CN113250249B - 基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及既有建筑抗浮技术领域，公开了基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统及其施工方法，包括施入既有建筑抗浮底板的锚杆群，锚杆群包括多个呈40‑75°施入的自进式抗浮锚杆，锚杆群内自进式抗浮锚杆呈矩阵式相对向排列，可以远远满足设计要求，还可以抵抗水平扰动，减小建筑物在水平方向上的位移量；同时采用自进式抗浮锚杆和泄压装置相结合的抗浮治理方式，可以有效地进行抗浮板加固、抗浮板受损部位恢复、以及抗浮板下空洞、间隙填充；而且自进式抗浮锚杆的分布密度设计时，也充分考虑了泄压装置的降压效果，保证有效治理既有建筑物产生上浮的问题的同时，也能可以减少自进式抗浮锚杆的用量。

Description

基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法
技术领域
本发明涉及既有建筑抗浮技术领域，具体涉及基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法。
背景技术
当建筑物自重及底部覆土不能抵消地下水产生的浮力时，既有建筑底部由于水压作用容易产生上浮，会造成建筑物支撑结构受压变形，严重时支撑结构被破坏，影响建筑的稳定性；而且由于筏板的后浇带、施工缝或后期形成的裂缝处是薄弱环节，筏板底部长期受水压作用，筏板后浇带、施工缝或裂缝进一步发展，造成既有建筑地下室筏板或开裂渗水，存在安全隐患。而且现有的抗浮治理方法大多是采用钻孔泄压的方式泄去建筑物抗浮底板的水压，然后施加锚杆进行抗浮处理，锚杆的分布不合理，后续地下水位上升时，尤其是遇到极端天气如暴雨等环境，水压始终会对抗浮底板产生压力作用，抗浮底板开裂渗漏的问题没有得以解决。
发明内容
基于以上问题，本发明提供基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，通过计算既有建筑抗浮底板下方的平衡水压，合理安装启闭阈值相适应的泄压装置，当抗浮底板下方积水，水压超过自力式压力调节阀的阈值时，自力式压力调节阀打开，地下水在压力作用下经泄压管、导流管被导出至建筑物外，实现既有建筑抗浮层下压力渗漏持续泄压，保证既有建筑物抗浮底板不会因水压过大而产生开裂渗漏的问题；同时保证抗浮底板下的水压平衡，保证建筑物安全稳定，不易产生上浮或沉降。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，包括如下步骤：
S1、获取既有建筑物抗浮底板下设计相对抗浮水位、实际地下水位、水位变化率，以及建筑物区域极端环境影响的水位变化率相关参数；
S2、在产生上浮的建筑物抗浮底板上开泄压孔，进行基底泄压；
S3、根据抗浮设计要求、实际地下水位、极端环境影响地下水位变化率及锚杆抗拉拔性能，计算自进式锚杆的分布密度，并标注锚杆施加位置；自进式锚杆的分布密度计算公式如下：
Figure GDA0003352189270000011
其中，自进式锚杆为自进式抗浮锚杆，包括中空结构的杆体，杆体上设置有花孔，杆体的外壁设置有螺纹，杆体前端设置有钻头，锚杆尾端设置有弹性垫片和固定块，固定块开设有与杆体螺纹相匹配的螺纹孔；
ρ为自进式抗浮锚杆分布密度，N为单根自进式抗浮锚杆设计抗拉拔力，kN；△H为拟增设水头相对压力值，m；P1为极端峰值压力上升率，m/h；P2为初设泄压装置降压率，m/h；h为极端环境持续时间，小时；ρ水为水的密度，取1000kg/m3，g为重力加速度，取10N/kg；
