【摘要】随着城市综合体项目的大量建设,高层与大商业建筑的抗浮问题也越来越普遍,其中抗浮锚杆施工技术作为一种造价低廉、施工方便、受力合理的抗浮措施已经得到越来越广泛的应用,本文结合成都市阿里巴巴西部基地项目施工实例,介绍了抗浮锚杆的施工工艺,为类似工程提供参考与借鉴作用。
引言
随着城市建设的高速发展,大型综合体的大量建设,人们对地下空间的应用越来越多。高层与大商业建筑中均规划有商场、车库、下沉广场、人防工程等形式的地下室结构。随之而来的建筑物抗浮问题也越来越普遍,目前的地下室抗浮设计方法主要有配重法、降排截水法、抗拔桩法及抗浮锚杆。其中抗浮锚杆具有良好的地层适应性,造价低廉,施工方便,受力合理,在工程中得到了越来越广泛的应用。我司承建的阿里巴巴西部基地项目涉及到抗浮锚杆施工,现对其进行技术工艺总结,为类似工程提供参考与借鉴。
一、工程概况
阿里巴巴西部基地项目位于成都市高新区天府四街和益州大道交叉口东南侧,总用地面积约93869.74m2,建筑面积421287.84m2,其中地下建筑面积137433.62m2。工程包含阿里巴巴科研办公楼、阿里巴巴线下体验中心、阿里巴巴线下体验街区等,建成后将成为集办公、商业、交易中心、住宅于一身的城市综合体。本项目地下2层范围除塔楼外的2~3层裙房、商铺、下沉广场及大商业中空部位地下室的基础均设计有抗浮锚杆。此部分基础形式为独立柱基础+500mm厚防水板。抗浮锚杆直径150mm,锚孔深度7.5m,总计约4000根。
锚杆主筋采用3根直径25螺纹钢,预留筋长度880mm,灌浆采用M30水泥砂浆灌注,其中水泥采用普通硅酸盐水泥,强度等级不应低于42.5MPa。单根锚杆的竖向抗拔承载力设计值为285KN。锚杆布置形式为面状均匀布置,其间距主要为2.6m、3m和3.5m,局部为2.3m和2.4m。锚杆详图如下:
二、工程地质条件
本工程场地较为平整,相对高差为1.52m,标高采用黄海高程系,工程±0.00标高相对于绝对高程为490.300m,地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地。场地上覆第四系人工填土(Q4ml),其下由第四系上更新统冲洪积(Q3al+pl)成因的粘土、粉质粘土、粉土、细砂、卵石组成。地下2层基础持力层为卵石层,锚杆锚固段地层为卵石层及强风化~中等风化泥岩。
由于场地周边施工降水的影响,拟建场地地下水普遍偏低,勘察期间为枯水期,在钻孔中测得静止水位埋深为9.10-10.50m左右,绝对标高为479.95-480.09m左右,相当于工程标高-10.35至-10.21米左右。由于本工程基底最深开挖标高为-15.5m左右,根据设计要求,基坑开挖时,必须采取降水、排水措施,地下水位深度不高于电梯积水坑底板下500mm,保证施工安全。
三、锚杆基本试验
根据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)及设计要求,在抗浮锚杆施工前需进行锚杆基本试验,根据基本试验情况对设计进行复核调整。按照规范要求基本试验锚杆不应少于3根(1组),试验锚杆结构及施工工艺同抗浮锚杆。基本实验锚杆最大试验荷载为锚杆破坏或设计轴向拉力值的2.0倍且不超过钢筋强度标准值的0.8倍。加荷方法为循环加荷,初始荷载宜取A×fptk的0.1倍,每级荷载量宜取A×fptk的1/10。基本试验的最大加荷为锚杆杆体极限承载力的80%,其加荷等级与观测时间。
a.观测时间见上表,每级荷载下测读次数不得小于3次。
b.在每级加荷等级观测时间内,锚头位移增量小于0.1mm时,可施加下一级荷载。否则应延长观测时间,直至锚头位移增量在2h内小于2.0mm时,方可施加下一级荷载。
