位置钻孔(孔径14 mm,孔深120 mm),将钻孔清理干净。

(2)按照灌浆材料配合比配制灌浆浆液,根据钻孔直径和深度确定需要的浆液量;配制好的浆液应在30分钟内完成灌浆;注浆时应注意使孔内空气排出,避免孔内出现空洞或气泡。

(3)灌浆完成后,将微型松木锚杆垂直插入钻孔至设计深度(锚固长度100 mm),在室温下静置养护48 h。根据松木锚杆表面形态设计了四种类型的对比试验,每种类型成型3个试样,其锚杆参数设置见表1。

2.2 拉拔试验

灌浆锚固养护48 h后,采用微型锚杆拉拔仪进行拉拔试验。拉拔速度设定为1.0 mm/min;拉拔过程中记录拉拔力、拉拔位移及试样破坏模式。

3 试验结果及分析

3.1 拉拔力-拉拔位移关系曲线

四种类型(每种三个试样)12个试样的极限抗拔力汇总见表1。四种类型试样典型拉拔力-拉拔位移曲线分别如图2、图3、图4和图5所示。图2~图5拉拔力-拉拔位移曲线表明:

(1)在极限拉拔力之前,拉拔力-拉拔位移近似成直线关系。

(2)四种类型的拉拔试验,极限拉拔力对应的拉拔位移非常接近,均为3.0 mm~3.5 mm;该位移值比砂浆灌浆锚杆明显偏大,说明本研究提供的环氧树脂+粉煤灰灌浆材料具有良好的韧性,在峰值强度前具有较明显的位移过程,在工程应用中有助于提前发现可能的破坏部位。

(3)达到峰值强度后,拉拔力随拉拔位移急剧下降。

3.2 试样破坏模式及界面极限抗剪切强度

四种类型试验(12个试样)的破坏面均在木锚杆与灌浆固结体界面,即木锚杆从灌浆体中拔出的破坏模式。四种类型试样平均极限抗拔力如图6所示,从小到大依次为:

表面光滑(4.38 k N)<3 cm加箍(5.12 k N)<表面磨砂划痕(5.69 k N)<2 cm加箍(5.76 k N);表面划痕类型和2 cm加箍类型较表面光滑类型极限抗拔力分别提高了约30.0%和31.5%。可见松木锚杆表面形态对木锚杆极限抗拔力具有明显影响,工程应用时建议采用表面磨砂划痕处理。根据拉拔破坏剪切面发生于木锚杆与灌浆固结体之间的事实,可计算四种类型试验破坏面上的平均剪切强度,结果见表1。

4 结论

(1)在本试验提供的灌浆材料和砂岩石窟室内模拟岩体中,微型松木锚杆(直径10 mm)的拉拔破坏界面发生于木锚杆和灌浆固结体之间。

(2)微型松木锚杆达到极限抗拔力对应的拉拔位移约为3.0~3.5 mm,即微型木锚杆体系具有较好的韧性,在工程应用时有助于根据变形提前发现可能的破坏部位进行及时补救加固。

(3)松木锚杆表面形态对锚杆极限抗拔力具有明显影响,表面磨砂划痕和加箍处理锚杆极限抗拔力比表面光滑形态高约30.0%,工程实用时建议木锚杆表面进行磨砂划痕处理。

摘要：根据砂岩石窟窟顶浅层剥落病害特征,研究微型松木锚杆加固技术。利用砂岩石窟室内模拟岩体,用环氧树脂粉煤灰混合液为灌浆材料;为研究微型松木锚杆表面形态对极限抗拔力的影响,设计了四种不同表面形态的微型松木杆。试验结果表明松木锚杆表面形态对其极限抗拔力具有明显影响,建议工程应用中对微型松木杆表面进行磨砂划痕处理。

