黃潤強(qiáng)
(廣州市第三建筑工程有限公司,廣東廣州 510050)
在狹窄空間內(nèi)針對中風(fēng)化砂巖以及強(qiáng)風(fēng)化砂巖裂隙承壓水環(huán)境安裝錨桿,施工難度大大增加。為保障施工質(zhì)量,充分提升施工效率,理應(yīng)結(jié)合工況條件規(guī)范錨桿施工流程,以期錨桿質(zhì)量得到保障。對此,相關(guān)人員應(yīng)積極創(chuàng)新施工工藝及研發(fā)安裝裝置,確保增強(qiáng)注漿作業(yè)后錨桿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
在分布著風(fēng)化砂巖裂隙、承壓水環(huán)境的狹窄空間進(jìn)行錨桿施工,施工條件相對復(fù)雜,影響施工進(jìn)度。具體抗浮錨桿施工中,錨桿成孔后,會受涌水情況制約而嚴(yán)重影響注漿質(zhì)量,甚至容易在孔口封堵步驟再度因裂隙產(chǎn)生滲水問題。
此次研究以白云公司石馬出租車服務(wù)中心為研究主體,該工程建筑面積為280636m2,兩層地下室,基坑采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)方式,基坑開挖深度約8m,抗浮水位16.7m,土層以砂巖為主,地基承載力特征值550kPa,地下水位變化幅度在3~5m,巖層厚度平均3.14m。為促使該工程地下室施工內(nèi)容得以落實(shí),理應(yīng)進(jìn)行技術(shù)突破,針對抗浮錨桿實(shí)施優(yōu)化設(shè)計和施工。
一般在狹窄空間承壓水下條件開展抗浮錨桿施工時,需要提前準(zhǔn)備錨桿鉆機(jī)、空壓機(jī)、空壓機(jī)、排污泵以及適量錨桿等材料。該工程中具體使用了2 臺錨桿鉆機(jī)和2 臺空壓機(jī)、電焊機(jī)以及注漿機(jī),自主研發(fā)吊裝裝置1 臺,搭配2 臺ZB1 注漿機(jī),創(chuàng)造有利的施工條件,以便在鉆孔、清孔、注漿、排污作業(yè)下改善施工質(zhì)量。傳統(tǒng)方法采用排水溝排水,然而,低水壓下注漿方式在狹窄空間內(nèi)富水區(qū)下可操作性較小,故而應(yīng)加強(qiáng)對承壓水下抗浮錨桿的優(yōu)化設(shè)計。該工程中抗浮錨桿現(xiàn)場作業(yè)如圖1 所示。其中地下室底板(長度≥14m,直徑150mm,巖層進(jìn)入深度≥3m)為永久性抗拔錨桿,并結(jié)合400kN 抗拔承載力特征值實(shí)現(xiàn)抗浮設(shè)計。同時針對優(yōu)化后的抗浮錨桿以0.3MPa 或0.5MPa 灌注壓力添加速凝劑,實(shí)施“一次注漿+二次微壓注漿”作業(yè)。
圖1 抗浮錨桿現(xiàn)場作業(yè)
考慮到狹窄空間承壓水下的施工條件復(fù)雜,應(yīng)當(dāng)保證抗浮錨桿能具有防水性。①可以在抗浮錨桿外端設(shè)計止水鋼板,用于阻隔涌水情況下水體外滲,且該結(jié)構(gòu)以半球形為主,用于起到保護(hù)作用,而且還能助力抗浮錨桿在成孔、注漿步驟獲得良好的密封條件。②需在抗浮錨桿外側(cè)使用防水材料,以鋪貼設(shè)計方式均勻分布在抗浮錨桿防水構(gòu)造外表面,這是為了杜絕狹窄空間內(nèi)地下水滲漏影響。③在有序鋪貼防水材料后還可在連接點(diǎn)間隙內(nèi)摻入防水油膏等材料,確保按照全新的研發(fā)設(shè)計方案制成的抗浮錨桿體現(xiàn)出卓越的抗浮與防水特性[1]??垢″^桿具體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
圖2 錨桿設(shè)計結(jié)構(gòu)(單位:mm)
