CN112647498A - 一种穿富水层抗浮锚索施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿富水层抗浮锚索施工方法，采用包括收束套、锚索基本组合体和锚头的工具配合三次注浆工艺，在钻好的锚索孔中置入下端封口的收束套，然后在收束套中同心置入锚索基本组合体，并使锚索基本组合体的下端与收束套的下端之间有一段距离，该段距离作为底部沉渣段，然后通过三次注浆固定锚索基本组合体；三次注浆工艺中，第一次注浆和第三次注浆的出浆口在锚索孔底部，第二次注浆的出浆口在锚索孔的上部，注浆完成后将锚索基本组合体的上端通过锚头固定。收束套包裹锚索基本组合体，可对浆体起过滤、排水、隔离和加筋作用，在注浆时避免浆料流失、保证浆料强度、避免浆料凝固时开裂及锚索作用时拉裂等。三次注浆工艺也可提高锚固效果。

Description

一种穿富水层抗浮锚索施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种穿富水层抗浮锚索施工方法。

背景技术

以往地下结构抗浮设计要求并不高，往往大部分建筑可通过自重或者使用抗浮锚杆作为加固材料就能满足抗浮设计要求，但是随着我国城市化建设的需要，两层、三层的地下室逐渐增加，地下室结构被水浮力破坏的案例屡见不鲜，所以抗浮锚索最近几年在地下抗浮工程中被大量使用，同时也面临在特殊地质构造中施工后，检测质量达不到要求的情况。当抗浮锚索施工需穿越一层或多层强透水地层时，往往由于丰富的地下水和地下水的流动，以及岩溶裂隙发育等的地理环境因素，导致抗浮锚索注浆施工时存在超注、注不满和施工后抗拔力不足的现象，已有的处理措施是采用原设计孔径2-3倍大小指导现场施工、抗拔桩或者前、后期大面积喷浆强化土层的措施来满足检查要求，这极大的造成注浆材料的浪费，增加了施工成本和工期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能保证抗浮锚索施工质量且施工效率高、成本低的方法。

本发明提供的这种穿富水层抗浮锚索施工方法，采用包括收束套、锚索基本组合体和锚头的工具配合三次注浆工艺，在钻好的锚索孔中置入下端封口的收束套，然后在收束套中同心置入锚索基本组合体，并使锚索基本组合体的下端与收束套的下端之间有一段距离，该段距离作为底部沉渣段，然后通过三次注浆固定锚索基本组合体；三次注浆工艺中，第一次注浆和第三次注浆的出浆口在锚索孔底部，第二次注浆的出浆口在锚索孔的上部，注浆完成后将锚索基本组合体的上端通过锚头固定。

上述方法的一种实施方式中，所述收束套采用对浆体具有过滤、排水、隔离和加筋功能的材料制作。

上述方法的一种实施方式中，所述收束套采用土工布制作，成型收束套的直径比锚索孔直径大20-40mm。

上述方法的一种实施方式中，所述锚索基本组合体包括钢绞线、软塑管、钢管导向帽、托架和注浆管；钢绞线有多根，其上部段为自由段、下部段为锚固段，自由段涂上黄油后套上软塑管，并将软塑管与钢绞线绑扎固定；托架为直径小于锚索孔直径的环形板，其中心位置处有注浆管安装孔，周缘均布有钢绞线安装孔，沿钢绞线的长度方向设置多个托架，且锚固段相邻托架之间的间距小于自由段相邻托架之间的间距，将各钢绞线置于托架上的钢绞线安装孔中后将钢绞线与托架绑扎固定，并使钢绞线与托架垂直；在钢绞线的底部连接钢管导向帽；注浆管有长度不等的两根，其中较长这根的出浆口对应钢绞线锚固段底部，较短这根的出浆口对应软塑管的下方200-500mm处，较长这根作为第一次和第三注浆管，较短这根作为第二次注浆管，两注浆管分别与托架绑扎固定。

上述方法的一种实施方式中，所述锚头从下往上依次包括砼垫层、防水层、砼底板、方钢套管、锚固板、锚具和混凝土，方钢套管带止水环，锚固板上预留有灌浆孔和排气孔，所述注浆管通过锚固板固定。

