CN112252376A - 一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，属于锚固施工的技术领域，其包括以下步骤：换填基坑开挖→砂石垫层回填→基础垫层浇筑→钻孔→锚杆制作→锚杆下放及注浆→垫板安装。本申请的施工方法先对不良地基进行砂石换填，提高地基的稳定性，之后再进行钻孔施工，避免了先施工抗浮锚杆再换填砂石时砂石夯实作业面受到限制以及对锚杆的扰动，从而提高了抗浮锚杆的施工质量。

Description

一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法

技术领域

本申请涉及锚固施工的领域，尤其是涉及一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法。

背景技术

随着国民经济的日益发展，促使城市建设的加速。在地上空间得到充分使用的情况下，地下空间（如地下室、地下车库等）的开发和利用也越来越多，但是地下结构的抗浮问题日益突出。为了提高地下结构的抗浮强度，通常采用抗浮锚杆将地基底部岩层与地下结构底板连接。

目前对于土质较差的不良地基，如回填土、软土地基，在进行地下室抗浮锚杆施工时，需要对地基进行加固处理。传统的抗浮锚杆施工方式是先施工抗浮锚杆再进行垫层处理。但是对于不良地基往往需要对地基进行加固，如果先进行抗浮锚杆施工，受锚杆的影响，对地基进行加固时的作业面狭小，不易采用大型机械对地基进行压实，无法保证地基的压实度，抗浮锚杆的施工质量受到影响。

发明内容

为了提高地质状况较差地区抗浮锚杆的施工质量，本申请提供一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法。

本申请提供的一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法采用如下的技术方案：

一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，包括以下步骤：

S1、换填基坑开挖，将换填基坑开挖至设计深度；

S2、砂石垫层回填，根据砂石垫层厚度分层铺筑砂石回填材料，分层厚度利用标高桩控制；每层铺筑完成后进行夯实作业，砂石压实系数不小于0.95，在下层砂石的压实系数达到要求后进行上层砂石的铺筑；

S3、基础垫层浇筑，清理砂石垫层表面的杂物，支模，将基础垫层浇筑至设计标高，浇筑的过程中进行振捣以保证混凝土密实；浇筑完成后进行表面找平；之后进行基础垫层混凝土的养护；

S4、钻孔，基础垫层强度达到要求后，在基础垫层表面定位放线，确定锚孔的位置并将孔位标记，孔位按顺序进行标号；之后按照孔位标号进行锚孔钻孔作业，钻头向下钻入岩层设计深度后停止钻进并更换扩孔钻进行锚孔底部扩孔形成扩大孔；

S5、锚杆制作，锚杆采用自锁式抗浮锚杆，锚杆包括杆体和杆体底端的自锁扩大锁头，杆体和扩大锁头固定连接；

S6、锚杆下放，将制作完成的锚杆平稳、竖直下入锚孔内，当锚杆下放到位后，扩大锁头在扩大孔内张开；

S7、注浆，利用与锚杆一同下放的注浆管进行注浆，注浆管设置多根且固定在锚杆的不同长度处；

S8、垫板安装，在锚杆顶部安装垫板，锚杆穿过垫板后螺纹连接有与垫板焊接的螺母，通过拧动螺母将垫板安装到设计标高。

通过采用上述技术方案，在进行不良地基抗浮锚杆施工时，先利用砂石对不良地基的土层进行换填，提高地基的强度和稳定性，避免钻孔时发生塌孔现象，之后在换填后的砂石垫层的基础上进行抗浮锚杆施工，能够保证锚杆与岩层以及砂石垫层之间的锚固力，从而提高了抗浮锚杆的施工质量。

优选的，在换填基坑开挖时坑底上方保留180~220mm厚的土，铺筑砂石垫层前将坑底上方保留土挖除使换填基坑深度达到设计深度。

通过采用上述技术方案，避免换填基坑坑底的土层在未进行砂石垫层铺筑时受扰动。

优选的，在换填基坑开挖完成后，坑底铺设150~300mm厚的砂垫层或土工织物。

通过采用上述技术方案，防止下方的软弱土层表面被破坏。

优选的，所述回填材料由75%中砂和25%碎石组成。

通过采用上述技术方案，中砂和碎石3:1的比例混合后作为回填材料能够保证后期砂石垫层的压实密度。

优选的，在分层铺筑砂石时，每层的铺筑厚度不大于300mm。

通过采用上述技术方案，便于利用夯实设备对砂石垫层进行夯实作业，使每层的密实度能够达到要求。

优选的，进行基础垫层浇筑前，在砂石垫层表面每隔6~8m钉入钢筋，钢筋外漏长度大于基础垫层厚度；并在钢筋上绑扎棉线进行定位，定位方式采用棉线十字交叉；棉线与钢筋的绑扎位置与砂石垫层之间的距离等于基础垫层的厚度。

