抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系及其施工工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系及其施工工藝，所述抗浮體系包括抗浮水泥土樁和嵌固于該抗浮水泥土樁內的抗浮錨桿，抗浮水泥土樁的頂端與地下室底板下表面觸接；抗浮錨桿包括錨索、錨頭和錨具，錨頭設于抗浮水泥土樁內，錨索穿過水泥土樁伸至埋置于地下室底板中的錨固孔內，張拉錨索，灌漿固定錨具。本發明充分發揮了抗浮水泥土樁和抗拔錨桿二者的優勢，樁錨合一，共同工作，適用于各類軟弱土層的抗浮錨桿施工，提高錨桿抗拔力，防止孔壁坍塌并提高地下室底板與錨桿連接節點的抗滲性能，拓展了抗浮錨桿在高水位環境下的軟弱土層使用范圍，施工便捷，可以廣泛使用于各類地下結構的抗浮處理。
【專利說明】抗浮水泥土粧和抗浮錨桿相結合的抗浮體系及其施工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種巖土工程地下結構抗浮施工技術，具體涉及一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系及其施工工藝。
【背景技術】
[0002]目前大中型城市為提高土地利用率，開始大規模開發利用地下空間，地下多層大型地下室、地下人防工程以及地鐵、地下公共管網等，這些都對于地下結構的抗浮性能提出了更高的要求。由于地下水浮力作用或抗浮措施不當而造成地下工程的破壞，有的導致地下室底板隆起破壞；甚至導致地下建筑物被整體浮起破壞等。
[0003]當地下室的埋深超過地下水位時，將在結構物基礎底面出現浮力，隨著埋深的增加，地下建筑物的抗浮問題也就越來越突出。
[0004]地下結構排開地下水所產生的浮力一般可以由結構自重以及抗浮體系產生的抗力來平衡。目前，在工程中采用的抗浮方法有抗浮樁法和抗浮錨桿法。
[0005]抗浮樁技術是通過樁身與周圍土體產生的摩阻力抵消地下水對地下結構產生的上浮力。對抗浮樁的要求主要集中在以下兩點:(I)如何提高抗浮樁的抗浮力和降低工程造價；(2)抗浮樁體的耐久性問題如何解決？傳統的鋼筋混凝土樁(包括鉆孔灌注樁和預制樁)，均為承壓樁型，抗壓強度高，能起到很好的抗壓效果，但把鋼筋混凝土樁作為抗浮水泥土樁使用時，則暴露了鋼筋混凝土樁的諸多不足之處。混凝土的抗拉強度僅為抗壓強度的1/10到1/20，混凝土樁身在拉伸作用下會產生裂縫，隨著裂縫的逐步擴大，混凝土退出工作，全部拉力主要由鋼筋承受。混凝土的開裂必然會引起鋼筋受到地下水侵蝕，影響抗浮樁的耐久性；如果要控制裂縫的寬度，則需大幅提高其配筋率，必然導致工程造價的大幅提聞。
[0006]抗浮錨桿技術是通過錨桿和土層的摩阻力在平衡上浮力的。由于抗浮錨桿樁距小，樁位密，地下室基底反力明顯下降，底板厚度可以大幅減小，節省工程造價。同時，密集的錨桿提高了抗浮體系自身的安全系數，即使個別錨桿失效，不會對整體結構抗浮性能帶來不良影響。錨桿施工機械簡單，施工速度快，與其他抗浮體系比較，抗浮錨桿體系在使用性能、施工、造價及工期方面具有明顯優勢。
[0007]常規抗浮錨桿具有上述優點，但在實際工程應用中暴露了不少問題，具體如下:
[0008](I)常規錨桿抗拔力與錨桿錨固長度成正比，因此目前工程所用抗浮錨桿長度比較長。錨桿長度的增加，一方面增加了施工難度；另一方面增加了注漿難度，很難保證注漿質量。因此，能否在滿足抗浮力要求的前提下，盡可能地采用短錨桿來進行抗浮設計是目前錨桿抗浮基礎研究中的關鍵問題。針對上述問題，中國發明專利CN101736760B公開了一種預應力抗浮錨桿施工方法，該工藝采用短錨桿，但該發明中地下室底板向上拉動抗浮錨桿時，倒刺會對注漿體施加方向向外的徑向力，容易使注漿體開裂，鋼筋和倒刺極易受到地下水的侵蝕，影響錨桿的耐久性。
[0009](2)常規抗浮錨桿與地下室底板的接點也是防水的薄弱環節，在地下室底板澆筑后，垂直穿越地下室底板的抗浮錨桿會成為地下水滲漏的通道，如果抗浮錨桿和地下室底板連接節點的防水處理不當，在今后使用過程中地下水會沿錨桿向上侵入地下室，導致地下室滲漏和錨桿、錨具腐蝕等問題，影響地下結構的耐久性。
[0010](3)常規抗浮錨桿對于軟土土層和顆粒比較松散的亞粘土、砂性土等適用性較差，尤其在高地下水位環境下，由于上述土層顆粒比較松散，經常發生孔壁坍塌、錨頭變形、注漿量失控、錨索無法施放等問題，大大制約了抗浮錨桿體系在軟弱松散土層中的應用。