上述方法包括以下步骤：

(1)开挖土方至指定标高，在地基表面施工便于锚索钻机行驶的砼垫层；

(2)组装锚索基本组合体；

(3)根据设计图纸确定的点位坐标，定位现场钻孔点位置并做好标识；

(4)待砼垫层养护合格后，采用锚索钻机钻孔；

(5)制作收束套并将其置入锚索孔中，保证收束套的下端到达孔底；

(6)将锚索基本组合体置入锚索孔内，并在其到达孔底后向上提起200-300mm高度，将锚索基本组合体在孔口轴向居中悬挂固定；

(7)注浆施工，第一次注浆通过较长的注浆管注入水泥净浆，待锚索孔口溢浆时停止注浆，立即通过较短的注浆管开始第二次注浆，注入水泥净浆和水玻璃以体积比为(3～2):1混合的双液浆，注浆时间控制在1-2min，间隔10-30min后通过较长的注浆管开始第三次注浆，注入水泥净浆，当注浆压力在2～5MPa内并持续稳压3min以上，注浆施工完成；

(8)清理锚索孔周边的泥浆，在钢绞线的顶部依次套上方钢套管、锚固板和泡沫板，锚固板上预留有灌浆孔和排气孔，泡沫板为盲板，然后在防水层外浇筑砼底板；

(9)清除泡沫板，在锚固板外套上锚具，张拉钢绞线至设计要求大小的锚固力，在方钢套管内和锚固板上预留的灌浆孔和排气孔内回填混凝土。

步骤(1)中，砼垫层为100-150mm厚C15垫层，以满足锚索钻机行走条件。

步骤(3)中，用GPS仪器定位现场钻孔点位置并用红色油漆标识。

步骤(4)中，锚索钻机以中风压风力驱动偏心潜孔锤成孔，达到设计深度后不得立即停钻，需稳钻1-2min，防止底端头达不到设计的锚固直径以及充分的灌浆；

步骤(7)中，水泥净浆为标号P.C.42.5的水泥与水按照水灰质量比0.45～0.55配置而成，搅拌时按水泥质量的3％添加早强剂、按水泥质量的5％添加膨胀剂，搅拌时间为2min～10min；水玻璃浓度为34～40波美度。

本发明在锚索孔的内壁设置对浆体具有过滤、排水、隔离和加筋作用的收束套，通过收束套包裹锚索基本组合体，收束套可在工厂批量生产，生产高效且减少材料浪费。通过收束套的隔离作用，在加压注浆时收束套能防止水泥浆从涂层结构裂隙渗走，使锚索孔内有足够的填充体。由于丰富的地下水或者湿法成孔工艺，当成孔后会形成许多含泥的水填充在孔内，在第一次加压注浆时，通过收束套的过滤和排水作用将注浆孔中的水和泥浆排出，还能防止水中的杂质与水泥浆混合而降低注浆体的强度；通过收束套的加筋作用还能防止水泥浆凝固后产生收缩开裂和锚索作用时拉裂，提高水泥浆填充体与侧壁岩土体的摩擦力以及本身强度，同时防止钢绞线腐蚀，提高耐久性。另外，收束套的直径比锚索孔的直径大20mm～40mm，所以在第三次加压注浆时，收束套不会对水泥浆产生约束作用，因而水泥浆能对岩土体产生挤压效果，使锚索施工完后岩土体和注浆体有足够的侧摩擦力，提高锚固效果。锚索基本组合体的锚固采用三次注浆工艺，第一次注浆填充锚索孔，将孔内水和气排出；第二次注浆利用双液注浆的快速凝固特性，在自由段形成一截止浆塞，为第三次注浆稳压条件提供密闭空间；第三次注浆使锚固段注浆体具有一定压力，所以当锚固段岩土体为强透水地层、地下动水和局部滞水等特殊水文地质情况都不会穿过外层收束体而渗入水泥浆中对注浆体强度产生影响，相反水泥浆中部分水渗出有利于降低水灰比，提高注浆体强度。第一次注浆和第三次注浆均采用对应锚固段底部的同一注浆管，而第二次注浆管在自由段，可减少常规二次注浆施工方法中注浆管占用孔内水泥浆填充空间的缺陷，提高锚固效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例使用状态的纵剖示意图。

