摘要:建筑物的重量不足,而地下水产生浮力的原因,在基础底板施加拉力以抗衡浮力,抗浮锚杆就是拉着建筑物,提供向下拉力防止建筑物在地下水浮力作用下向上移动的一种锚杆。
引言
本工程为浙江科技学院风雨操场,总建筑面积:10781m2;总用地面积:16771.3m2;占地面积:3286m2(不包含室外一层至二层室外台阶占地面积,架空层,和无顶盖垃圾回收点占地面积)。设计使用年限:50年;建筑层数:地上3层、地下1层;建筑高度:14.85m;建筑分类:多层公建;耐火等级:地上二级、地下一级;停车泊位:机动车87个(含两个无障碍车位)、非机动车430个;人防工程类别:人员掩蔽工程;防护等级:核6级、常6级;人防建筑面积:3494m2;主要结构类型:钢筋混凝土框架;抗震设防烈度:6度。
根据浙江城建勘察研究院有限公司编制的《浙江科技学院风雨操场项目岩土工程勘察报告》(编号2014-002),本工程基础采用浅基础筏板基础,以2粉质粘土为持力层,地基承载力特征值为190Kpa,底板均为500mm,柱下局部加高设下柱墩,底板下做150厚C15素混凝土垫层。本工程±0.000相当黄海高程为17.150米,设计抗浮设防水位为黄海高程16.500米。锚杆直径150,锚筋25,抗拔试验锚杆锚筋为28(要求钢筋平直,去除油污和锈迹)。
抗拔锚杆主筋锚入承台内的锚固长度不小于40d(d—钢筋直径)。锚杆长度不小于7米,竖向倾斜误差不大于孔深的1%。抗拔承载力特征值不小于110kN。采用二次注浆工艺,注浆体为M30水泥砂浆,注浆前应将锚杆孔清理干净。锚杆正式施工前必须先进行抗拔试桩,数量不少于三组,均匀分布于场地范围内,锚杆试验极限承载力不小于抗拔承载力特征值的2倍;待抗拔试验满足设计要求后再施工其它锚杆。其它锚杆的施工工艺、锚杆参数必须与已进行试验的锚杆一致。锚杆的施工和检验应遵循《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)的要求。锚杆试验极限承载力不小于抗拔承载力特征值的2倍,验收试验的锚杆数量不得少于总数的5%。
施工过程中出现的问题
1.流程:首先进行测量定位,然后钻孔、插入锚杆、注浆、补浆。
2.本工程在施工过程中,主要是钻孔。在钻孔的第一天,采用了冲击式钻杆钻机,结果造成孔壁坍塌,在水压作用下,颗粒砂体向孔内移动而造成塌孔。从以上的地质报告看,打孔必须穿过角砾混粘性土,由于砾石为主,而造成上述现象。
第二天,采用了回转式钻机,由于粒径大于10厘米的卵石较多,部分钻机一整天,也打不了一个孔。又由于以粉砂为主,有的好不容易打成的孔,结果又造成塌孔。
解决办法
为了解决上述问题,经过认真的研究探讨。根据地质报告,建设场地可分为四个工程地质层,细分为6个亚层:(1)杂填土:杂色、灰褐色,松散,性质不均,主要为粘土。厚度不均匀,结构松散,性质较差,不宜利用;(2)粉质粉土:灰色、灰黄色,硬可塑,含少量氧化铁斑点和角砾。工程力学性能较好,中压缩性;可作为一般荷载较轻建筑物的天然基础持力层;(3)角砾混粘性土:灰色、灰黄色,中密,砾石含为45-55%不等,粒径一般0.5-3厘米,粒径大者大于10厘米,呈棱角形—亚圆形,成份以粉砂岩为主。工程力性能较好,中偏代压缩性;(4)-b强风化粉砂岩:灰黄色、灰色,风化后呈砂土状和碎块状,裂隙较发育,用手易掰碎。(4)-b-c强偏中等风化粉砂岩:灰黄色、灰色,具粉砂状结构,岩芯呈碎块状,少量短柱状,锤击易碎。工程力学性能良好,压缩性低,具一定的强度;(4)-b-c中等风化粉砂岩:青灰色、灰色,岩芯呈3-10厘米短柱状,工程力学性能好,强度高,分布稳定,是拟建建筑物较为理想的桩端持力层。
根据分析,本工程以(2)层粉质粘土作为天然基础持力层,基础采用筏板基础形式。并采用的抗浮描杆要求不小于7米,以上分析,基本到达第(4)层的强风化与中等风化层之间。要穿过整个角砾混粘性土层。
再分析本场地的地下水位情况,本场地内地下水可分松散岩类孔隙水、基岩裂隙水,其中松散岩类孔隙水为孔隙潜水。场地潜水地下水对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。测得场地各勘探点的潜水含水层的地下水位一般埋深于地表下2.67—3米左右,水位年变幅在1-2米左右。该潜水水位升降主要受大气降水、周边河道等影响明显,并随季节性变化,其水化学类型为C1.HCO3-Na.Mg型水,PH=6.89-6.92;下部基岩裂隙水主要赋存于强-中等风化基岩裂隙层中,再一个本场地属山前地带,暴雨集中,场地汇水面积、比降都较大。因(3)层土中角砾与碎石含量不均一,更由于地下渗水量的变化幅度较大,孔隙水的含量很高,容易形成流砂、涌水等现象;北侧又临近河道。这些情况会影响锚杆成孔的施工。局部地段碎石粒径及含量大,岩石坚硬。局部地段基岩面坡度变化较大,局部大于10%。
从以上分析得出,本工程打孔的难度是由粒径大的岩石、流砂、涌水引起塌孔的。
为此,对本工程打孔的工艺进行改进。在原有的基础上增设套管,利用套管护壁,跟进成孔;实践证明,取得了良好的效果。分析利用套管跟进法具有以下优点:
首先工作效率得以提高:我们利用振动锤把钢套管先打到所需位置。由于采用锤击,速度快,大大提高了工作效率。保证了施工的进度。
其次是适应性强:套管简单易行,振动锤施工则更加灵活,夹装套管锤击后就可以钻孔了。更适合桩基数目较多和地形较复杂的情况使用。
最后是套管直径自由:套管钻机通常只可使用一种规格套管或在较小的范围内变动,而振动锤夹具可自由调节夹桩直径,可使用任意规格的套管。满足各种工程需要。
流程:
确定锚杆的位置→桩机就位→钢管就位→压入第一节钢套→校核钢套管垂直→对接钢套管→继续压入钢套管到所需位置→记录孔的深度→钻孔→记录孔深、孔径→清孔→放锚杆→下导管→清孔→注浆。
因本工程地质较复杂,利用地质钻机带动小型组合牙轮钻破碎砂、卵石地层,将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底;并利用套管跟进,有效地防止了塌孔。使锚杆施工得以顺利进行。
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