雜志名稱：建筑技術(shù)開發(fā)

刊登期號：2013年第10期
作者：李奇志,魏小強(qiáng),陳之

[摘  要] 隨著時代的進(jìn)步和社會土地資源的稀缺，城市建筑基坑和地下空間工程的建筑紅線外占地現(xiàn)象日益嚴(yán)重。而傳統(tǒng)錨桿施工時，因其長度過長穿透相鄰工地基坑施工造成的技術(shù)難題的現(xiàn)象也隨之增多，囊袋式擴(kuò)體錨桿因其錨桿長度短，受力機(jī)理好等優(yōu)點(diǎn)在超高層深基坑中的應(yīng)用，能更好的解決上述問題并減少未來城市建設(shè)發(fā)展的障礙與隱患，促進(jìn)社會和諧發(fā)展，它著重介紹囊袋式擴(kuò)體錨桿在超高層深基坑中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] 囊袋式擴(kuò)體錨桿；超高層深基坑；施工

Application Of Bag Type Expansion Body Anchor In Deep Foundation Pit 0f High-rise Building

Li Qizhi，Wei Xiaoqiang，Chen Zhi

（Shenzhen Brand of China Construction Second Engeneering Bureau Ltd.,Shenzhen,Guangdong 51800,China）

Abstracts:With the progress of the times and society and the increasing scarcity of land resources,The land occupation of underground Construction outside building red line is becoming more and more seriously. Because of the long length of the traditional anchor, the difficulty is more and more increasing during anchor construction in foundation pits-intensive area.Taking the advantages of the much shorter length and better stress mechanism, bag type expansion body anchor is used more and more common in deep foundation pit of the high-rise building to better resolve the construction problems in foundation pits-intensive area.This article focuses on introducing the application ofBag typeexpansion body anchor in deep foundation pit of high-rise building.

Keywords:Bag type Expansion Body Anchor; Deep Foundation Pit；High-rise building; Construction

1、工程概況及整體思路

       中國儲能大廈場地基坑位于深圳市南山區(qū)科技園南區(qū)，科苑南路西側(cè)，深南大道南側(cè)，場地西側(cè)緊鄰地鐵羅寶線，總建筑面積140632平方米，地下室部分35700平方米，地下4層，地上61層，總建筑高度為333.3米，基坑設(shè)計開挖深度為17.5m～20.5m，基坑坑中坑開挖深度為2.0m～4.0m，即本基坑最大開挖深度為24.5m。

       本項目施工場地三面環(huán)繞馬路，又緊鄰兩家高層施工項目，場地北側(cè)與地鐵科技大廈項目僅一路之隔，場地西側(cè)與深投控超高層公寓項目共用一邊建筑用地紅線，若基坑支護(hù)工程支護(hù)方式采用傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨桿施工，將會面臨預(yù)應(yīng)力錨桿與西側(cè)工地工程樁樁位沖突、與北側(cè)工地錨桿沖突等技術(shù)難題。由于囊袋式擴(kuò)體錨桿其錨桿長度短，受力機(jī)理好等優(yōu)點(diǎn)，本基坑支護(hù)工程支護(hù)方式采用囊袋式擴(kuò)體錨桿。

圖1 工程效果圖

Fig. 1 engineering effect picture

2、囊袋式擴(kuò)體錨桿與普通錨桿的對比

       囊袋式擴(kuò)體錨桿與普通錨桿的對比特點(diǎn)

      （1）與傳統(tǒng)錨桿相比，將錨桿錨固段和自由段完全區(qū)別，錨桿結(jié)構(gòu)傳力體系和承載機(jī)理簡單明確，單錨錨固力的計算值和工作荷載的確定更加準(zhǔn)確。

      （2）與傳統(tǒng)錨桿相比，錨固段長度和錨桿桿體長度大大縮短（錨固段一般可縮短至傳統(tǒng)錨桿的1/4），減少施工材料和設(shè)備的損耗，具有較高的經(jīng)濟(jì)性；與現(xiàn)有的一些土層擴(kuò)體錨桿相比，錨固段錨筋完全居中，傳力及受力機(jī)理更加具有優(yōu)勢。

      （3）能夠與高壓噴射注漿或機(jī)械式擴(kuò)孔技術(shù)等多種施工輔助工法相結(jié)合，從而適應(yīng)更廣泛、更復(fù)雜的地質(zhì)條件，并提高錨固體系的承載和變形性能。