图2为图1中的A-A剖视放大示意图(图中未示出软塑管)。

具体实施方式

本实施例公开的这种穿富水层抗浮锚索施工方法，采用包括收束套、锚索基本组合体和锚头的工具配合三次注浆工艺。

如图1、图2所示，收束套1将锚索基本组合体包裹，对锚索孔中的注浆体起过滤、排水、隔离和加筋作用，本实施例采用可具有这些功能的土工布制作收束套。

收束套1可在工厂批量制作，制作时根据设计尺寸先裁剪出相应的长条形材料，再沿材料长边方向的两侧固定子母扣，注意子母扣搭接后的圆筒直径比锚索孔的直径大20-40mm，子母扣搭接后将收束套的下端绑扎收口，收束套的长度与孔深一致。

锚索基本组合体包括钢绞线2、软塑管3、托架4、钢管导向帽5和较长注浆管6和较短注浆管7。

钢绞线2有多根，其上部段为自由段、下部段为锚固段。钢绞线2的总长及上部段和下部段的比例根据锚索设计参数及实际施工锚索孔的深度确定，钢绞线的上端伸出于锚索孔孔口外一段长度。

各钢绞线2的上部段涂上黄油后套上软塑管3，以降低钢绞线与软塑管之间的摩擦力，更利于锚索张拉时拉力传递到锚固段，并将软塑管与钢绞线用胶带绑扎固定。

托架4为直径比锚索孔直径小60～90mm的环形板，其中心位置处有注浆管安装孔，周缘均布有钢绞线安装孔。

沿钢绞线的长度方向设置多个托架4，且下部段相邻托架之间的间距小于上部段相邻托架之间的间距。本实施例采用下部段相邻托架之间的间距设置为1m，上部段相邻托架之间的间距设置为1.5m。

钢绞线2根据设计要求与托架4固定时，将各钢绞线2置于托架4上的钢绞线安装孔中，然后将钢绞线与托架用铁丝绑扎固定，注意使钢绞线与托架垂直，以保证后续锚索顺利置入锚索孔中。

钢绞线2与托架4固定后，在钢绞线下端连接钢管导向帽5。

较长注浆管6作为第一次注浆管和第三次注浆管，较短注浆管7作为第二次注浆管。较长注浆管6的出浆口对应钢绞线锚固段底部，较短注浆管7的出浆口对应软塑管22的下方200-500mm处。

本实施例的两注浆管均采用厚壁管，通过采用不同的颜色来区分，较长注浆管6采用黑色管，较短注浆管采用白色管，通过铁丝与托架绑扎固定。两注浆管在图1中未示出。

锚头从下往上依次包括砼垫层8、防水层9、砼底板10、方钢套管11、锚固板12、锚具13和混凝土14，方钢套管11带止水环，锚固板12上预留有灌浆孔和排气孔，灌浆孔的位置与灌浆管的位置对应。

本实施例的现场施工前，根据设计要求在工厂批量制作收束套。

本实施例的整个施工过程如下：

(1)开挖土方至指定标高，在地基表面施工100mm厚C15砼垫层，便于锚索钻机行驶。

(2)根据锚索设计参数及实际施工孔洞深度要求，确定钢绞线总长度及钢绞线的自由段和锚固段长度，软塑管长度和注浆管长度，在钢绞线的自由段涂上黄油后套上软塑管固定，并在软塑管下部用胶带将其与钢绞线捆紧，再按照锚固段间距1m、自由段间距1.5m布置托架，将托架与钢绞线、注浆管分别用铁丝绑扎固定，在钢绞线底部安装钢管导向帽。

(3)根据设计点位坐标，用GPS仪器定位现场钻孔点位置，并用红色油漆标识；

(4)待砼垫层浇筑7天后，采用锚索钻机以中风压风力驱动偏心潜孔锤成孔(当遇圆砾层无法成孔时，采用跟管钻进)，当达到设计深度后，不得立即停钻，需稳钻1-2min，防止底端头达不到设计的锚固直径以及充分的灌浆。