在新型抗浮錨桿設(shè)計階段,還需對其進(jìn)行抗浮應(yīng)力測試,以便優(yōu)化錨桿性能。主要是根據(jù)拉拔試驗分析結(jié)果評估抗浮應(yīng)力水平。第一步是準(zhǔn)備拉拔試驗設(shè)備(錨桿、導(dǎo)線、承壓平臺、油壓千斤頂、加壓系統(tǒng)等);第二步是設(shè)置加載標(biāo)準(zhǔn),以8 級有序加載方式對錨桿予以加載處理,其極限荷載為80%標(biāo)準(zhǔn)值;第三步借助傳感器(振弦式)進(jìn)行拉拔數(shù)據(jù)測量,隨之整理數(shù)據(jù)后得出最終結(jié)果,判定新型抗浮錨桿在承壓水下條件下的適用性。
抗浮應(yīng)力測試中需對錨桿鋼筋軸力(N)及側(cè)摩阻力(τi)予以測量。其公式如式(1)和式(2)所示。
式中:K——鋼筋計標(biāo)定系數(shù);fi——初始頻率;f0——工作頻率;Ni——i 界面下軸力;Ni+1——i+1 界面下軸力;△li——待測錨桿長度;u——轉(zhuǎn)孔周長。
對新型抗浮錨桿予以測試時,可以通過鋼筋計均衡分布獲取測定結(jié)果,并且需加強(qiáng)對現(xiàn)場抗浮錨桿的有效保護(hù),例如,可以使用鋼絲將其按照2m 間距予以固定,或是以白膠布(寬7mm)進(jìn)行防護(hù)等。經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)上述計算所得數(shù)據(jù)未高于標(biāo)準(zhǔn)值,證實(shí)實(shí)際使用時安全水平較高。在大面積施工前選出最不利施工條件下至少3 根抗浮錨桿,以800kN 荷載為測試標(biāo)準(zhǔn),判定改造后的抗浮錨桿是否符合該工程施工規(guī)定。
傳統(tǒng)抗浮錨桿施工工藝是先按照既定設(shè)計孔位進(jìn)行打孔,然后安裝孔位錨桿和進(jìn)行注漿施工。由于存在強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖裂隙承壓水,錨桿成孔后出現(xiàn)涌水現(xiàn)象造成注漿質(zhì)量無法得到保障。本項目創(chuàng)新性提出以下方法,根據(jù)地質(zhì)報告先在富水區(qū)按設(shè)計孔位打一定區(qū)域的孔,讓自然涌水減少水壓和水量,并設(shè)置排水溝引至集水井抽水,待水壓、水量變小后再安裝錨桿和進(jìn)行注漿。采用該施工方法能有效減少涌水風(fēng)險,大大提高錨桿注漿質(zhì)量??垢″^桿創(chuàng)新成孔工序現(xiàn)場作業(yè)如圖3所示。
首先,錨桿制作的要根據(jù)其設(shè)計要求確定設(shè)計材料,一般選用螺紋鋼作為主要桿體,并選用鋼墊板作為主要安裝平臺,需要注意的是需要在鋼墊板上加裝止水器,一般選擇在距離墊層200mm 的地方進(jìn)行設(shè)置安裝。其次,由于存在支撐梁,錨桿不可以進(jìn)行一次性制作及安裝,研發(fā)一種能吊裝錨桿及用套筒分段接長錨桿的裝置,并且由于抗浮錨桿需要固定在建筑物底板與地基的持力層中,在進(jìn)行受力時需要起到抗浮作用,因此,錨桿結(jié)構(gòu)的制作中需要注意錨桿下料平直段長度不夠與起彎點(diǎn)位置與設(shè)計圖紙不符的問題[2]。最后,為了防止在實(shí)際應(yīng)用中因為錨桿張拉導(dǎo)致孔口封堵產(chǎn)生裂隙,需要在錨頭的制作上加裝部件,避免發(fā)生滲水現(xiàn)象,一般選擇加裝橡膠密封板來保證構(gòu)件的密封性。此外,在制作前需要對錨桿進(jìn)行處理,防止在制作過程與使用過程中構(gòu)件出現(xiàn)材料質(zhì)量問題,可以使用防腐油脂對錨桿的主要部位進(jìn)行除銹防腐處理,在滿足抗浮錨桿制作需求的同時,提升構(gòu)件本身的使用質(zhì)量。
