人工挖孔桩底抗浮锚杆施工工法

人工挖孔桩底抗浮锚杆施工工法完成单位：江西中联建设集团有限公司，宁波建工股份有限公司

主要完成人：聂顺金，简军，裘晓东，刘用海，姚军1刖言随着我国经济发展迅猛，城市基础建设也蓬勃发展，其土地资源亦日趋缺少，因此建筑工程不断向地下争取空间资源，地下室埋置深度也越来越深。当地下水位较高时，则设计需要考虑地下室结构抗浮问题。抗浮锚杆，以其施工简便、耗材省、造价低廉等优势，目前在工程中被较普遍的应用于抗浮处理。锚杆施工一般在地下室基坑大面积开挖、作业空间开阔后才进行。当遇到较深人工挖孔桩底抗浮锚杆施工特殊工况时，则在孔深、孔底作业面积狭窄条件下，钻机必须在地面作业，因此将带来诸如锚杆定位、定向困难、钻杆长导致稳定性差以及成孔质量不易保证等施工问题。在我公司承建的宁波市东钱湖国际教育论坛酒店及会议中心和杭州市浙江嘉和科研用房工程中，抗浮设计为人工挖孔桩底+锚杆。针对施工存在的难题，项目部集思广议，采取导向架支撑等技术，解决了锚杆成孔施工存在的难题。根据锚筋抗拔试验，其设计力特征值完全满足要求。其核心技术已申请国家实用新型专利并获得授权，专利号：ZL201220049114.1。2工法特点2.1施工简便、质量易保证。该技术仅需在人工挖孔桩底设置一导向架（其四周横杆和支撑于孔壁的钢管通过直角扣件侧向固定，集钻杆定位、定向、排放钻孔时产生的岩粉以及保证钻杆稳定性功能于一体），钻杆穿过空心钢管，然后按正常锚杆施工方法进行，可解决施工中的质量问题。2.2成孔质量好，锚筋抗拔设计值满足要求。根据现场所选的17根工程桩抗拔试验，48根锚杆锚筋抗拔设计值均符合设计要求。2.3耗材省，造价低廉，经济性好。导向架可由工地常见钢管材料组成，费用总共几百块，价格非常便宜。3适用范围适应于桩径N600mm、深度W8m人工挖孔桩或类似狭窄深坑洞底部条件下抗浮锚杆的施工。4工艺原理4.1工艺原理如图4.1-1示，先在人工挖孔桩桩底安设导向架（图4.1-2示），其四周上下两排横管和支撑于孔壁焊有小铁板的小钢管通过直角扣件连接侧向固定，然后由地面的锚杆钻机通过立轴、导向架、锚孔孔位中心呈一直线对中，钻杆穿过导向架一根立管中心进行成孔施工。依此类似方法完成其余三个锚孔的成孔施工。再将导向架移位吊出孔底，按照正常锚杆施工完成抽水清孔，放置锚杆、灌浆以及养护等工序。图4.1-1工艺原理 图4.1-2导向架示意5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程抗浮锚杆施工工艺流程如下。施工准备一锚杆制作一安设导向架、钻机就位一锚孔成孔(桩底4根)一导向架移位、抽水清孔一锚杆放置一灌浆一养护5.2操作要点5.2.1施工准备1、施工作业面硬化处理：人工挖孔桩桩底浇筑C15素混凝土垫层并进行找平，以保证导向架基础平整，避免因四根钢管底平面高低不一而导致成孔倾斜。2、施工期间降水措施：挖孔作业渗水量过大时，应采取场地降水；如果使用潜水泵抽水不能使桩孔内积水抽完不便进行开挖和混凝土护壁施工时，应科学安排各桩孔的施工顺序，采取对周围桩孔同时抽水，使施工地段地下水位暂时下降，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法组织施工。在施工允许的条件下，先施工较浅桩孔，后施工较深桩孔。因为桩孔越深，难度相对较大。