通过采用上述技术方案，对基础垫层的厚度进行控制。

优选的，所述杆体外侧套设有波形护套管，所述波形护套管上沿杆体的长度方向间隔设置有若干对中支架。

通过采用上述技术方案，对中支架方便将锚杆下放到锚孔中，波形护套管便于对中支架的安装。

优选的，所述对中支架包括圆环和位于圆环外侧并与圆环固定连接的角形片。

通过采用上述技术方案，对中支架结构简单，可现场制作，同时减小对后期注浆的影响。

优选的，所述扩大锁头包括螺纹柱以及位于螺纹柱底端外壁上水平向外伸出的支撑环；支撑环上设置有与支撑环铰接的卡爪，卡爪沿螺纹柱的周向间隔设置多个。

通过采用上述技术方案，当扩大锁头下放到锚孔孔底的扩大孔内时，与支撑环铰接的卡爪张开，从而使得锚杆不能够从锚孔内拔出，起到自锁的效果。

优选的，所述注浆管设置三根，下放深度分别位于杆体的底端、杆体的1/3长度处和杆体的2/3长度处，所述注浆管穿过角形片中间空隙并与角形片绑扎。

通过采用上述技术方案，采用三次注浆，保证注浆质量，提高锚杆的锚固质量。

本申请的施工方法先对不良地基进行砂石换填，提高地基的稳定性，之后再进行钻孔施工，避免了先施工抗浮锚杆再换填砂石时砂石夯实作业面受到限制以及对锚杆的扰动，从而提高了抗浮锚杆的施工质量。

附图说明

图1是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的施工流程图；

图2是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的换填基坑开挖完成后的状态图；

图3是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的砂石垫层和基础垫层施工完成后的状态图；

图4是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的钻孔完成后的状态图；

图5是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的扩大锁头的结构示意图；

图6是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的对中支架的结构示意图；

图7是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的锚杆下放后的状态图；

图8是本申请的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法的施工完成后的状态图。

附图标记说明：1、换填基坑；2、砂石垫层；3、基础垫层；4、锚孔；41、扩大孔；5、锚杆；51、杆体；52、扩大锁头；521、螺纹柱；522、支撑环；523、卡爪；53、波形护套管；54、对中支架；541、圆环；542、角形片；6、注浆管；7、垫板；8、防水环；9、土层；10、岩层。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法。参照图1，复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法包括以下步骤：

S1、换填基坑开挖

施工前做好各项准备，标识出需要换填的地基范围。结合图2和图3，施工设备进入场地，进行换填基坑1开挖，将换填基坑1挖至设计深度。

换填基坑1开挖时应避免坑底土层9受扰动，坑底保留200mm厚的土，待铺筑砂石垫层2前再挖至设计深度。严禁扰动换填基坑1下的软弱土层9，防止软弱土层9被践踏、受冻或受水浸泡。在换填基坑1坑底铺设150～300mm厚的砂垫层或铺土工织物，以防止软弱土层9表面的局部破坏，同时防止基坑边坡坍土混入垫层。

为进一步提高换填后的地基的强度，也可将换填基坑1向下挖至受力岩层10漏出为止。

S2、砂石垫层回填

结合图3，根据砂石垫层2的厚度将砂石垫层2分成多层。由下到上分层铺筑砂石，每层虚铺砂石厚度≤300mm，分层厚度用标高桩控制。砂石铺筑总厚度≥1500mm。回填材料由75%中砂和25%碎石组成。

每层砂石铺筑完成后根据实际的干湿程度和气候条件，向回填材料内洒水使砂石的含水量保持在8~12%范围内。

分层夯实砂石，夯实的遍数由现场试验确定。每层的压实系数≥0.95，压实系数达到要求后进行上层砂石的铺筑。上下两层的缝距≥500mm。边缘和转角处采用人工或打夯机补夯密实，夯实后的密实度应符合设计要求。