      （4）可配合加裝可移除式錨索機(jī)構(gòu)以及各種防腐結(jié)構(gòu)，使得擴(kuò)體錨桿的環(huán)保性和技術(shù)先進(jìn)性大大提高。

      （5）在抗拔和抗浮錨固中也具有優(yōu)異的工程性能。

圖2 囊袋式擴(kuò)體錨桿與傳統(tǒng)錨桿承載性能的對比曲線

Fig.2 Bearing contrast curve properties ofBag type expansion body anchorand traditional bolt body

3、囊袋式擴(kuò)體錨桿原理

       囊袋式擴(kuò)體錨桿的基本結(jié)構(gòu)是由無粘結(jié)線材構(gòu)成的自由段和帶有囊式膨脹擠擴(kuò)體的端承錨固段組成，其各組成部分見圖3。

圖3 囊?guī)綌U(kuò)錨桿單錨承載結(jié)構(gòu)圖

Fig. 3Bag type expansion body single anchor bearing structure diagram

       在將裝配式擴(kuò)體錨索置入鉆孔中的預(yù)設(shè)位置后，通過預(yù)設(shè)的分離式注漿管，向裝配式擠擴(kuò)體內(nèi)注入一定配比的水泥漿液；隨著漿體的注入，鉆孔內(nèi)的囊式膨脹擠擴(kuò)體逐漸向預(yù)設(shè)的形狀膨脹，同時，囊體周圍土體和漿液逐漸被壓密；伴隨膨脹壓力的提高，土體擠密區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，最終預(yù)估擠密區(qū)的影響范圍可以達(dá)到囊體膨脹后直徑的兩倍范圍。在經(jīng)過擠密后，根據(jù)土體的密度—有效應(yīng)力—抗剪強(qiáng)度的對應(yīng)原則，囊體周圍土體的強(qiáng)度提高，從而在膨脹水泥漿擠擴(kuò)體的端承效應(yīng)下，大大提高單根錨桿的極限承載力。傳統(tǒng)錨桿依靠錨固段與周圍土體的粘結(jié)力和摩擦效應(yīng)來傳力荷載，所以錨固力的大小取決于有效錨固段的長度；而承壓型囊式擴(kuò)體錨桿主要依靠膨脹擠擴(kuò)體的端壓作用承載，錨固力的大小主要取決于膨脹擠擴(kuò)體的端頭承載面積，所以膨脹擠擴(kuò)體的長度只需滿足能夠?qū)ν馏w有效擠密的要求即可，錨固段的長度可以盡量的縮短。

4、施工工藝及控制要點(diǎn)

表1 施工工藝流程

Table 1 Construction process

4.1 施工前準(zhǔn)備

      施工前選取3根囊袋擴(kuò)體錨桿進(jìn)行試驗，確定該地區(qū)地層囊袋擴(kuò)體錨桿的極限抗拔力，了解錨桿抵抗破壞和承受荷載后的力學(xué)狀態(tài)，為錨桿結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整和錨桿施工提供可靠依據(jù)，并考核施工工藝及設(shè)備的適應(yīng)性，選擇最優(yōu)的施工方案。

4.2 測量定位控制

      為確定錨桿之間的定位誤差和高程誤差，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖放出每根錨桿的具體位置。首先對所有錨桿進(jìn)行編號；其次利用已知點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)網(wǎng)格計算出各個孔位在施工坐標(biāo)中的理論坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)編輯且上載到全站儀中；最后利用已知控制點(diǎn)設(shè)站、定向，用全站儀根據(jù)理論坐標(biāo)逐一放樣，定位點(diǎn)即為孔位。在定位的同時測量該點(diǎn)的地面高程，計算出鉆孔深度。控制各錨桿的定位誤差在20mm 以內(nèi)，高程誤差在10mm 以內(nèi)。對特殊情況，經(jīng)設(shè)計單位與甲方同意后可適當(dāng)移位。

4.3 下鉆成孔

      采用D73鉆桿進(jìn)行成孔（在砂層中為防止塌孔，采用等同擴(kuò)體錨桿直徑的168套管跟進(jìn)），壓水鉆進(jìn)的方法鉆孔，鉆進(jìn)時壓力水從鉆管流向孔底，在一定水頭壓力下，水流攜帶鉆削下來的渣土屑排出孔外，鉆進(jìn)時要不斷供水沖洗，包括接長鉆管和暫時停機(jī)，而且要始終保持孔口水位，待鉆進(jìn)至設(shè)計擴(kuò)體段起始位置時，鉆機(jī)原位旋轉(zhuǎn)，并壓水沖洗殘留在孔內(nèi)的土屑，直到流出的水不再渾濁為止。此時，拔出鉆管，安裝機(jī)械三臂擴(kuò)孔器。

