地下室抗浮锚杆施工如何保证抗拔力?
由于建筑功能与地下空间开发利用,许多建筑物常常设置普通梁板结构的地下车库。地下结构设计、施工都要面临地下水位对地下室产生的浮力。尤其是大型单建式地下车库或上部建筑结构为低层的建筑,更需通过抗浮验算来确定抗拔力,选择不同的抗浮措施。
地下室浮力为基础底板底水压力与地下室顶板顶水压力之差。在设计过程中,地下水埋深不仅要勘察现场地下水的水位高度,而且要考虑区域防洪水位的高程,以确保结构安全和抗裂。
地下室抗浮有多种措施:
1、配重法:通常在地下室顶板上覆一定厚度的土体,作为绿化景观用地,或建停车场,或者在结构设计时,考虑增加顶板厚度,扩大基础底板面积,增加底板板厚等等,这些措施,其核心是依靠结构自重来抵抗浮力;
2、抗浮桩法:常在柱下、外墙处或纵横墙交合处布置抗浮桩,利用桩体自重与桩侧摩阻力来提供抗拔力,实现抗浮的目的;
3、降截排水法:主要是通过降水,排水、截水措施,减少地下水的浮力作用。采用的降、排水措施一般是在底板下设置滤水层和排水管道,将水汇集到排水井,采用机械抽水排除,或者采取设置无浮力底板,通过设置泄水孔减压实现。为保证基坑开挖安全而采用的止水帷幕,也是一种较好的截水措施。另外,也可以通过地下室外侧设置排水沟来解决地下水对地下室结构产生的浮力影响。
4、抗浮锚杆:抗浮锚杆是用一组钢拉杆,采用高压注浆工艺,通过钻孔,将浆液灌注到岩土层一定深度,当锚杆体固结后的水泥结石体与锚杆、岩土紧密握裹,形成抗拔力。锚杆的所受的拉力通过其握裹力传递到锚杆体,锚固段土层摩阻力传递到稳定土层,形成抗拔力。
抗浮锚杆长度通常由自由段与锚固段两个部分组成,自由段长度是根据结构与稳定土层之间距离决定。锚固段长度取决于设计抗拔力与地层摩阻力。因此,锚杆的抗拔力作用必须具备锚杆自身强度、锚固段砂浆与锚杆的握裹力、锚固段土层提供的摩阻力、锚杆灌浆工艺与质量、锚杆在土体中的稳定性,包括抗腐蚀耐久性等要求。当锚杆体在进入被节理分割的岩块时,必须穿越该岩块。
抗浮锚杆在岩土层埋深不深的条件下,具有一定的优势,但是在地层复杂、岩土层起伏变化大、土岩交互的复杂地质条件下,特别是一旦遇有较弱土层且地下水位较高的土层时,抗浮锚杆施工工艺条件和操作质量十分重要,这关系到抗浮锚杆能否有效地提供抗拔力,确保达到设计要求的抗拔力指标,是一个极大地考验。
锚杆能否发挥抗拔力作用,关键取决于锚杆体握裹力和土体形成的抗剪力。
锚杆施工工艺一般为制锚—测量定位—机械对中—钻孔—安放拉杆—制备浆料—压力灌浆—张拉锚固。
在上述工艺中,压力灌浆是锚杆施工中的一个重要工艺,压力灌浆的作用是形成锚固段,使锚杆锚固在土层中,压力灌浆有一次灌浆和二次灌浆两种,二次灌浆在锚杆施工中最为重要。
首先,应选择最佳水灰比,使水泥浆有足够的流动性,便于压力泵将其顺利压入钻孔,清除孔内残余水和泥浆。严格控制制浆过程,防止水灰比或高或低;
其次,掌握二次灌浆浆液的初凝时间,以便于成功形成锚固体的直径扩大,使锚杆固体与土体接触面扩散。由于压力灌浆的挤压作用,锚固体周边土体受到压缩,孔隙比减小,土体的内摩擦角提高了,增加了径向压应力,从而保证锚杆抗拔力。
再次,钢拉杆定位控制也很关键,无论是单根钢拉杆,还是钢铰束,应使用定位器,使拉杆在孔内位置居中,这时水泥结石体包裹才能均匀。