在進(jìn)行抗浮錨桿現(xiàn)場安裝前需要進(jìn)行測量放線工作,來確定錨桿的正確安裝定位以及為焊接保護(hù)層工作打好施工基礎(chǔ)。首先,在施工前需要利用全站儀對現(xiàn)場標(biāo)高進(jìn)行測量,根據(jù)施工設(shè)計方案與圖紙明確作業(yè)面的所有施工流程。其次,需要根據(jù)控制點(diǎn)與施工圖對錨桿位置進(jìn)行彈線定位,并以此進(jìn)行測放工作。最后根據(jù)測放數(shù)據(jù)明確所有抗浮錨桿的安裝位置,并進(jìn)行實(shí)地精準(zhǔn)放出。該工程中以先對錨桿進(jìn)行明確編號,后在測量員指引下放線,并在設(shè)計圖紙指導(dǎo)下采用紅色油漆對孔位做好標(biāo)注。根據(jù)實(shí)際錨桿安裝位置,按照施工方案要求安裝錨桿定位支架,定位支架的主要作用是保障錨桿在安裝過程中的垂直度,并且為鋼筋焊接保護(hù)層施工提供作業(yè)面,進(jìn)一步穩(wěn)固錨桿。在錨桿的現(xiàn)場安裝過程中需要利用起重機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行吊裝,在吊裝過程中以安全作業(yè)為首要施工重點(diǎn),根據(jù)指揮員的現(xiàn)場調(diào)度進(jìn)行緩慢下放,在下放中要保持作業(yè)精準(zhǔn)度,保證抗浮錨桿可以垂直安裝,以此類推完成所有鋼筋骨架的安裝工程。在安裝完成后需要注意孔底與桿底的位置差異,如果孔底位置較低,可能會出現(xiàn)錨桿向下滑落的情況,不僅影響工程質(zhì)量,還會造成安全事故,因此,可以在孔口錨桿處焊接固定鋼筋來保證錨桿的穩(wěn)固,如果工期較為緊張,也可采用鋼板和螺栓進(jìn)行臨時固定[3]。
在抗浮錨桿安裝完成后,需要對其進(jìn)行注漿,幫助構(gòu)件之間的相互連接。在水泥漿液的使用上,需要根據(jù)抗浮錨桿實(shí)際使用需求及施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度等級與添加劑的選擇,在攪拌過程中需要進(jìn)行均勻拌和,并且由于是在狹窄空間承壓水下條件進(jìn)行施工,水泥漿液最好隨拌隨用。根據(jù)該工程的實(shí)際情況需求,需要采用添加了速凝劑的二次注漿工藝進(jìn)行施工,在進(jìn)行第一次注漿施工時需要注意注漿壓力、水泥強(qiáng)度等參數(shù)的控制,并在注漿施工開始與二次注漿前停止注漿,利用水或其他材料對管道進(jìn)行潤滑。進(jìn)行二次注漿前需要注意對壓力的控制,采用微壓注漿的方法進(jìn)行一次性注漿工作以滿足施工設(shè)計要求,注漿后效果如圖4 所示。而且在上述工程中還應(yīng)控制好注漿時機(jī),多按照0.5MPa 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)先后兩次實(shí)施注漿操作,且間隔6h。該工程中對錨桿成孔后孔洞進(jìn)行注漿施工,具體按照0.45 的水灰比標(biāo)準(zhǔn)配制泥漿,注漿位置以相距錨桿成孔底部50cm 的點(diǎn)位予以注漿,先后兩次注漿作業(yè)環(huán)節(jié),要求泥漿應(yīng)比墊層面高50mm 左右。經(jīng)過對新抗浮錨桿注漿施工細(xì)節(jié)的有效把控,為后續(xù)狹窄空間工況內(nèi)錨桿施工任務(wù)給予科學(xué)指引[4]。注漿環(huán)節(jié)為保障注漿質(zhì)量,還專門以硬塑料管(30mm)進(jìn)行輔助注漿,并使用φ28mm 鋼筋充當(dāng)支撐載體,等到錨桿置入后啟動注漿機(jī),此時基本上能夠在較快時間內(nèi)完成90%以上的注漿任務(wù),無論是注漿速度還是注漿后成孔質(zhì)量,都將符合施工要求[5]。在錨桿張拉前于錨頭處加設(shè)橡膠密封板,避免錨桿因張拉導(dǎo)致孔口封堵產(chǎn)生裂隙而出現(xiàn)滲水情況發(fā)生。橡膠密封板使用如圖5 所示。
圖4 注漿后現(xiàn)場
圖5 橡膠密封板使用
綜上所述,狹窄空間承壓水下錨桿施工條件較為復(fù)雜且施工難度較大,所以應(yīng)對錨桿成孔施工流程進(jìn)行優(yōu)化,從防水構(gòu)造、抗浮應(yīng)力兩個方面予以優(yōu)化設(shè)計,并分析成孔泄壓、錨桿制作、測量放線、現(xiàn)場安裝、注漿連接、防水保護(hù)等要點(diǎn),促使錨桿經(jīng)過張拉后不會因承壓水下條件出現(xiàn)嚴(yán)重滲水問題,就此提高施工質(zhì)量,為狹窄空間裂隙承壓水下抗浮錨桿施工項目保質(zhì)高效施工給予可靠指引。