S4、将自进式锚杆安装在锚杆钻机上，在建筑物抗浮底板上倾斜40-75度钻入锚杆群；锚杆群内自进式抗浮锚杆呈矩阵式相对向排列，每排自进式抗浮锚杆平行设置，每列相邻两个自进式抗浮锚杆对称设置；
S5、自进式锚杆钻入设计深度后，在自进式锚杆外露部分安装弹性垫片和固定块进行固定；然后将自进式锚杆端头与压浆机连接，进行锚杆压力注浆，然后安装止浆塞封堵外露端头；
S6、待注浆液达到强度要求后，从靠近固定块处截断外露部分，采用焊条焊接封堵端头，并将弹性垫片、固定块及锚杆进行焊接固定；
S7、对预标定分布的泄压孔进行扩孔；然后在孔底铺碎砾石作为滤水层，然后在滤水层安装泄压管，泄压管顶部连接导流管后，导流管另一端接入至建筑物外集水池或市政雨污水管网；重新搭接抗浮底板钢筋网，使抗浮底板钢筋网恢复至原配筋要求，并在抗浮底板开孔处浇筑高一强度等级的混凝土，将抗浮底板泄压孔恢复至开孔前的状态；
S8、在抗浮底板开孔处浇筑高一强度等级的混凝土层，将抗浮底板开孔处恢复至开孔前的状态；
S9、对原抗浮底板上产生的裂纹进行灌浆修补；
S10、对原抗浮底板表面进行凿毛并清理干净后，在原抗浮底板上浇筑混凝土层，覆盖自进式锚杆的封锚端头。
进一步地，每个自进式抗浮锚杆与抗浮底板所在平面之间的夹角呈45度。
进一步地，自进式抗浮锚杆的杆体包括连接套筒和多个管状单元节，连接套筒内壁设置有与杆体外壁螺纹相匹配的内螺纹，相邻两个管状单元节通过连接套筒同轴连接。
进一步地，位于滤水层中的泄压管安装于泄压装置上，泄压装置包括硬质壳体，硬质壳体的与导流管连通；硬质壳体内设置有自力式压力调节阀，泄压管的一端伸入硬质壳体内与自力式压力调节阀的进口端连通，泄压管的另一端位于硬质壳体底部并向下延伸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用自进式抗浮锚杆倾斜40-75°施入，锚杆的实际抗拉拔最大值则远大于垂直抗浮锚杆的抗拉拔力值，可以远远满足设计要求；倾斜40-75°施入锚杆还可以抵抗水平扰动，减小建筑物在水平方向上的位移量；自进式锚杆可直接采用锚杆钻机旋转施入，无需预先钻孔，既可以减少对基地土体的扰动，也可以增大杆体与周边土体及硬化水泥浆体之间的接触面积，增大粘结能力，保证既有建筑的整体稳定性。
2.将自进式抗浮锚杆与泄压装置相结合，并合理计算自进式抗浮锚杆的分布密度，通过计算既有建筑抗浮底板下方的平衡水压，采用自进式抗浮锚杆和泄压装置相结合的抗浮治理方式，可以有效地进行抗浮板加固、抗浮板受损部位恢复、以及抗浮板下空洞、间隙填充；而且自进式抗浮锚杆的分布密度设计时，也充分考虑了泄压装置的降压效果，保证有效治理既有建筑物产生上浮的问题的同时，也能可以减少自进式抗浮锚杆的用量。
3.合理安装启闭阈值相适应的泄压装置，当抗浮底板下方积水，水压超过自力式压力调节阀的阈值时，自力式压力调节阀打开，地下水在压力作用下经泄压管、导流管被导出至建筑物外，实现既有建筑抗浮层下压力渗漏持续泄压，保证既有建筑物抗浮底板不会因水压过大而产生开裂渗漏的问题；同时保证抗浮底板下的水压平衡，尤其是在极端天气环境下，保证建筑物安全稳定，不易产生上浮。
附图说明
图1为实施例中既有建筑抗浮层下压力渗漏泄压装置安装结构示意图；
图2为实施例中锚杆群在抗浮底板上的布置结构示意图；
图3为实施例中自进式抗浮锚杆的结构示意图；
图4为实施例中泄压装置的结构示意图；
图5为图4中局部A的放大示意图；
图6为实施例中泄压管的立体结构示意图；
