地下室底板抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工研究

張力

城市的快速發(fā)展使城市用地日益緊張，因此，提高城市土地利用率尤為重要。在城市中建設(shè)建筑工程時(shí)，不僅要適當(dāng)提高建筑工程高度，而且還要適當(dāng)開放地下空間，需要注意的是，在一些地下水含量豐富的地方，帶有地下室的高層建筑，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高層建筑物荷載無法抵抗地下室承受的浮力，或者出現(xiàn)地下室局部受力單位垂直荷載無法抵抗浮力而開裂、凸起、傾斜、錯(cuò)位、斷裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全，針對這一情況，必須采取抗浮加固技術(shù)進(jìn)行處理。本文依據(jù)工程實(shí)例，針對抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容進(jìn)行探究，希望文中內(nèi)容對相關(guān)從業(yè)人員有所啟發(fā)，并對建筑行業(yè)發(fā)展有所幫助。

一、工程概況

本項(xiàng)目主要由門診樓、醫(yī)技樓、住院樓、污水處理站、垃圾收集站、門衛(wèi)室等建筑組成，通過對整個(gè)建筑工程的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，除了住院樓為超過 24m 的高層外，其余建筑都是多層公共建筑；總體為組團(tuán)式群體性建筑，各個(gè)樓棟獨(dú)立為一個(gè)建筑單元，依次緊靠相連但設(shè)抗震縫隔開。項(xiàng)目一期總建筑面積為73755 ㎡，其中地上建筑面積：54846.38 ㎡、地下建筑面積：18908.62 ㎡，門診樓室內(nèi)±0.000、醫(yī)技樓室內(nèi)±0.000、住院樓室內(nèi)±0.000，均相當(dāng)于1985國家高程基準(zhǔn)高程 154.450m。 門急診綜合樓地上建筑面積：17179.09 ㎡、基底面積：5509.98㎡、地上5層、地下1層、建筑高度：23.10m；醫(yī)技樓地上建筑面積：10666.49 ㎡、基底面積：2274.65㎡、地上5層、地下1層、建筑高度：23.10m；住院樓地上建筑面積：27813.12㎡、基底面積：439.61 ㎡、地上17層、地下1層、建筑高度：69.60m。建筑地下室采用獨(dú)立基礎(chǔ)及局部筏板基礎(chǔ)，住院樓采用旋挖樁基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級甲級，地下室部分為人防地下室。

建筑工程的北側(cè)為水塘，西層為預(yù)留發(fā)展用地，而建筑工程的地下室南側(cè)和東側(cè)都為市政道路，通過對該區(qū)域市政工程的具體情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，市政道路所在區(qū)域內(nèi)分布著大量管線，建設(shè)的地下室與南側(cè)與市政公路相距約25m，與東側(cè)市政路相距17～27m距離，而且周圍存在居民區(qū)，具體施工作業(yè)開展時(shí)，為了保證后續(xù)施工順利進(jìn)行，提高工程最終質(zhì)量，開展施工前，必須要考慮施工現(xiàn)場周圍環(huán)境，保證后續(xù)施工順利進(jìn)行，提高工程竣工后的質(zhì)量。

在抗浮設(shè)計(jì)過程中往往容易出現(xiàn)抗浮設(shè)防水位選取不恰當(dāng)，或者在不了解抗浮檢測試驗(yàn)情況下開展設(shè)計(jì)作業(yè)，這容易產(chǎn)生非常嚴(yán)重的隱患。在一定的地下水壓力差作用下，建筑物基礎(chǔ)底板往往受到基底下游水深產(chǎn)生的上浮力和上、下游水頭差產(chǎn)生的滲流壓力的綜合作用，地下水水位應(yīng)選擇靜水水位。地震作用也可能導(dǎo)致砂土液化現(xiàn)象，這種砂土瞬間喪失強(qiáng)度和支撐力并與水混合形成高密度液態(tài)流體，也會(huì)使地下水的浮力倍增。