较浅桩孔施工后，可对上部土层的稳定起加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在有地下水丰富的地区施工，先施工外围桩孔，这部分桩孔护壁混凝土完成，可保留少量桩孔先不灌注混凝土，以作临时排水井，方便其它孔位施工。为防止过量排水而造成地面下沉或周围建筑物开裂，必须注意观测地面沉降。若地面沉降开裂较大，可能会影响附近建筑物时，应采取隔孔排水法。从而避免因排水过量而引起的地面下沉及邻近建筑物开裂，因此施工时不能无限制地排水。（2） 挖孔时，如遇上层滞水或地下水，应在孔中超前挖掘集水井，设潜水泵降低水位，边降边挖孔，防止水位反复变化扰动土层，引起塌方；当地下水位较高，且遇淤泥层或流砂，采用密集钢板桩，采取短挖掘，短支护，强行掘进通过该土层；亦可采用钢护筒强迫下沉。（3） 锚杆施工前，应对人工挖孔桩底进行排水，以保持孔底较好的施工作业环境。3、 锚杆定位放线：锚杆进行编号，由测量员施放轴线，然后根据设计图纸用钢卷尺（或皮尺）放出每根锚杆的具体位置，误差不大于20mm。对特殊情况，经设计、监理同意后适当挪位。4、 钻机作业前检查：（1） 仔细检查供气管路是否连接牢固，不准有漏风现象；（2） 检查油雾器内是否已装满机油；（3） 检查各部分螺钉、螺帽、接头是否拧紧，钻机安装是否稳固、周正、水平；（4） 反复倒置潜孔锤，检查活塞运动是否灵活；（5） 检查供风管路及钻杆内是否有杂物，并及时清除干净，防止堵塞潜孔锤。5.2.2锚杆制作1、 根据锚固长度及设计构造要求，确定钢筋的下料长度，钢筋采用机械连接。2、 清除钢筋表面泥渣和铁锈。3、 在锚杆孔口段0.5m范围内涂环氧树脂，减少锚杆锈蚀。5.2.3安设导向架、钻机就位导向架由四根立管（规格0150X5,长度1m，管中心间距为锚孔间距设计值）通过两排横管（规格①48X3.5）焊接组成。先由电动葫芦人工吊放至孔底，四根立管的中心和锚杆定位中心对齐。然后将导向架四周上下两排横管和支撑于孔壁焊有小铁板的小钢管通过直角扣件连接侧向固定。钻机停靠在孔口地面旁做好就位，锚杆钻机通过立轴、导向架、锚孔孔位中心呈一直线对中，钻杆穿过导向架一根立管中心做好钻孔准备。图5.2.3钻机就位5.2.4锚孔成孔选用专用锚杆钻机。锚孔直径采用①90，锚孔垂直度偏差小于0.5度，成孔深度应比锚固长度深30~40mm。采用12山3空压机，为防止钻机振动过剧，转速一般不宜超过150r/min。依次完成桩底4根锚孔的成孔施工。钻机钻进施工需注意：1、 严格按照钻进技术参数作业，不能为盲目追求进度而加大钻压，防止钻杆折断，钻头掉齿等事故发生。2、 随时观察气压表，如发现压力急剧上升或下降，应立即提钻，查明原因，排除故障。3、 钻进中，如发生钻杆抖动厉害或周期性滞转现象，说明遇到破碎带或较大裂缝，应立即提升钻具，再缓慢下降，以较低钻压通过该区，防止造成钻杆折断等事故。4、 回次结束或终孔前，应上提钻具0.3~0.5m，进行吹孔。待孔口不返岩屑时，方可停风加接钻杆或终孔。5、 停风时，应缓慢关闭送风阀，不可突然中断供风，防止潜孔锤倒吸岩粉，造成堵塞事故。6、 定期向钻杆内加入少量机械油，确保潜孔锤充分润滑和高效能，延长使用寿命。5.2.5导向架移位、抽水清孔锚孔成孔全部施工完毕后，拧松直角扣件，将导向架通过电动葫芦提升至地面，清理出作业空间。