关键词：砂岩石窟,剥落病害,微型松木锚杆,抗拔力

参考文献

[1]李文军,王逢睿.中国石窟岩体病害治理技术.兰州:兰州大学出版社,2006Li Wenjun,Wang Fengrui.Treatment techniques on rock mass damages of Chinese Grottoes.Lanzhou:Lanzhou University Press,2006

[2]满君,谌文武,孙光吉.濒危薄型窟顶石窟加固新技术的应用研究.敦煌研究,2009;(6):21-25,121,127Man Jun,Chen Wenwu,Sun Guangji.Study on the new reinforcement measure used for reinforcing folium on the top of grottoes.Dunhuang Research,2009;(6):21-25,121,127

[3]王捷,王逢睿,杨涛.不同材质锚杆体加固石窟围岩的适用性研究.山西建筑,2013;(19):42-45Wang Jie,Wang Fengrui,Yang Tao.Applicability study on the strengthening of dangerous rock bodies of grottoes using anchors of different materials.Shanxi Architecture,2013;(19):42-45

[4]黄克忠.岩土文物建筑的保护.北京:中国建筑工业出版社,1998Huang Kezhong.Conservations of historical geotechnical buildings.Beijing:China Building Industry Press,1998

扩大头锚杆桩在工程中的运用 第7篇

工程抗浮设计包括整体抗浮验算和局部抗浮验算。通过整体抗浮验算虽然可以保证地下结构物不会整体上浮, 但不一定能保证结构物底板不开裂等变形现象, 因此, 还应对结构物底板进行局部抗浮验算。在具体的设计中应根据工程特点、地质情况、场地条件和环境等因素 (如基坑的支护形式、基坑深度、基坑底的土层条件等) , 综合考虑, 因地制宜, 选择一个最佳有效的抗浮方案。一般有如下做法: (1) 增加自重法增加自重法包括顶板压载、基板加载及边墙加载等方法增加地下结构物自身重量 (即恒载) , 使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的浮力, 确保结构物不上浮。这种方法的优点是施工及设计较简单;缺点是当结构物需要抵抗浮力较大时, 由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量, 故费用增加较多。 (2) 摩擦抗浮法土壤与地下结构物间存在摩擦力, 这种力量也可以抵抗地下结构物的上浮。该力的大小依土壤的侧压力及各土层的摩擦情况而定。但是这种侧压力的大小很难准确确定, 所以它的可靠度不高, 如需采用, 其设计的安全系数应当提高, 并且要在地下结构物有相当的位移后, 才能真正地起动这种摩擦力。若地下水位不时变动则这种位移也会变动。这种位移的数量及其随水位变动的性质, 往往不能适用于某些地下结构物, 在实际工程中, 对规模较大的地下结构物的抗浮, 很少采用此法作抗浮措施。 (3) 延伸基板法延伸基板法是将地下结构物的基板向外延伸而形成翼板, 由翼板承托覆土以抵抗上浮力。这种抗浮力可能有两种:一种是垂直压力和侧翼压力之和;另一种是为垂直压力与土间摩擦力之和, 要取这两种力量中的较小者。但是, 为了要延伸基板而成翼板, 开挖的范围将因而加宽, 土方及使用土地面积也将因而加大, 其所增加的抗浮力变大。此法一般适用于不受场地限制的规模较小地下结构物的抗浮, 否则, 不宜采用。在实际工程中, 对规模较大的地下结构物的抗浮, 很少采用此法作抗浮措施。 (4) 利用临时挡土设施法一般来说, 在基坑开挖时用以挡土的连续墙除在与地下结构物接触的部分外, 大部的墙体在开挖区回填后就没有任何利用价值了。若能妥善相连或直接与地下结构物结合, 即可利用挡土的连续墙来抵抗地下水浮力。此法除剪力键的安置费, 无其它额外费用, 并且可靠性很高。此外还可以将连续墙与土壤间的摩擦力计入考虑, 其安全系数也将由此提高。采用此法得先验算挡土连续墙的抗拔力等并视该工程的挡土连续墙和地下结构物外墙之间的间距等情况而定, 如间距太大, 则需浇筑大量的混凝土和不易安装剪力键由此增加造价和浪费。此法一般适用于挡土连续墙的抗拔力足够, 且挡土连续墙和地下结构物外墙之间的间距较小等条件的地下结构物抗浮。 (5) 抗拔桩下拉法抗拔桩是指抵抗建筑物向上位移的各种桩型的总称, 抗拔桩不同于一般的基础桩, 有其自身的独特性能, 抗浮桩为抗拔桩, 桩体承受拉力, 桩体受力大小随地下水位大变化而变化, 二者在受力机理上不同。在工程实践中常用的桩型有预制桩和灌注桩, 抗浮桩多灌注桩或锚杆桩。