在設(shè)計(jì)上需要考慮多種因素可能帶來的不良影響。抗浮錨索對基礎(chǔ)底板的作用比較均勻，造價(jià)相對較低，工藝難度不大，工期短，提高了地基土的密實(shí)度。國內(nèi)外許多項(xiàng)目優(yōu)先選用抗浮錨索。本工程使用了前期井點(diǎn)降水、坡頂截水、排水加抗浮錨索組合化解地下水的浮力給建筑物帶來的影響。為了避免發(fā)生群錨效應(yīng)，錨索間距設(shè)計(jì)不宜過密。

本工程采用有限元計(jì)算方法，利用有限元計(jì)算模擬基礎(chǔ)、錨索和地基在上部荷載和地下水浮力共同作用下的受力情況，細(xì)化錨索部分，減少不必要浪費(fèi)，降低安全隱患。

本次工程的抗浮錨索設(shè)計(jì)如下：

（1）鋼絞線采用 S15.2。

（2）水泥漿強(qiáng)度等級為 M30，普通鋼筋采用 HRB400 螺紋鋼筋，墊板采用 250mm×250 mm×25mm的Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索自由段外套塑料波紋管，內(nèi)填充防腐油脂并密封，外灌注M30水泥漿。錨孔在地下室底板墊層面用防水油膏封堵后安裝遇水膨脹止水條。

（4）錨索張拉在錨固體強(qiáng)度大于 20MPa。

二、地下水對地下室底板的危害與施工準(zhǔn)備

1.地下水對地下室底板的危害

（1）導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，外防水層由于拉斷裂作用影響，導(dǎo)致柔性防水層被破壞。

（2）在地下水浮力作用影響，致使地下室底板混凝土出現(xiàn)裂縫，發(fā)生漏水現(xiàn)象。

（3）地下水底板浮力超過底板自身重量，地下室底板發(fā)生變形；地下室底板剛度不足，底板局部發(fā)生彎曲。

2.施工技術(shù)準(zhǔn)備

具體施工開展前，為了確保后續(xù)施工順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)以下幾方面入手，做好施工技術(shù)準(zhǔn)備：

（1）相應(yīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須詳細(xì)審閱施工圖紙，依據(jù)施工圖紙中的內(nèi)容，建筑工程具體情況，最終編制出一套與實(shí)際情況相符，且符合施工要求施工方案。

（2）施工作業(yè)是一項(xiàng)對技術(shù)和安全要求較高的工作，技術(shù)人員開展施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好施工安全、技術(shù)交底工作，對于安全施工方案要加以明確。

（3）施工作業(yè)正式開展前，需要進(jìn)行試施工，而且要開展抗拔試驗(yàn)，從而明確制定的施工方案是否可行，一般來說，開展抗拔試驗(yàn)時(shí)，錨索試驗(yàn)點(diǎn)不得少數(shù)3根，抗拔實(shí)驗(yàn)值應(yīng)當(dāng)取抗拔承載力特質(zhì)值的2倍進(jìn)行試驗(yàn)，完成試驗(yàn)作業(yè)后，需要提供相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果，以供后續(xù)設(shè)計(jì)復(fù)核。

3.施工現(xiàn)場準(zhǔn)備作業(yè)

為了確保施工進(jìn)度，抗浮錨索施工應(yīng)當(dāng)從廣場地下室東側(cè)部分開展，依次從廣場、門診樓、醫(yī)技樓、住院樓的順序進(jìn)行，墊層施工結(jié)束后，需要檢查墊層混凝土強(qiáng)度，通過檢查確定混凝土墊層強(qiáng)度超過5MPa后，開展該部抗浮施工作業(yè)，同時(shí)，要同步在下一區(qū)域開展基礎(chǔ)墊層、土石方施工作業(yè)，形成流水段施工。

三、建筑工程中的抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工要求

針對本次建筑工程來說，依據(jù)建筑工程具體規(guī)模，以及工程所在區(qū)域情況，最終確定抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工作業(yè)開展應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：

（1）針對本建筑工程建設(shè)中的預(yù)應(yīng)力錨索來說，為了保證施工順利進(jìn)行，避免發(fā)生安全事故，需要采用S15.2的鋼絞線，鋼絞線極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fptk=1320MPa。