锚孔内若无间隙渗水，孔内的岩碴、岩粉可用高压空气反循环工艺清孔到设计孔深；若孔内间隙渗水较小，可用高压空气反循环工艺水冲清孔或高压水清孔，孔内沉渣厚度小于20mm。5.2.6锚杆放置锚杆放置时在人工挖孔桩孔口搭设简易吊装架（图5.2.6示），平稳、垂直下入孔内。严禁强行插入孔内，若因砂浆沉淀或沉渣等原因放不下去，必须用潜孔锤进行二次扫孔、清孔，防止钢筋在孔内倾斜、弯折。锚杆角度误差不超过±1.0°。图5.2.6锚杆放置5.2.7灌浆水泥砂浆采用水泥和砂现场搅拌而成，水泥采用P.O42.5普硅水泥，所用水泥必须有出厂合格及安定性合格证明，砂采用中粗砂。砂浆配合比应事先做好，砂浆M30配合比（水泥：中砂：水=1：1.15:0.5）应同时保证强度，浆液配制时，应控制初凝时间（一般2h）提高早期强度。严格按试验配合比配料制浆，并按规定制作砂浆试块，待达到龄期后进行抗压强度试验。灌浆严格按工艺流程进行。在锚杆放置后，把注浆管下入孔内，注浆管口距孔底20~30mm，开启注浆泵，在压力注浆的同时缓慢提拔注浆管，连续不断地进行灌注，灌满为止。若一次注浆后出现回缩现象，要不断补浆，直至孔中无回缩为止。注浆量按锚孔体积1.05倍充盈量控制；5.2.8养护锚杆养护期间不得随意碰撞，凿除孔口多余砂浆。当孔内混凝土发生塌陷或收缩较大时，应在孔口及时补灌相同强度的水泥砂浆。图5.2.8锚杆养护6材料和设备

6.1材料本工法根据设计要求抗浮锚杆采用III级①22、①25、①28钢筋以及P.O42.5普通硅酸盐水泥。导向架由四根规格0150X5钢管（长度1m）、八根规格①48X3.5钢管焊接组成。侧向固定作用的小钢管和铁板（规格：200X200X5）焊接。表6.1材料表序号材料名称型号及规格单位数量1钢筋III级022T22钢筋III级025T83钢筋III级028T44水泥P.O42.5T205导向架套26固定小钢管套166.2设备主要使用机具设备见表6.2。表6.2主要机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途1液压钻机XY-1台1锚孔施工2多功能锚杆钻YCYX2500台2锚孔施工

机3注浆泵UBJ-II台2注水泥浆4空压机13m3台1清孔、锚孔施工5高压水泵台2锚孔施工6电焊机BX-315台2钢筋制作7质量控制7.1质量控制标准7.1.1本工法应严格执行以下标准：1、 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-20012、 高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-20043、 锚杆锚固质量无损检测技术规程JGJ/T182-20097.1.2质量允许偏差锚杆施工尺寸和允许偏差项次项 目允许偏差（mm）1放锚位允许偏差：水平方向202锚孔锚位允许偏差：水平方向503锚杆角度允许偏差：俯仰角0.5°4锚杆长度不得小于设计长度5极限抗拔力不得小于设计轴向力1.5倍6灌浆水灰比允许偏差0.037灌浆量不得小于计算量的1.2倍7.2质量保证措施7.2.1正式施工前，技术人员及管理人员应熟悉施工图纸，熟悉场地土质情况，向施工人员做好技术交底。7.2.2所有进入工地原材料除有合格证外，还需及时送检，合格后方可使用。