分层铺筑时，每层设置纯砂检查点，检查点的数量不低于6个并均布。

顶层砂石夯实完成后，进行表面找平，使表面的平整度达到施工设计要求。

砂石垫层2回填完毕后，地基承载力特征值不小于200KPa方可进行下一步施工。

S3、基础垫层浇筑

清理杂物，人工将砂石垫层2表面的浮土杂物等清理干净，便于下一步基础垫层3的浇筑。

定位放线，每隔8m向砂石垫层2钉入长500mm的φ14钢筋，钢筋钉入砂石垫层2的长度为200mm，即钢筋的外漏部分为300mm。在钢筋外漏部分距砂石垫层2表面150mm处绑扎棉线进行定位，定位方式采用棉线十字交叉。棉线与钢筋的绑扎位置与砂石垫层2之间的距离等于基础垫层3的厚度。

支模，进行基础垫层3混凝土浇筑，边浇筑变振捣以保证混凝土的密实。浇筑完成后进行基础垫层3表面找平。根据钢筋上的标志以及十字交叉的棉线检查基础垫层3的平整度，对凸出的部分铲掉、凹陷的部分补平。

基础垫层3养护，在找平作业完成后，在基础垫层3表面覆盖薄膜保湿，且在混凝土强度达到1.2MPa后保证每天进行至少5次的洒水养护。

S4、钻孔

在基础垫层3强度达到要求后，根据控制轴线定位放线，根据设计和现场情况，在基础垫层3上利用红色油漆标出孔位，定位偏差小于20mm。孔位逐一标号，从而能够保证施工顺序。

结合图4，根据标记的孔位，使用反循环气动潜孔钻车进行锚孔4钻进。钻孔采用杆孔作业法。钻头向下钻入岩层10到达设计深度后停止钻进；之后更换扩孔钻头在锚孔4底部进行扩孔施工，形成扩大孔41。钻进时，保持钻杆杆身垂直，偏斜率不大于2%；成孔后，利用高压空气将孔底沉渣排出，孔内沉渣厚度小于20mm。

S5、锚杆制作

结合图5，自锁式抗浮锚杆5包括杆体51和位于杆体51底端的扩大锁头52。

杆体51采用φ32高强度精轧螺纹钢，螺纹钢为PSB1200型。杆体51平直无局部弯曲。相邻的杆体51之间利用螺纹套筒连接。杆体51表面涂覆环氧树脂防腐。

扩大锁头52包括螺纹柱521以及位于螺纹柱521底端外壁上水平向外伸出的圆形支撑环522；支撑环522上设置有与支撑环522铰接的卡爪523，卡爪523沿螺纹柱521的周向间隔设置多个。螺纹柱521与杆体51之间通过螺纹套筒连接。

结合图6，杆体51套设有波形护套管53。波形护套管53上沿杆体51的长度方向每隔2m安装一个对中支架54。对中支架54包括圆环541和位于圆环541外侧并与圆环541固定连接的角形片542。角形片542沿圆环541周向等距离间隔设置三个。波形护套管53方便对中支架54的安装并且能够起到一定的防腐作用。波形护套管53的管壁上开设有若干通孔并能够保证后期注浆时浆液能够进入波形护套管53和杆体51之间将空隙充填。

S6、锚杆下放

结合图5、图7，下放锚杆5时，将锚杆5平稳、竖直下入锚孔4内，避免锚杆5在锚孔4内发生倾斜、弯折以及与锚孔4孔壁的碰撞。在将锚杆5下放到位后，卡爪523在孔底的扩大孔41内张开，从而形成自锁。锚杆5伸出锚孔4的长度不低于1m。

S7、注浆

结合图6、与7，锚杆5安装质量达到要求后，向锚孔4内注浆。利用与锚杆5一同下放的注浆管6进行注浆。注浆管6采用三根，下放深度分别为杆体51的底端、杆体51的1/3的长度处和杆体51的2/3长度处。注浆管6从角形片542的中间穿过并与角形片542绑扎在一起。

首次注浆要浆液表面到达基础垫层3表面。第二次注浆通过下放深度为杆体51长度2/3处的注浆管6进行注浆，直到基础垫层3表面冒水泥浆为止。第三次注浆通过下放深度为杆体51长度1/3处的注浆管6进行注浆。注浆结束后，避免对锚杆5触碰。通过三次注浆的方式增加锚杆5与锚孔4孔壁的连接强度，提高锚杆5的抗浮能力，也能够保证注浆质量。