[0011]綜上所述，目前工程使用的常規抗浮樁和抗浮錨桿技術在結構可靠性、適用性、耐久性等方面存在明顯缺陷，地下工程抗浮領域亟待在常規抗浮體系基礎上研究優勢更加明顯的新型抗浮體系。
【發明內容】
[0012]本發明目的是彌補現行抗浮技術的不足，提供一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系及其施工工藝，利用抗浮水泥土樁作為抗浮錨桿的錨固區，錨固效果好，錨索與地下室底板之間形成可靠的連接節點，提高防滲性和耐久性。
[0013]本發明采用的技術方案是:一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，抗浮水泥土樁和設于該抗浮水泥土樁內的抗浮錨桿，所述抗浮水泥土樁的頂端與所述地下室底板的下表面觸接；
[0014]所述地下室底板上設有錨固孔；
[0015]所述抗浮錨桿包括錨索、分別連接于所述錨索兩端的錨頭和錨具，所述錨頭埋設于所述抗浮水泥土樁的底部，自抗浮水泥土樁頂端伸出的所述錨索連帶所述錨具伸至所述錨固孔內，灌漿錨固。
[0016]優選的，所述錨頭為預制鋼筋混凝土的錐形錨頭。
[0017]上述技術方案中，所述錨頭上連接有對中器，防止錨頭在水泥土樁體內的下壓過
程產生垂直偏位。
[0018]上述技術方案中，自所述抗浮水泥土樁頂端伸出的所述錨索的外側套裝有雙層防護套管，內層防護套管為錨索專用套管，外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3?5mm。
[0019]上述技術方案中，所述抗浮水泥土樁的原料由下述組分按重量比例組成:土料100份，水泥10?15份。
[0020]上述技術方案中，所述抗浮水泥土樁的養護齡期為50?60天。
[0021]本發明還提供一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系的施工工藝，包括如下步驟:
[0022](I)制備抗浮錨桿:按照設計圖紙預制鋼筋混凝土的錐形錨頭、錨索和錨具，將錨頭、錨索和錨具固定連接，并在錨索外側套裝雙層防護套管；
[0023]其中，內層防護套管為錨索專用套管，外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3?5mm。
[0024](2)在錨頭的外側固定對中器；
[0025](3)和料:將土料100份，水泥10?15份混合，攪拌均勻；
[0026](4)將步驟(3)中的混合料利用高壓旋噴或深層攪拌工藝形成抗浮水泥土樁；[0027]其中，所述抗浮水泥土樁的外徑為500?800mm。
[0028](5)按照設計深度，將抗浮錨桿的錨頭壓入抗浮水泥土樁中，通過與錨頭連接的對中器防止錨頭產生垂直偏位；
[0029](6)地下室底板施工，自抗浮水泥土樁頂端伸出的防護套管和錨索、錨具伸入地下室底板的錨固孔內；
[0030](7)待上部主體結構施工完畢，地下室墻板及頂板回填土結束，地下室底板沉降穩定后，張拉錨索，灌漿固定錨具；
[0031]其中，封錨灌漿漿料的水灰比為0.6: I?0.8: 1，注漿壓力為I?1.5MPa，注漿量以注漿口溢出漿料為準。
[0032](8)錨桿驗收檢測，按比例抽樣檢測單根錨索抗拉強度及極限位移量，完成抗浮體系的施工。
[0033]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
[0034](I)本發明利用抗浮水泥土樁作為抗浮錨桿的載體，抗浮錨桿、抗浮水泥土樁和樁周土三者共同工作，大直徑水泥土樁、大體積錨頭及高強度錨索確保抗浮錨桿受力后能夠提供較大的抗浮力。
[0035](2) “先樁后錨”的施工工藝可以有效防止地下水和軟弱土層的影響，錨頭、錨索下放過程中無需護壁，即使在高水位環境下的無粘性土中也沒有“塌孔”危險，確保了抗浮體系的施工質量。
[0036](3)預制鋼筋混凝土的錐形錨頭在水泥土樁成型后由鉆桿壓入，這種植入式的錨頭+錨索結構施放方便、垂直度好，本發明錨索比傳統錨索縮短1/2，施工速度快。
[0037](4)充分利用不同材料受力性能，發揮錨索高強鋼絞線的抗拉性能以及錨頭混凝土、樁身水泥土材料的抗壓性能。
[0038](5)抗浮水泥土樁構成抗浮錨桿的防水帷幕，抗浮錨桿和地下室底板連接節點的防滲性和耐久性得以明顯提高。