(5)检查制作好的收束套，保证其无破损和字母扣粘结紧密后在其内部放入系长线的铅锤，通过铅锤的自重将收束套慢慢置入锚索孔孔底后拉出铅锤。

(6)将组装好的锚索基本组合体吊至锚索孔孔口附近，确保注浆管无弯折、定位托架无损坏、钢绞线无损伤后，人工将锚索基本组合体从收束套的上端口慢慢置入，直至到达锚索孔孔底，再将锚索基本组合体向上提200mm～300mm作为底部沉渣段，并用短钢筋将锚索基本组合体轴向居中悬挂于锚索孔孔口。

(7)开始三次注浆施工，第一次注浆通过黑色注浆管注入水泥净浆，使锚索孔内水泥净浆自孔底向外流动，排出孔内的水和气，待孔口溢浆即可停止注浆；在第一次注浆完成后立即进行第二次注浆，通过白色注浆管注入按照水泥净浆与水玻璃体积比为(3～2):1混合的双液浆，第二次注浆时间控制在1～2min；在第二次注浆完成10～30min后再次通过黑色注浆管注入水泥净浆，当第三次注浆压力在2～5MPa内并持续稳压3min以上即完成注浆。

水泥净浆为标号P.C.42.5的水泥与水按照水灰比0.45～0.55配置而成，搅拌时添加早强剂(水泥重量3％)和膨胀剂(水泥重量5％)，搅拌时间为2min～10min；水玻璃浓度为34～40波美度。

(8)清理锚索孔周边的泥浆，在钢绞线顶部依次套上带6mm厚止水环的方钢套管、30mm厚的锚固板和200mm厚的泡沫板，其中锚固板上预留有灌浆孔和排气孔，然后浇筑砼底板。

(9)清除泡沫板，在锚固板外套上锚具，张拉钢绞线到设计要求大小的锚固力，在方钢套管内和锚固板上预留的灌浆孔和排气孔内回填混凝土。

从本实施例的上述锚固工具及施工过程可以看出，本发明具有以下优势：

1、在锚索基本组合体外包裹一层自制的收束套，第一，利用了收束套的隔离作用，在加压注浆时能够防止水泥浆从土层结构裂隙渗走，使锚孔有足够的填充体；第二，由于丰富的地下水或者湿法成孔工艺，当成孔后会形成许多含泥的水填充在孔内，利用收束套的过滤和排水作用，在第一次加压注浆时，不仅能将注浆孔中的水和泥浆排出，又能过防止水中的杂质防止与水泥浆混合而降低注浆体的强度；第三，利用收束套的加筋作用，能够防止水泥浆凝固后产生收缩开裂和锚索作用时拉裂，提高水泥浆填充体与侧壁岩土体的摩擦力以及本身强度，同时防止钢绞线腐蚀，提高耐久性。

2、施工过程采用三次注浆的施工工艺，其中第一次注浆为填充，其目的是填充锚索孔，将孔内水和气排出；第二次注浆为封闭，其目的是利用双液注浆的快速凝固特性，在自由段形成一截止浆塞，为第三次注浆稳压条件提供密闭空间；第三次注浆为加压，其目的是使锚固段注浆体具有一定压力，所以当锚固段岩土体为强透水地层、地下动水和局部滞水等特殊水文地质情况都不会穿过外层收束体而渗入水泥浆中，对注浆体强度产生影响，相反水泥浆中部分水渗出有利于降低水灰比，提高注浆体强度。同时第一次注浆和第三次注浆均采用同一注浆管，而第二次注浆管在自由段，减少常规二次注浆施工方法中注浆管无法拔出现象，因此占用孔内水泥浆填充空间。

3、收束套的直径比锚索孔直径大20mm～40mm，所以在第三次加压时收束套不会对水泥浆产生约束作用，因而水泥浆能对岩土体产生挤压效果，使锚索施工完后岩土体和注浆体有足够的侧摩擦力。

总的来说，本发明是一种可大规模生产、质量可靠、施工简便和经济效益好的穿富水层抗浮锚索施工方法，有利于特殊水位地质构造时抗浮锚索的使用和推广。

Claims (10)