根据基本试验结果试验荷载达到577KN时(设计轴向拉力值的2倍),锚杆没有发生破坏。但继续施加荷载至596~605KN时,锚杆上拔量不断增大,压力表读数无法稳定,锚杆破坏,试验终止。根据基本试验结果,设计没有对锚杆进行调整。
四、锚杆的施工方法
4.1施工工艺流程
基坑开挖至基底设计标高时开始施工抗浮锚杆。其工艺流程:测量放孔→成孔→记录孔深度→下锚杆钢筋→压力注浆→拔管→二次补浆→质量检测→基础施工。
4.1.1测量放孔
为了保证施工进度,本工程在垫层施工前即插入了抗浮锚杆施工。根据抗浮锚杆平面布置图,对所有锚杆进行编号。然后用经纬仪或全站仪测放各抗浮锚杆具体位置,可插入钢筋作为锚杆定位标志。
4.1.2钻机就位及成孔
测放出锚杆的孔位后,钻机即可就位。本工程使用型号为TL-90锚杆钻孔机。针对本工程地层为砂卵石层,锚杆孔壁相对容易塌陷,故本工程锚杆施工采用风动潜孔锤跟管钻进工艺,由套管支护成孔侧壁,待第一次注浆完成后拔出套管。
4.1.3锚杆制作
按照设计要求采用三根25mm、HRB400螺纹钢作为主筋,定位箍采用8mm、HPB300光圆钢筋绕制成螺旋状(长度为150mm)并与主筋焊接,间距为2.0m。经过计算锚杆主筋长度为8800mm,短附加筋长度150mm,采购9000mm长钢筋恰好合适。
4.1.4下锚杆钢筋
在钻孔完成且清孔后,把注浆管用绑扎在锚杆上,用钻机将制作好的锚杆和注浆管下入孔中,要求下至设计深度,误差不超过10cm。
4.1.5灌浆与拔管
通过灌浆管进行压力灌浆,采用M30水泥砂浆,其强度不应小于42.5MPa。要求第一次灌浆至浆液返出地面为止。然后拔套管,拔管后再进行二次补充灌浆,保证注浆量灌满孔。灌浆后,在浆体强度未达到设计要求前,锚杆体不得承受外力或移动。
4.2质量检查
锚杆的制作应符合设计及施工验收规范要求,钢筋、水泥等材料应有出厂合格证和检测报告;
水泥浆应严格按照设计配合比进行配制,灌浆过程中不得中断且浆液要在初凝前用完。
当第二次灌浆完毕30分钟之后,再对浆液面、钢筋的制安进行检查,如有异常立即纠正,如无异常该锚杆施工结束。
锚杆验收质量标准按《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)及设计图纸要求进行验收。
4.3结构底板施工
基础在浇筑混凝土之前,把锚杆上部预留段钢筋按照设计要求弯曲置入基础配筋内。
五、抗浮锚杆的检测
验收试验的锚杆数量不少于锚杆总数的5%,且不少于3根,最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的1.5倍,验收试验应分级加荷,初始荷载取锚杆轴向拉力设计值的0.10倍,分级加荷取锚杆轴向拉力设计值的0.50、0.75、1.00、1.20、1.33和1.50倍。
验收试验中,每级荷载均应稳定5-10min,并记录位移增量,最后一级试验荷载应维持10min。加荷至最大试验荷载并观测10min,待位移稳定后即卸载至0.1Nt,然后加荷至锁定荷载锁定。绘制荷载-位移(P-S)曲线。
根据锚杆验收时间结果,本工程所抽取的验收试验抗浮锚杆分别在最大拉力433KN作用下,均未达到破坏,故本工程抗浮锚杆单根抗拔承载力设计值满足设计要求。
六、抗浮锚杆防水处理
由于锚杆钢筋穿过底板外防水,破坏防水层,地下水会沿着钢筋向上从底板混凝土中渗出,因此是地下室防水的薄弱环节。
本工程底板防水为3+4湿铺自粘聚合物防水卷材防水,在抗浮锚杆部位增加了油膏密封,达到了良好的防水效果。
七、结束语
本工程在正式的图纸下发之前,通过与设计沟通先确定了基底标高和基础顶标高,提前插入抗浮锚杆施工,一定程度上缩短了工期,达到了良好的效果。
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