[0039](6)抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系充分發揮了抗浮水泥土樁和抗浮錨桿二者的優勢，“樁錨合一”。抗浮水泥土樁為錨桿提供抗浮所需的樁周摩擦阻力，為錨頭提供穩定的嵌固；抗浮錨桿則提供抗浮體系所需的抗拔力，受力合理，計算簡便，易于設置，工程造價低。
[0040](7)為提高抗浮錨桿的垂直度，在錐形錨頭壓入過程中使用對中器，對中器外徑比水泥土樁略小，焊接固定在錨頭上，對中器在抗浮錨桿的下壓過程可以保持錨頭在抗浮水泥土樁中心位置不偏移，確保后期張拉錨索的正常受力。
[0041 ] (8)本發明除可以在堅硬土層中使用外，也可以在淤泥質土、粉砂、粉土、粉質粘土等軟弱土層中使用，突破了抗浮錨桿在高水位情況下的各種松軟土層的使用禁區。錨桿施工及使用過程均不受地下水影響，拓寬了抗浮錨桿在不同地質土層中的適用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是本發明實施例一中抗浮錨桿與對中器連接后的結構示意圖；
[0043]圖2是圖1的俯視圖；
[0044]圖3是實施例一中抗浮水泥土樁的結構示意圖；[0045]圖4是抗浮錨桿被壓入抗浮水泥土樁內的示意圖；
[0046]圖5是實施例一的結構示意圖。
[0047]其中:1、錨索；2、鋼質圓環；3、對中器；4、錨頭；5、抗浮水泥土樁；6、鉆桿；7、地下
室底板；8、錨具；9、灌漿漿料。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
[0049]實施例一:圖5所示，一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，與地下室底板相結合，包括抗浮水泥土樁5和設于該抗浮水泥土樁5內的抗浮錨桿，所述抗浮水泥土樁5的頂端與所述地下室底板7的下表面觸接。
[0050]所述地下室底板7上設有錨固孔。
[0051]如圖1、圖2所示，所述抗浮錨桿包括錨索1、通過鋼質圓環2連接于錨索I下端的預制鋼筋混凝土的錐形錨頭4以及連接于錨索I上端的錨具8，所述錨頭4埋設于所述抗浮水泥土樁5的底部，所述錨索I的外側套裝有雙層防護套管，內層防護套管為錨索專用套管，外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3?5mm ο
[0052]自抗浮水泥土樁5頂端伸出的所述錨索I和雙層防護套管、連帶所述錨具8伸至所述地下室底板的錨固孔內，所述錨具8通過灌漿材料9錨固于所述錨固孔內，與建筑物的地下室底板固結。
[0053]所述錨頭4的外側連接有對中器3，防止錨頭4在水泥土樁體5內的下壓過程產生
垂直偏位。
[0054]本發明實施例一還提供一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系的施工工藝，包括如下步驟:
[0055](I)制備抗浮錨桿:按照設計圖紙預制鋼筋混凝土錐形錨頭、錨索和錨具，將錨頭、錨索和錨具固定連接，并在錨索外側全段套裝雙層防護套管；
[0056]其中，內層防護套管為錨索專用套管，保護錨索不受地下水侵蝕；外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3?5_。
[0057](2)在錨頭的外側固定對中器；
[0058](3)和料:將土料100份，水泥10?15份混合，攪拌均勻；
[0059](4)將步驟(3)中的混合料利用高壓旋噴或深層攪拌工藝形成圖3所示的抗浮水泥土樁；
[0060]其中，所述抗浮水泥土樁的外徑為500?800mm。
[0061](5)如圖4所示，按照設計深度，利用鉆桿6將抗浮錨桿的錨頭壓入抗浮水泥土樁中，通過與錨頭連接的對中器防止錨頭產生垂直偏位；
[0062](6)地下室底板施工，自抗浮水泥土樁頂端伸出的防護套管和錨索、錨具伸入地下室底板的錨固孔內；
[0063](7)待上部主體結構施工完畢，地下室墻板及頂板回填土結束，地下室底板沉降穩定后，張拉錨索，灌漿固定錨具；
[0064]其中，封錨灌漿漿料的水灰比為0.6: I?0.8: 1，注漿壓力為I?1.5MPa，注漿量以注漿口溢出漿料為準。
[0065](8)錨桿驗收檢測，按比例抽樣檢測單根錨索抗拉強度及極限位移量，完成抗浮體系的施工。