S8、垫板安装、防水层施工

结合图8，在锚杆5顶部安装钢垫板7。垫板7中间穿孔并焊接螺母，螺母与锚杆5螺纹连接后将垫板7拧至设计标高。在锚杆5位于垫板7和基础垫层3之间的位置焊接防水环8。

注浆强度达到设计强度的90%以上时，进行锚杆5的抗拔实验。检测数量不低于锚杆5总数的5%且不得小于5根。

本申请的复杂地质环境选自锁式抗浮锚杆施工方法，先对不良地层进行砂石换填处理，对地基进行加固，有效减少了孔壁坍塌量；在进行砂石换填后再进行钻孔施工，避免了先施工抗浮锚杆再换填砂石时锚杆5对作业面的限制以及对锚杆5的扰动，从而提高了抗浮锚杆的施工质量。

由于在施工中采用了自锁式抗浮锚杆，进一步增强了锚杆5与岩层10的连接强度，从而提高了锚杆5的抗拔力。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、换填基坑开挖，将换填基坑（1）开挖至设计深度；

S2、砂石垫层回填，根据砂石垫层（2）厚度分层铺筑砂石回填材料，分层厚度利用标高桩控制；每层铺筑完成后进行夯实作业，砂石压实系数不小于0.95，在下层砂石的压实系数达到要求后进行上层砂石的铺筑；

S3、基础垫层浇筑，清理砂石垫层（2）表面的杂物，支模，将基础垫层（3）浇筑至设计标高，浇筑的过程中进行振捣以保证混凝土密实；浇筑完成后进行表面找平；之后进行基础垫层（3）混凝土的养护；

S4、钻孔，基础垫层（3）强度达到要求后，在基础垫层（3）表面定位放线，确定锚孔（4）的位置并将孔位标记，孔位按顺序进行标号；之后按照孔位标号进行锚孔（4）钻孔作业，钻头向下钻入岩层（10）设计深度后停止钻进并更换扩孔钻进行锚孔（4）底部扩孔形成扩大孔（41）；

S5、锚杆制作，锚杆（5）采用自锁式抗浮锚杆，锚杆（5）包括杆体（51）和杆体（51）底端的自锁扩大锁头（52），杆体（51）和扩大锁头（52）固定连接；

S6、锚杆下放，将制作完成的锚杆（5）平稳、竖直下入锚孔（4）内，当锚杆（5）下放到位后，扩大锁头（52）在扩大孔（41）内张开；

S7、注浆，利用与锚杆（5）一同下放的注浆管（6）进行注浆，注浆管（6）设置多根且固定在锚杆（5）的不同长度处；

S8、垫板安装，在锚杆（5）顶部安装垫板（7），锚杆（5）穿过垫板（7）后螺纹连接有与垫板（7）焊接的螺母，通过拧动螺母将垫板（7）安装到设计标高。

2.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：在换填基坑（1）开挖时坑底上方保留180~220mm厚的土，铺筑砂石垫层（2）前将坑底上方保留土挖除使换填基坑（1）深度达到设计深度。

3.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：在换填基坑（1）开挖完成后，坑底铺设150~300mm厚的砂垫层或土工织物。

4.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：所述回填材料由75%中砂和25%碎石组成。

5.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：在分层铺筑砂石时，每层的铺筑厚度不大于300mm。

6.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：进行基础垫层（3）浇筑前，在砂石垫层（2）表面每隔6~8m钉入钢筋，钢筋外漏长度大于基础垫层（3）厚度；并在钢筋上绑扎棉线进行定位，定位方式采用棉线十字交叉；棉线与钢筋的绑扎位置与砂石垫层（2）之间的距离等于基础垫层（3）的厚度。

7.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：所述杆体（51）外侧套设有波形护套管（53），所述波形护套管（53）上沿杆体（51）的长度方向间隔设置有若干对中支架（54）。

8.根据权利要求7所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：所述对中支架（54）包括圆环（541）和位于圆环（541）外侧并与圆环（541）固定连接的角形片（542）。

9.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：所述扩大锁头（52）包括螺纹柱（521）以及位于螺纹柱（521）底端外壁上水平向外伸出的支撑环（522）；支撑环（522）上设置有与支撑环（522）铰接的卡爪（523），卡爪（523）沿螺纹柱（521）的周向间隔设置多个。

10.根据权利要求1所述的复杂地质环境下自锁式抗浮锚杆施工方法，其特征在于：所述注浆管（6）设置三根，下放深度分别位于杆体（51）的底端、杆体（51）的1/3长度处和杆体（51）的2/3长度处，所述注浆管（6）穿过角形片（542）中间空隙并与角形片（542）绑扎。

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