扩大头抗浮锚杆桩在实际工程中的重要作用

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1、扩大头抗浮锚杆桩在实际工程中的重要作用本文以南京科举博物馆一期一区工程施工为例，介绍了软土地基 中扩大头抗浮锚杆桩在逆作法工程中的应用和施工技术要点。同时， 从技术数据、工期、经济效益等方面对比分析了扩大头拓展锚杆桩在 逆作法工程中的2 种施工方案。分析表明，扩大头锚杆桩在软土地基 条件下的逆作法工程中具有良好的施工和经济效果。南京科举博物馆工程位于夫子庙商业区中心地带，周边为密集的 商业街区及民宅。北侧距著名历史三名建筑“明远楼”仅8m,明远楼 周边有需重点保护古树;东恻为在建地铁3 号线。在周边环境保护要求 较苛刻及工期要求极佳极高的情况下,工程选择采用逆作法进行施工。工程核心建筑主要包括

2、中国科举博物馆、城市展场、文化娱乐配 套设施、状元楼前广场。其中科举博物馆主馆为该馆地下4 层,城市 展场为地下4 层,文化娱乐公共设施设施为地上3 层、地下4 层。工 程分为一区、二区，一区基坑面积约7270m2，周长约358m，地下室整 体而言深度为-20.7m，局部深坑为-26.5m，上部结构为3层钢结构， 本体区域地上部分为广场。由于建筑地下室结构及上部结构自重无法 与地下水产生的浮力相平衡，因此需要设置抗浮构件。本工程采用渔 庄扩大头锚杆桩作为抗浮构件，共计1003 根。目前在抗浮设计上通常采用的有自重抗浮、压力抗浮、基底配重 抗浮、钻孔灌注桩作为抗拔桩或抗浮锚杆桩。针对南京科举前述

3、博物 馆项目的实际情况，对抗浮锚杆及抗拔渔庄 2 种抗浮设计或进行比较2.1 锚杆桩抗浮设计本工程抗浮锚杆具有多重防腐增强型的扩体锚杆，有效长度 16.0m 扩体段3.0m,O800mm，非扩体段长13.0m,O180mm，锚杆杆体采用 10 40mm的PSB830级混凝土预应力预制用螺纹钢筋。依据苏JG/T033-2021高压喷射扩大头锚杆（索）技术规程相关 公式，可得扩大头前端土体对扩大头的抗力强度值:Pd=1185.93kPa, 则单根锚杆抗拔力极限值 Tuk=1221.30kN。2.2 钻孔灌注桩抗浮设计本工程门框桩采用01100mm的钻孔灌注桩，因此抗拔桩采用 01100mm进行考虑

4、;桩长为20m，桩基持力层为2泥质砂岩;依据土层 侧阻力、端的阻力计算单桩抗拔承载力。依据JGJ94-2021建筑桩基技术规范相关公式，可得单桩抗拔 力 Rtd=1464kN。通过对锚杆及灌注桩单桩设计值进行分析后可知，就南京科举博物馆项目而言，在该地质条件下，采用有效长度16.0m，扩体段长 3.0m,O800mm，非扩体段长13.0m,O180mm的扩大头锚杆桩提供的单 桩抗拔力为1221.30kN,而采用01100mm、桩长为20m的抗拔桩提供的 单桩抗拔力为1464kN。两者提供较为为客户提供相近的单桩抗拔力。扩大头锚杆工法的原理，是利用高压喷射流束在条例的位置定点 切割锚孔孔壁土体，

5、通过循环水或将所切割的土体颗粒排出，形成大 的空腔，然后注浆紧固充填形成锚杆扩大头。利用高强度精轧钢筋（钢 绞束）作为自由端，其上端与阁楼底板主筋连接，下端与扩大头（囊袋） 相连接。在扩大头囊体内及囊体外往入水泥浆，当达到强度后，锚杆 桩由其自由端摩卖压、扩大头段摩阻力和扩大头前端端阻力构成抗浮 力。3.1 施工流程场地平整f设备组装与调试f测量山皮与钻机定位f下钻成孔f 高压旋喷扩孔一锚杆安装装配多重防腐型扩体锚杆制作）一囊袋内灌 注水泥浆f锚孔内补浆f锚杆锁定f基础底板施工3.2 操作要点3.2.1 场地平整在挖土过程中采用挖机对开挖场地进行平整收底，在浇筑施工垫 层的同时有组织的设置泥浆

6、沟槽，满足旋喷钻机在组装、旋喷钻进及 行走移机等作业时对场地平整度的要求。3.2.2 设备组装与调试组装旋喷钻机，连接相关配套设备，并进行高压试喷。在旋喷钻 机进行高压试喷时，必须对水泥浆进行加压喷射，且应保持高压爆震 喷射状态大于10min；喷射压力应少于施工要求最大压力5-10MPa，以 便检验高压喷射水泥浆质量、高压泥浆泵性能、高压管路的密封性等 主要指标。3.2.3 引孔首先用水泥混合浆液木棒孔，引孔至扩体段其后后开启高压喷射 扩径，非扩径段180mm，以锚杆能顺利安放为准。启动高压泥浆泵为 旋钻机供应高压水泥浆，并查看钻头喷气情况。当钻头趋于稳定喷射 稳定且钻杆转动平稳后，下旋钻进成