[0066]本發明利用抗浮水泥土樁作為抗浮錨桿的載體，抗浮錨桿、抗浮水泥土樁和樁周土三者共同工作，在抗浮錨桿受力后能夠提供較大的抗浮力。可以有效防止地下水作用和軟弱土層的影響，錨頭、錨索下放過程中無需護壁，即使在高水位環境下的無粘性土中也沒有“塌孔”危險，確保了抗浮錨桿的施工質量。抗浮水泥土樁構成抗浮錨桿的防水帷幕，抗浮錨桿和地下室底板連接節點的防滲性和耐久性得以明顯提高。因此，抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系充分發揮了抗浮水泥土樁和抗浮錨桿二者的優勢，抗浮水泥土樁提供抗浮體系所需的端阻力和摩擦力，抗浮錨桿則提供抗浮體系所需的抗拔力，受力合理，計算簡便，易于設置，工程造價低。
[0067]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本發明要求保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，與地下室底板相結合，其特征在于，包括抗浮水泥土樁和設于該抗浮水泥土樁內的抗浮錨桿，所述抗浮水泥土樁的頂端與所述地下室底板的下表面觸接；所述地下室底板上設有錨固孔；所述抗浮錨桿包括錨索、分別連接于所述錨索兩端的錨頭和錨具，所述錨頭埋設于所述抗浮水泥土樁的底部，自抗浮水泥土樁頂端伸出的所述錨索連帶所述錨具伸至所述錨固孔內，灌漿封錨。
2.根據權利要求1所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，其特征在于，所述錨頭為預制鋼筋混凝土的錐形錨頭。
3.根據權利要求1或2所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，其特征在于，所述錨頭上連接有對中器。
4.根據權利要求1所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，其特征在于，所述錨索的外側套裝有雙層防護套管，內層防護套管為錨索專用套管，外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3~5_。
5.根據權利要求1所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，其特征在于，所述抗浮水泥土樁的原料由下述組分按重量比例組成:土料100份，水泥10~15份。
6.根據權利要求1或5所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系，其特征在于，所述抗浮水泥土樁的養護齡期為50~60天。
7.如權利要求1~6中任一項所述的抗浮水泥土樁和抗浮錨桿相結合的抗浮體系的施工工藝，其特征在于，包括如下步驟:(1)制備抗浮錨桿:按照設計圖紙預制鋼筋混凝土錐形錨頭、錨索和錨具，將錨頭、錨索和錨具固定連接，并在錨索外側套裝雙層防護套管；(2)在錨頭的外側固定對中器；(3)和料:將土料100份、水泥10~15份混合，攪拌均勻；(4)將步驟(3)中的混合料利用高壓旋噴或深層攪拌工藝形成抗浮水泥土樁；(5)按照設計深度，將抗浮錨桿的錨頭壓入抗浮水泥土樁中，通過與錨頭連接的對中器防止錨頭在下壓過程產生垂直偏位；(6)地下室底板施工，自抗浮水泥土樁頂端伸出的防護套管和錨索、錨具伸入地下室底板的錨固孔內；(7)待上部主體結構施工完畢，地下室墻板及頂板回填土結束，地下室底板沉降穩定后，張拉錨索，灌漿固定錨具；(8)錨桿驗收檢測，按比例抽樣檢測單根錨索抗拉強度及極限位移量，完成抗浮體系的施工。
8.根據權利要求7所述的施工工藝，其特征在于，所述步驟(4)中，所述抗浮水泥土樁的外徑為500~800mm。
9.根據權利要求7所述的施工工藝，其特征在于，所述步驟(1)的雙層防護套管中，內層防護套管為錨索專用套管，外層防護套管為普通尼龍管，所述外層防護套管的內徑大于內層防護套管的外徑3~5mm。
10.根據權利要求7所述的施工工藝，其特征在于，所述步驟(7)中的封錨灌漿漿料的水灰比為0.6: I~0.8: 1，注漿壓力為I~1.5MPa，注漿量以注漿口溢出漿料為準 。
【文檔編號】E02D31/12GK103603379SQ201310643450
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】葛建, 於怡 申請人:葛建