4.4 機(jī)械擴(kuò)孔

      安裝機(jī)械三臂擴(kuò)孔器，鉆管跟進(jìn)至擴(kuò)孔起始位置，采用測量孔外鉆桿長度來推算擴(kuò)孔長度，當(dāng)擴(kuò)孔長度達(dá)到設(shè)計要求后，反復(fù)水壓沖洗鉆孔。

      注意事項：

      ——施工前要熟悉機(jī)械三臂擴(kuò)孔器的施工要領(lǐng)，鉆桿轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)速度、壓入水壓等施工參數(shù)，確保擴(kuò)孔直徑滿足設(shè)計要求。

      ——擴(kuò)孔完成后，應(yīng)輕拉慢提，確定擴(kuò)孔臂完全閉合后，提出鉆管進(jìn)行下一步作業(yè)，不能生拉硬拽，若擴(kuò)孔器退出不順利，應(yīng)反復(fù)用水沖洗。

4.5 孔內(nèi)注漿置換渣土

      擴(kuò)孔工作完成后，用高壓注漿管插入擴(kuò)孔段底部注入水灰比0.5的漿體，置換內(nèi)部沉渣使之泛出孔口，待孔口翻漿，拔出注漿管。

4.6 擴(kuò)體錨桿制作和安放（下錨）

       1）現(xiàn)場擴(kuò)體錨桿制作：

       首先在平整硬化好的場地上用電動切割機(jī)切割φ15.2mm1860級鋼絞線，下料長度誤差ΔL=+0～+50mm。然后，將切割好的鋼絞線，穿過擴(kuò)體錨桿囊袋的預(yù)留孔，在囊袋的鋼絞線固定端，由經(jīng)過專門培訓(xùn)的工人和專用設(shè)備在鋼絞線此端安裝P型錨頭。隨后，對安裝好壓力型錨頭的這組鋼絞線，采用配套多孔壓板固定在擴(kuò)體囊袋上，在外部套緊與之配套的鋼護(hù)套，并采用點(diǎn)焊方式與囊袋連接。接著，用早強(qiáng)型無收縮灌漿料（或不沁水無收縮純水泥漿）來填充擴(kuò)套內(nèi)部空隙，從而達(dá)到對壓力型錨頭的防護(hù)。最后，以1.5m的間隔在鋼絞線上安裝對中支座。

       注意：P型錨作為一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線的固定裝置，因其加工設(shè)備便宜、操作簡單，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，綜合造價低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。

       P型錨制作工藝：鋼絞線端頭用磨光機(jī)磨去毛刺→安裝P型錨板→套入鋼絲襯套→套入擠壓套→開動油泵擠壓。

      2）擴(kuò)體錨桿的安放（下錨）

      安裝帶有快速接頭的注漿鋼管，并通過對中支架綁扎鋼絞線和注漿管，人工將錨索置入錨孔內(nèi)的預(yù)設(shè)位置

 4.7 囊袋內(nèi)灌注水泥漿

       連接注漿外管進(jìn)行囊體的膨脹注漿，漿體水灰比控制在0.35-0.45，為了保證囊袋注漿飽滿，控制泌水性，依據(jù)現(xiàn)場試驗需添加減水劑和保水劑，添加比例為：水泥：水：減水劑：保水劑=1:0.4:0.01：0.0002，水泥漿的流動度控制在200～220mm，灌注體積控制在0.2m³。

4.8 囊袋頂部補(bǔ)漿

      擰下注漿鋼管后上提100-200mm，開動中壓泵進(jìn)行補(bǔ)漿直至孔口返漿變色，補(bǔ)漿完成后除去快速接頭后面的注漿外管，將注漿鋼管全部提出沖洗，接著對孔口進(jìn)行填土保護(hù)，完成一根擴(kuò)體錨索施工。

4.9 錨固段二次壓力注漿

      二次壓力注漿在錨桿囊袋頂部補(bǔ)漿結(jié)束1小時以后進(jìn)行。注漿壓力控制在2.5MPa左右，漿體水灰比控制在0.50，補(bǔ)漿完畢后立即拔出注漿管