在确定的地层条件下, 锚杆的抗拔能力的大小主要与锚固段的长短有关, 但由于锚杆拉拔时, 沿锚固段周边的摩阻力不能同步发挥, 故依靠增大锚固段的长度来提高抗拔力是有限度的。锚杆扩大头, 是提高锚杆抗拔力水平的经济可行的方法, 冶金建筑研究总院早在1990年已将其作为一种结构型式列入规范《土层锚杆设计与施工规范》 (CECS22:90) , 但是扩大头的实施却是一个最大的难点, 目前国内扩大头的实施方法主要有两种。

(1) 钻孔成孔后, 在孔底引爆炸药, 扩大头爆扩是锚杆成功的关键技术。

(2) 高压喷射扩大头技术, 高压喷射扩大头锚杆是采用液体对锚孔底部一段长度范围内的锚孔孔壁土体进行高压喷射切割置换实现扩孔, 并灌注水泥浆或水泥砂浆在锚杆底部形成具有较大直径和一定长度的圆柱形注浆体的锚杆。

1工程概况

某工程位于江南河网地区, 地下水位较高, 地下室建筑面积1万平方米, 埋深5米, 通过设计需设置抗拔桩。设计院建议采用扩大头锚杆形式, 形式如图1所示。

高压喷射扩大头锚杆具有几种不同的工法, 下面是其中一种的操作步骤。

(1) 锚杆钻机就位:对准孔位、调准好角度, 机脚座落稳定。

(2) 钻孔:套管护壁钻孔至设计深度并预留扩大头位置。

(3) 放入喷管:将喷管从套管中贯入直至喷嘴到达扩大头位置。

(4) 高压水泥浆喷射扩孔:配置好水泥浆液 (水灰比1~1.5) , 开动高压泵至设计压力, 开动扩大头锚杆钻机旋转并上下移动喷管进行高压喷射扩孔。

(5) 安放锚杆杆体:扩孔完毕后立即取出喷管, 从套管中放入锚杆杆体至设计深度。注浆管宜随杆体同时放入。

(6) 拔出套管;杆体安放到位后立即拔出套管。

(7) 注浆:从注浆管向锚孔孔底注入水泥浆 (水灰比0.4~0.45) , 直至孔口返浆为止。当地层稳定不会发生塌孔, 且锚杆杆体安放方便时, 在上述工法步骤中, 可采用钻杆钻孔替换套管护壁钻孔。

2结语

经过一个多月的施工, 设计的180根锚杆桩按要求施工到位, 通过经济分析比较采用该种方式桩体较灌注桩节约造价25%左右, 工期缩短10%, 考虑基础地板无需设置承台, 总造价可以节省30%左右。

参考文献

[1]邵孟新, 曾庆义.高压喷射扩大头锚杆的设计与施工[J].建筑监督检测与造价, 2008, 12.