1.一种穿富水层抗浮锚索施工方法，其特征在于：本方法采用包括收束套、锚索基本组合体和锚头的工具配合三次注浆工艺，在钻好的锚索孔中置入下端封口的收束套，然后在收束套中同心置入锚索基本组合体，并使锚索基本组合体的下端与收束套的下端之间有一段距离，该段距离作为底部沉渣段，然后通过三次注浆固定锚索基本组合体；三次注浆工艺中，第一次注浆和第三次注浆的出浆口在锚索孔底部，第二次注浆的出浆口在锚索孔的上部，注浆完成后将锚索基本组合体的上端通过锚头固定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述收束套采用对浆体有过滤、排水、隔离和加筋功能的材料制作。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述收束套采用土工布制作，成型收束套的直径比锚索孔直径大20-40mm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锚索基本组合体包括钢绞线、软塑管、钢管导向帽、托架和注浆管；

钢绞线有多根，其上部段为自由段、下部段为锚固段，自由段涂上黄油后套上软塑管，并将软塑管与钢绞线绑扎固定；

托架为直径小于锚索孔直径的环形板，其中心位置处有注浆管安装孔，周缘均布有钢绞线安装孔，沿钢绞线的长度方向设置多个托架，且锚固段相邻托架之间的间距小于自由段相邻托架之间的间距，将各钢绞线置于托架上的钢绞线安装孔中后将钢绞线与托架绑扎固定，并使钢绞线与托架垂直；

在钢绞线的底部连接钢管导向帽；

注浆管有长度不等的两根，其中较长这根的出浆口对应钢绞线锚固段底部，较短这根的出浆口对应软塑管的下方200-500mm处，较长这根作为第一次和第三注浆管，较短这根作为第二次注浆管，两注浆管分别与托架绑扎固定。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述锚头从下往上依次包括砼垫层、防水层、砼底板、方钢套管、锚固板、锚具和混凝土，方钢套管带止水环，锚固板上预留有灌浆孔和排气孔，所述注浆管通过锚固板固定。

6.如权利要求5所述的方法，包括以下步骤：

(1)开挖土方至指定标高，在地基表面施工便于锚索钻机行驶的砼垫层；

(2)组装锚索基本组合体；

(3)根据设计图纸确定的点位坐标，定位现场钻孔点位置并做好标识；

(4)待砼垫层养护合格后，采用锚索钻机钻孔；

(5)制作收束套并将其置入锚索孔中，保证收束套的下端到达孔底；

(6)将锚索基本组合体置入锚索孔内，并在其到达孔底后向上提起200-300mm高度，将锚索基本组合体在孔口轴向居中悬挂固定；

(7)注浆施工，第一次注浆通过较长的注浆管注入水泥净浆，待锚索孔口溢浆时停止注浆，立即通过较短的注浆管开始第二次注浆，注入水泥净浆和水玻璃以体积比为(3-2):1混合的双液浆，注浆时间控制在1-2min，间隔10-30min后通过较长的注浆管开始第三次注浆，注入水泥净浆，当注浆压力在2-5MPa之间并持续稳压3min以上，注浆施工完成；

(8)清理锚索孔周边的泥浆，在钢绞线的顶部依次套上方钢套管、锚固板和泡沫板，锚固板上预留有灌浆孔和排气孔，泡沫板为盲板，然后在防水层外浇筑砼底板；

(9)清除泡沫板，在锚固板外套上锚具，张拉钢绞线至设计要求大小的锚固力，在方钢套管内和锚固板上预留的灌浆孔和排气孔内回填混凝土。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，砼垫层为100-150mm厚C15垫层，以满足锚索钻机行走条件。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，用GPS仪器定位现场钻孔点位置并用红色油漆标识。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，锚索钻机以中风压风力驱动偏心潜孔锤成孔，达到设计深度后不得立即停钻，需稳钻1-2min，防止底端头达不到设计的锚固直径以及充分的灌浆。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(7)中，水泥净浆为标号P.C.42.5的水泥与水按照水灰质量比0.45-0.55配置而成，搅拌时按水泥质量的3％添加早强剂、按水泥质量的5％添加膨胀剂，搅拌时间为2min～10min；水玻璃浓度为34-40波美度。

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