7、孔至设计深度，钻到钻进至设计 深度后停止向下钻进，但保持钻杆转动和保持离心喷射。3.2.4 高压旋喷扩孔1）扩径段800mm，扩径采用素沙石，的旧式硅酸盐水泥;水泥用量 按照设计图纸履行职责执行;水泥浆水灰比为 0.5，扩孔喷射财务压力 不小于30MPa,喷射时喷管匀速旋转，匀速扩孔2遍。2）当钻孔钻孔深度达到模块化要求后，增大喷射压力至30MPa，以 20cm/min的提升速度及15r/min的转速成功进行高压喷射扩孔。3）采用测量孔外钻杆长度来推算扩孔长度，当扩孔间隔达到设计 要求后，为了确保扩体段直径满足设计要求，应对扩孔段成功进行复 喷，且喷射泥浆采用水泥浆。4）旋喷扩孔完毕后将螺杆提

8、出孔外，立即用大量清水清洗钻机、 高热泥浆泵及管路。3.2.5 下锚1）将预先制作完毕的锚杆头下放孔中，同时将注浆管与锚杆头的 囊袋连接起来连接。2）接长钢筋，利用枪身及钢筋自带的螺纹将上下 2 节钢筋进行连 接。3）锚杆下到桩底标高，完成下锚。4）注浆时注意控制注浆财务压力。3.2.6 锚孔内补浆1）采用二级搅拌制配水泥浆（可回收利用灌注囊袋剩余部分水泥 浆），水灰比 1.0;并在水泥浆转移过程中采用过滤网对其进行过滤，以 防发生管路堵塞。2）完成囊袋内无泌水水泥浆灌注后，将锚孔内注浆管与囊体脱离。 然后通过脱离后的锚孔内注浆管进行锚孔补浆。3）锚孔内补浆完毕后立即拔出注浆管，进行下一锚半齿

9、脂注浆或 用大量清水对管路进行清洗。扩大头锚杆桩采用经过改装的高压旋喷机进行引孔施工。根据以 往案例，绝大多数采用在土方填埋采用之前进行施工（即地面施工）， 部分采用土方开挖至基底进行施工（即基底施工）。而在逆作法项目中 则属于锥体土方开挖至基底的一类。4.1 施工方案分析4.1.1 地面施工1）优势:在地面施工可以采用较大型号的进行施工，钻进的功率较 大。2）缺点及问题:施工场地小，施工阶段有大量的大型施工机械在场 地内，不利于施工;东南侧人防区域区域有未清理底板，若在顶部施工 则需要将该区域范围的大量桩位提前进行清障;锚杆桩间距仅为2m,对 挖土工程施工带来极大的影响;在地面施工将会面临大

10、量空钻，从经济 的角度来看有些得不偿失。4.1.2 基底施工1）优势:避免在一柱一桩施工过程中交叉施工，缩短了桩基阶段的 施工，提前开始地下室结构的施工;采用小型机械灵活机动，可大面铺 开;在逆作法施工过程中，对上下同步施工不产生影响;解决了地面施 工缺点及问题中后 3 项。2）缺点及问题:在地下室施工可能会遇到楼层净空不够的问题;在 基础底施工时，泥浆如何处理的弊病有待解决。结合工期、费用方面的考虑，相比之下，在土方开挖至基础底后 进行锚杆施工（即基底施工）比较理想。据此，可针对其中可能产生的 问题提前解决。4.2 问题的解决1）随着社会发展步伐的加快，以及换代城市配套设施的不断更新 换代，

11、大量新开项目内均有大量老旧建筑基础。以南京科举博物馆项 目为例，在场地内有大量老建筑基础以及原人防地下室。因此，拆除 劳动强度地下障碍物的工作就是一个较大的工作量。根据对紧固桩与 抗拔桩单桩抗浮的分析，若采用抗拔桩作为抗浮构件的话，数量为 900 余根，因此将会有大量的清障工作量。2）在逆作法工程中，在地下室取土本身就房屋内对楼层的净空有 一定的要求，需要满足普通小型挖机空间基层工作的空间。而锚杆桩采用的施工机械是根据高压旋喷机进行改造而成的，其高度在满足原 挖土机械的条件下同样适用。3）在基础底部各个区域均分布有多处电梯井及集水井深坑，因此 在挖土施工提前完成后，先行施工厚 15cm 垫层以满足紧固施工机械锚 杆施工荷载，同时在工程施工施工垫层过程中留设泥浆槽，将沙子汇 集至深坑区域，再用大功率泥浆泵将泥浆抽至地面。综上所述，通过横向及斜面的对比，利用锚杆桩施工能在施工过 程中的 3 个阶段内缩短大量工期。扩大头锚杆桩施工技术我区作为一项近年刚引进我国的新技术， 在采用逆说辞施工技术的工程项目中，充分体现出了其节省开发成本 缩短续建等核心竞争力。通过在南京科举博物馆一期一区工程施工中的成功应用，验证了 扩大头锚杆桩的资源优势优势，为进一步推广应用提供了参考继续范 例。