4.10 冠梁腰梁施工

      根據(jù)設(shè)計圖紙、設(shè)計說明及相關(guān)規(guī)范等要求進(jìn)行施工。

4.11 錨桿張拉鎖定

      待基礎(chǔ)梁做好并達(dá)到75%以上強(qiáng)度時，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉。張拉按20%設(shè)計張拉荷載對其預(yù)張拉1-2次，以使各部分接觸緊密、鋼絞線平直。正式張拉至設(shè)計荷載的105%-110%后，再按規(guī)定值鎖定。

5、社會和經(jīng)濟(jì)效益分析

      與傳統(tǒng)錨桿施工相比，承壓式擴(kuò)體式錨桿的施工以下社會效益和經(jīng)濟(jì)效益

5.1 社會效益

     1） 推動建筑施工環(huán)保，減少廢漿液和渣土排放；

      2）消除深基坑和地下空間工程的建筑紅線外占地，減少未來城市建設(shè)發(fā)展的障礙與隱患，促進(jìn)社會和諧發(fā)展。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

      1）能夠在較為廣闊的地域和工程項目中部分替代目前使用量極大的傳統(tǒng)錨桿；

      2）基于技術(shù)優(yōu)勢可獲得更高的單錨承載力、更好的防腐性能；

      3）由于材料省、工期短、承載力高，能夠降低工程成本，其直接成本可以比傳統(tǒng)錨桿減少10%-15%。

6、結(jié)束語

      本文從囊袋擴(kuò)體錨桿與傳統(tǒng)錨桿的比較、原理分析、施工工藝、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面詳細(xì)的介紹了囊袋擴(kuò)體錨桿在超高層深基坑中的應(yīng)用，并對需要注意的事項進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。整個方案經(jīng)濟(jì)可行，為超高層深基坑錨桿施工提供了一條新的施工思路，值得類似工程學(xué)習(xí)與借鑒。

參考文獻(xiàn)

      [1] 中冶集團(tuán)建筑研究總院. CECS 22：2005. 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程［S］. 北京:中國計劃出版社，2005.

      Building Research Institute of China Metallurgical Group.CECS 22: 2005. Technical specification for ground anchors[S].Beijing:China Planning Press,2005.

      [2] 建筑施工手冊(第五版)［M］. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.12

      Building construction manual (4th edition) ［M］. Beijing: China Building Industry Press，2011.12. ( in Chinese)

      [3] 冶金部建筑研究總院. GB 50086—2001.錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］. 北京:中華人民共和國建設(shè)部，2001.10.

      Building Research Institute of Ministry of metallurgical industry. GB 50086—2001.Specifications for bolt-shotcrete support[S].Beijing: Ministry of construction of the people's Republic of China,2001.10.

      [4] 重慶市建設(shè)委員會. GB 50330—2002. 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］ 北京:中華人民共和國建設(shè)部，2002.8.

      Chongqing Municipal Commission of Urban-Rural Development.GB50330-2002. Technical code for building slope engineering[S].Beijing: Beijing: Ministry of construction of the people's Republic of China,2002.8.

      [5] 深圳鉅聯(lián)錨桿技術(shù)有限公司、標(biāo)力建設(shè)集團(tuán)有限公司. JGJ/T 282—2012.高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程［S］. 北京: 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.5.

      Shenzhen Julian Anchor Technology CO.LTD、Biaoli Construction Group.JGJ/T 282-2012.Technical specification for underreamed anchor by jet grouting[S].Beijing: Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China.

      [6] 中國建筑科學(xué)研究院. JGJ 85—2002. 預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］. 北京: 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2010.10.

      China Academy of Building Research.JGJ85-2002.Technical specification for application of anchorage,grip and coupler for prestressing tendons[S].Beijing:Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China.

      [7] 程良奎.基坑錨桿支護(hù)的新進(jìn)展[J].建筑技術(shù).1998 (增刊)

      Cheng liangkui. New progress of Deep foundation pit anchor[J].Publishing House of Architecture Technology Journal.1998(supplement)

       [8] 程良奎.巖土錨固研究與新進(jìn)展[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報.2005(21)

      Cheng liangkui.Research and new progress of Geotechnical[J].Chinese Journal of rock mechanics and engineering.