抗拔锚杆桩技术解决地下室抗浮 第8篇

关键词：抗拔锚杆桩技术,地下室抗浮,解决措施

随着城市中建筑物层次的增高, 关联的地下建筑部分也在增加。部分建筑物的地下室, 性质为裙房结构, 自身的重量无法与浮力适应。特别是在地下水量丰富的区域内, 地下室的构造经常面临悬浮的难题。在这样的形势下, 设计人员就需要安排合适的抵抗浮力构造。常见的抗浮技术手段, 包含了提升构造重量、设置抗拔的桩体、设置锚杆等。在这些方式中, 抗拔类型的锚杆成本较低, 施工期限不长, 比较适合运用在地下室建造中。目前, 这种技术手段缺少统一性的计算方式, 因此, 有必要改进锚杆设置的可靠和经济程度, 完善有关的技术措施。

1 技术手段的优势

传统类型的抵抗浮力桩体选取了挖孔以及钻孔措施, 因此价格偏高, 且桩体必须连接到柱体上面, 间隔过大。在这样的状态下, 需要安排厚度较大的面板, 才能平衡浮力带来的剪力和弯曲力。抗拔锚杆在土层内部的锚固, 可以成为抗浮类型的锚杆;这种构造需要承受来自地下水的拉力作用, 因此技术特征与传统类型的锚杆有差异。

抗拔锚杆的具体施工步骤简单, 通常运用钻探机、锚杆机、螺旋杆设施等来钻探小孔, 然后灌入泥浆或者砂浆, 通过保养形成锚杆。可以在锚杆上面增添预应力, 也可以视情况不增添这种预应力。目前, 关于这种措施的规范还不够全面, 在具体施工过程中, 应当首先查看地下室的实际状态, 发现技术运用的难点和关键, 并强化对于施工流程的监督。只有这样, 才能完善技术原理的体系, 提升建造措施的技术性。

2 具体的建造措施要点

施工中应当关注的措施要点包括:首先, 钻探所用的工具, 应当选择金刚石作为钻头, 并利用专门类型的地质钻探设施。清除残渣时, 需要用到清水和压力泵, 并在清洗之后安排锚杆、灌入泥浆, 避免小孔出现坍塌。其次, 利用钻探机和锤头制成小孔, 需要将钻探机移动位置, 并在岩层表面设置套管。完成这些步骤之后, 才能继续敲打岩层形成小孔。这样做能够预防岩层穿孔、气压对地下室构造产生破坏等现象发生。

在形成小孔之后, 如果没有对土层实施套管的维护措施, 那么需要在一天之内清理完毕小孔内的淤积物质、安置钢筋并灌入泥浆。如果施工期限超过了一天, 就可能导致小孔坍塌、直径缩短等现象, 给钢筋的安置带来麻烦。同时, 在这种情况下, 也难以确保抗拔类型锚杆的整体质量。

应当选择清水来清理小孔的淤积物, 不适宜选用泥浆等物质。如果利用泥浆来清洗, 则有可能导致护壁, 降低泥浆与土壤之间的摩擦作用力, 从而减弱桩体抵抗浮力的能力。在灌注泥浆的流程中, 应当临时密封桩体的开口部位, 确保灌入的泥浆维持特定压力数值。在持续这种操作3分钟之后, 再慢慢抬高锚杆, 确保泥浆可以渗透于周边的土壤里面。当泥浆与土壤融合时, 桩体所具有的抵抗能力也就增大了。

如果施工地点的水体可能腐蚀到混凝土的构造, 钢筋在被长时间浸泡之后, 再放置于干湿程度不确定的环境中, 就会受到来自地下水的侵蚀。在这样的情况下, 应当选取普通类型的硅酸盐成分水泥来灌浆, 水泥中的氧化物质和硫化物质含量应当被严格限定, 不适宜选择高铝水泥。在添加的水分中, 不应当包含干扰水泥凝固的物质, 也不得将不清洁的水掺入原料, 浆体配制的灰砂比宜为0.8-1.5, 水灰比宜为0.38-0.5。