（2）對于施工作業(yè)采用的水泥來說，為了確保其質(zhì)量和強(qiáng)度都能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，采用的水泥強(qiáng)度等級為M30，普通鋼筋則采用的為HRB400螺紋鋼筋，而對于施工采用的鋼板，避免其出現(xiàn)質(zhì)量問題，采用Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索自由段外套塑料波紋管，采用防腐油脂對其內(nèi)部進(jìn)行填充，完成填充作業(yè)后，做好密封作業(yè)，施工期間采用M30水泥漿進(jìn)行外灌注。

（4）錨索MS1鉆孔直徑為φ200，同時(shí)，在其內(nèi)部放置4S15.2預(yù)應(yīng)力鋼絞線，將φ50塑料波紋管套在錨索自由端。對于施工現(xiàn)場的預(yù)應(yīng)力錨索，在施工開展時(shí)，為了提高工程質(zhì)量，要開展二次注漿作業(yè)，采用的水泥漿的水灰比在0.45～0.5之間，一次常壓注漿時(shí)，壓力控制在0.3～0.5MPa。二次高壓注漿作業(yè)時(shí)采用的水泥漿的水灰比在0.45～0.55之間，注漿時(shí)應(yīng)當(dāng)將壓力控制2.5～3.0MPa 之間，具體注漿時(shí)間，可以依據(jù)注漿工藝試驗(yàn)進(jìn)行確定，或在一次注漿錨固達(dá)到5MPa后開展。

（5）當(dāng)錨固體強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且超過20MPa后，開展錨索張拉作業(yè)，進(jìn)行錨索張拉時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免相近錨索相互影響；張拉錨索達(dá)到預(yù)應(yīng)力值后，應(yīng)當(dāng)持荷180s后鎖定。正式試?yán)鳂I(yè)開展前，施工人員需利用采10%預(yù)拉力進(jìn)行錨索預(yù)拉。

（6）由于終孔時(shí)孔有沉渣，因此，錨索鉆孔深度應(yīng)當(dāng)超過設(shè)計(jì)孔深5.0cm，本建筑工程一共設(shè)計(jì)錨索798根。

四、具體施工方法與工藝要求

1.放線定位

（1）放線定孔位需依據(jù)的施工孔位平面布置圖放線進(jìn)行，在這一過程中需做好標(biāo)記與預(yù)檢工作。

（2）控制好樁位誤差，不得超出規(guī)范要求。

2.鉆孔作業(yè)

（1）錨孔孔徑200mm，孔徑偏差需控制在2cm以內(nèi)，因?yàn)榻K孔時(shí)孔內(nèi)存在沉渣，錨索鉆孔與設(shè)計(jì)孔深相比，應(yīng)當(dāng)深5.0cm。

（2）嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖要求開展鉆孔作業(yè)，控制好鉆孔孔徑、位置、方向、長度等各項(xiàng)內(nèi)容，鉆孔應(yīng)當(dāng)保持直線，設(shè)定鉆孔方位。

（3）掌握錨孔中心度，避免施工中錨孔出現(xiàn)偏斜，一旦發(fā)生跑斜現(xiàn)象，需立即采取措施，重新成孔。若土層不穩(wěn)定，需采用套管護(hù)壁鉆孔。

3.洗孔作業(yè)

錨孔成孔后，利用空壓機(jī)連接洗井管置入孔內(nèi)，多次沖洗，并且在這一期間需不斷補(bǔ)充，直到沉渣不超過5.0cm，泥漿比重不大于1.05為止。

維護(hù)好孔口，避免泥漿進(jìn)入孔內(nèi)，影響施工。

4.制作錨索，孔內(nèi)安裝

（1）采用4 根 S15.2 極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa鋼絞線作為錨索，切斷后的鋼絞線須捆扎牢固，同一孔的鋼絞線必須等長。