7.2.3钢筋制作严格按设计要求下料。7.2.4为保证孔斜率，应坚持使用垂直的立轴钻杆，严格按照规定的钻进技术参数进行施工。7.2.5成孔达到设计深度后，及时清孔。7.2.6根据成孔工艺流程要求，成孔结束后经甲方、监理对孔深、孔径、孔斜、沉渣厚度等进行检查合格后，方可进行灌注水泥砂浆。7.2.7提前将水泥砂浆做配合比，并按配比拌制。7.2.8考虑到孔口段的浮浆，灌注时要超灌，高出垫层底部部分待人工挖孔桩混凝土浇筑时人工凿除。7.2.9锚固体在养护过程中，不能利用其作为其他设备的辅助点，以免影响锚固体质量。7.2.10施工过程中，认真做好成孔、灌注砂浆等施工记录，浆体试块、锚杆数量按规定要求做好送检。8.0.1建立安全生产文明施工保证体系，落实各岗位责任人，各司其职，保证岗位明确。8.0.2进场前，作业人员必须进行三级安全教育，否则不能上岗作业。8.0.3做好现场安全宣传工作，安全标志牌和安全文明施工措施执行到位。8.0.4针对分部分项工程特点，制定有针对性的安全技术措施，并做好安全技术交底。8.0.5现场各种机械设备有专人操作并严格执行安全操作规程，特殊工程持证上岗，杜绝违章指挥。8.0.6加强用电管理，严格执行“三相五线制”和“一机一闸一保护”。施工用电设备安装完毕按规定经验收合格后方可使用，并进行经常性跟踪检查，及时消除隐患。8.0.7凡进入施工现场人员，必须头戴安全帽，不得穿凉鞋、拖鞋或赤脚进入工地，遇雷雨时应暂停作业。8.0.8加强检查突出重点部位的防范，发现隐患定人定措施立即整改，并监督执行，做好记录，不符合安全生产规定决不允许施工，对整改不力的进行经济处罚。9环保措施9.0.1进料、用料按计划进行，保持施工现场平整，道路通畅，场容、场貌整洁，无长流水、长明等和路障，不准乱倒垃圾，严禁随地大小便。9.0.2建立生活区卫生管理制度，设立专人管理，保持现场办公、卫生设施整洁美观，生活垃圾日产日清。9.0.3现场的砂浆搅拌棚应有封闭、降尘措施。9.0.4锚杆成孔注浆过程中，产生的废水、废浆液、泥浆、沉渣要及时清运，冲洗场地，避免废水（浆液）流入未注浆的锚孔中，锚杆全部施工完后，应及时清洗场地。9.0.5施工现场的机械设备、车辆的尾气排放应符合国家环保排放标准的要求。9.0.6现场的建筑垃圾运输应采用密闭式运输车辆或采取覆盖措施，施工现场出入口处应采取保证车辆清洁的措施。10效益分析相比常用锚杆施工工艺，本工法仅增加导向架制作成本和安设时间。导向架材料和人工综合制作成本约为400元/台，安放固定时间约为10min。若现场抗浮锚杆设计规格相同，则导向架可重复利用。和几十万的抗浮锚杆成本和施工工期相比，导向架制作费用和安放时间消耗可忽略不计，价格非常低廉。但增设导向架后，根据工程实践证明，该工法施工操作简便，成孔质量好，锚杆抗拔力试验测试值均符合设计要求，质量满足预期要求，经济性好，业主、甲方对工程质量比较满意，评价较高，总体社会效益较显著。11应用实例11.1宁波市东钱湖国际教育论坛工程该工程位于宁波市东钱湖旅游度假区莫枝镇，包括一幢5层酒店和一幢3层会议中心，建筑面积87113m2。设一层整体地下室，采用人工挖孔桩基础，桩径800~1000mm，桩长6.0m〜17.2m,共计458根。桩底设置锚杆抗浮设计，每根桩底均布4根锚杆。锚杆孔径为①90mm，采用①22~28III级钢筋，锚入岩石深度2.0~2.4