3 操作的规则

(1) 锚杆的设计:单根锚杆抗拔极限承载力值的计算公式为:Tuk=λλiqsikuili。式中Tuk为基桩抗拔极限承载力标准值, ui为桩身周长, λi为抗拔系数 (取0.5-0.8) 。单根锚杆抗拔承载力特征值Ra=Tuk/2。本工程采用底部均匀布置方式, 由于抗压工程桩底部为扩头, 且地下室采用先顺后逆的施工方法, 故需要注意避让临时围护墙体, 抗压工程桩桩体和竖向结构体等$。布置原则是均匀对称, 受力合理, 施工可行。

(2) 锚杆操作前准备:①应掌握锚杆施工区建 (构) 筑物基础、地下管线等情况;②应判断锚杆施工对临近建筑物和地下管线的不良影响, 并拟定相应预防措施;③应检验锚杆的制作工艺、注浆工艺并标定注浆设备;④应检查原材料的品种、质量和规格型号, 以及相应检验报告;

(3) 锚杆成孔:锚杆的定位误差必须小于20mm, 竖向孔倾斜误差不得大于2%, 钻孔深度超过锚杆设计长度应不小于0.5m;钻孔采用清水循环一次钻进成孔法, 最小孔径不小于200mm;选择适宜的钻机与钻头, 并将钻机放到指定位置, 对其进行水平校正;钻进时要适当控制清水冲孔压力。锚杆须进入持力层深度应按设计要求。在钻探小孔时, 应当将水体的压力限制在特定压力值内。用于成孔的装置应当保持平整和坚固, 在施工流程中, 这种设施不能发生挪动, 避免破坏还未成形的小孔。需要注意的是, 形成钻孔时, 应当在粉碎岩层的时候, 清除留下的岩石粉末;当钻探到了设定的层面之后, 停止向小孔内送入空气, 并彻底清理残留部分的粉末, 保证锚杆不会生锈。

(4) 沉放钢筋:锚杆钢筋采用等强的对接焊接。锚杆钢筋必须进行平直, 并去除油污和锈迹, 钢筋接头除采用对接焊接外, 尚需满足焊接规范。沿锚杆体每隔3米设置一定位器, 锚杆必须居中, 经检查完毕, 再行沉放。沉杆过程中应防止锚杆杆体扭曲, 杆体必须保持垂直, 注浆管端部距孔底保持100mm。杆体安放后不得随意敲击和悬挂重物。

(5) 注浆:第一次注浆压力必须大于0.7MPa, 注浆充盈系数为1.2~1.3, 第二次注浆压力必须大于2.5MPa, 持续时间大于5min, 并且必须在第一次注浆体达到初凝后进行。浆体强度检验用试块的数量每30根锚杆不应少于一组, 每组试块应不少于6个。锚固体灌浆强度达到设计强度的90%后, 可进行锚杆试验。

(6) 验收试验:根据相关固定, 锚杆施工完成后需对锚杆的施工质量与承载力进行检验, 验收试验的锚杆数量至少为总锚杆数量的百分之五 (最少3根) , 永久性锚杆的最大试验荷载应取锚杆轴向锚杆承载力特征值的1.5倍。

4 结语

通过探讨抗拔类型锚杆桩的施工案例, 可以得出下述规律:首先, 采用抵抗浮力的锚杆构造来巩固地下建筑, 具有稳定、适用和成本较低的优势, 是一种相对可靠的施工手段;其次, 在正常的地下水负荷压力下, 锚杆的位置移动幅度不能大于4毫米;再次, 如果选取了这种措施来巩固地下构造, 那么需要对锚杆形状的改变进行不间断的监测, 并认真分析得到的监测数据, 了解地下水在不同时间段的浮力状态, 从而避免地下建筑物上浮、向上拱起等现象发生。

参考文献

[1]宣震宏, 郭丹, 毕俊.抗拔锚杆桩技术解决地下室抗浮[J].价值工程, 2010 (20) .

[2]张同波, 刘汉进.地下室抗浮失效的3种形态及其上浮特征[J].施工技术, 2011 (10) .