（2）定中心支架安裝需依據(jù)錨索間距1.5m進(jìn)行。確保采用的鋼絞線保持平行，確保錨索在錨孔中心區(qū)域。

（3）采用錐形防護(hù)裝置保護(hù)錨索底端，確保錨索底部不會(huì)被破壞，孔壁不會(huì)被錨索破壞。

（4）同步安裝注漿管與鋼絞線作業(yè)，安裝的注漿管內(nèi)徑2.0cm，長度與鋼絞線相比應(yīng)當(dāng)超出約2.0m。

（5）采取人工方式安放鋼絞線，若情況特殊無法直接采取人工方式安放，需借助手動(dòng)葫蘆開展下放作業(yè)，注漿管要插入距孔底30～50cm處。

（6）組裝錨索需嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)與規(guī)范開展。

5.注漿作業(yè)

本次建筑工程中的抗浮錨索工程采用二次注漿工藝，采取一次常壓注漿和二次高壓注漿。

（1）一次常壓注漿與二次高壓注漿作業(yè)都采用0.45～0.5水灰比的水泥漿，P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，前者采用 0.3～0.5MPa壓力，后者采用 2.5～3.0MPa。

（2）施工中采用的水泥必須攪拌均勻，而且要具有低泌漿性、可靠性。

（3）注漿前，應(yīng)先疏通管路，采用常壓泵送方法注漿，注漿前不得拔出導(dǎo)管。灌注漿液要由上向下進(jìn)行，灌注必須保持連續(xù)，不得發(fā)生中斷，保證孔內(nèi)氣體、水都可以被順利排出。

（4）施工中采用的注漿設(shè)備，應(yīng)當(dāng)以可以產(chǎn)生施工作業(yè)需要的額定壓力和生產(chǎn)能力為基礎(chǔ)要求。

（5）充分?jǐn)嚢枳{漿液，攪拌后的漿液需保持均勻，一邊攪拌一邊應(yīng)用，漿液需要在初凝前全部用完，并且在施工期間要做好控制，以免雜物、石塊混入漿液，影響漿液質(zhì)量。

（6）孔內(nèi)素漿初凝后，啟動(dòng)注漿泵，利用清水完成對孔內(nèi)泥漿的清洗，然后開展注漿作業(yè)，直到孔內(nèi)漿液飽滿后，結(jié)束注漿作業(yè)。錨孔內(nèi)的水泥漿在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不得對錨索移動(dòng)。

6.張拉與鎖定

（1）清理錨頭，完成清理作業(yè)后，安裝錨頭裝置。

（2）錨索張拉依據(jù)建筑工程中的抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工要求中的要求進(jìn)行。

（3）錨座承壓面必須保持平整，而且需要與錨索軸線保持垂直，這是保證施工順利開展與工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

（4）張拉錨索前，要標(biāo)定施工作業(yè)中采用的張拉設(shè)備。

（5）錨索張拉作業(yè)應(yīng)當(dāng)分兩次開展，第一次張拉作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將張拉值控制在總張拉值的10%～20%之間。第二次張拉作業(yè)要在每根錨索完成第一次張拉后才能開展。

7.封錨作業(yè)

對于施工中多余鋼絞線，施工人員可以采用砂輪進(jìn)行切割，在錨具外應(yīng)當(dāng)預(yù)留10cm，同時(shí)，要采用保護(hù)套加涂抹黃油方式實(shí)現(xiàn)對外漏鋼絞線的保護(hù)。封閉錨頭作業(yè)應(yīng)當(dāng)采用C40混凝土進(jìn)行，為了做好封閉錨頭作業(yè)，需要將混凝土厚度控制在10cm以上。

8.防水與防腐

做好錨樁頭清理作業(yè)，同時(shí)與建筑工程基礎(chǔ)防水施工作業(yè)一同開展抗浮錨索防水作業(yè)。

采用防腐樹脂保護(hù)錨頭外漏鋼絞線，而且要封閉砂漿，采取涂刷防銹漆方式處理承壓板，從而達(dá)到防腐目的。

五、結(jié)語

總而言之，地下室底板抗浮錨索設(shè)計(jì)與施工是一項(xiàng)對技術(shù)要求較高的工作，而且具體施工情況會(huì)對地下室以及建筑工程質(zhì)量造成直接影響，因此，實(shí)際施工中，要加強(qiáng)對技術(shù)的分析，不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。