其中：1、抗浮底板；2、自进式抗浮锚杆；3、杆体；4、花孔；5、钻头；6、弹性垫片；7、固定块；8、滤水层；9、泄压管；10、导流管；11、混凝土层；12、硬质壳体；13、支撑部件；14、缩径段；15、导向杆；16、导向筒；17、阀片；18、弹簧；19、调节螺母。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
参见图1-6，基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统，包括施入既有建筑抗浮底板1的锚杆群，锚杆群包括多个自进式抗浮锚杆2，每个自进式抗浮锚杆2与抗浮底板1所在平面之间的夹角呈40-75度；锚杆群内自进式抗浮锚杆2呈矩阵式相对向排列，每排自进式抗浮锚杆2平行设置，每列相邻两个自进式抗浮锚杆2对称设置；还包括插设于抗浮底板1上的泄压管9，所述泄压管9底部端头位于抗浮底板1下方，另一端与建筑物外集水池或市政雨污水管网连通。
在本实施例中，基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，包括如下步骤：
S1、获取既有建筑物抗浮底板1下设计相对抗浮水位、实际地下水位、水位变化率，以及建筑物区域极端环境影响的水位变化率相关参数；
S2、在产生上浮的建筑物抗浮底板1上开泄压孔，进行基底泄压；
S3、根据抗浮设计要求、实际地下水位、极端环境影响地下水位变化率及锚杆抗拉拔性能，计算自进式抗浮锚杆2的分布密度，并标注锚杆施加位置；自进式抗浮锚杆2的分布密度计算公式如下：
Figure GDA0003352189270000041
其中ρ为自进式抗浮锚杆(2)分布密度，N为单根自进式抗浮锚杆(2)设计抗拉拔力，kN；△H为拟增设水头相对压力值，m；P1为极端峰值压力上升率，m/h；P2为初设泄压装置降压率，m/h；h为极端环境持续时间，小时；ρ水为水的密度，取1000kg/m3，g为重力加速度，取10N/kg；
S4、将自进式锚杆安装在锚杆钻机上，在建筑物抗浮底板1上倾斜40-75度钻入锚杆群；
S5、自进式锚杆钻入设计深度后，在自进式锚杆外露部分安装弹性垫片6和固定块7进行固定；然后将自进式锚杆端头与压浆机连接，进行锚杆压力注浆，然后安装止浆塞封堵外露端头；
S6、待注浆液达到强度要求后，从靠近固定块7处截断外露部分，采用焊条焊接封堵端头，并将弹性垫片6、固定块7及锚杆进行焊接固定；
S7、对预标定分布的泄压孔进行扩孔；然后在孔底铺碎砾石作为滤水层8，然后在滤水层8安装泄压管9，泄压管9顶部连接导流管10后，导流管10另一端接入至建筑物外集水池或市政雨污水管网；重新搭接抗浮底板1钢筋网，使抗浮底板1钢筋网恢复至原配筋要求，并在抗浮底板1开孔处浇筑高一强度等级的混凝土，将抗浮底板1泄压孔恢复至开孔前的状态；
S8、在抗浮底板1开孔处浇筑高一强度等级的混凝土层11，将抗浮底板1开孔处恢复至开孔前的状态；
S9、对原抗浮底板1上产生的裂纹进行灌浆修补；
S10、对原抗浮底板1表面进行凿毛并清理干净后，在原抗浮底板1上浇筑混凝土层11，覆盖自进式锚杆的封锚端头。
现有的抗浮锚杆的施工都是采用垂直抗浮锚杆，垂直抗浮锚杆只有竖直方向受力，锚杆抗拉拔检测试验过程中，锚杆的抗拉拔力是沿竖直方向进行施力测量，垂直抗浮锚杆的抗拉拔最大值就是检测值；在本实施例中，采用自进式抗浮锚杆2倾斜40-75°施入，锚杆的受力可以分解到竖直和水平受力；两种施入方式的锚杆进行检测的时候都是竖向拉拔试验，如果检测数据相同，倾斜的锚杆的实际抗拉拔最大值则远大于垂直抗浮锚杆的抗拉拔力值，可以远远满足设计要求；而且倾斜40-75°施入锚杆还可以抵抗水平扰动，减小建筑物在水平方向上的位移量。本实施例中的锚杆采用外壁带螺纹的自进式锚杆，直接采用锚杆钻机旋转施入，无需预先钻孔，既可以减少对基地土体的扰动，也可以增大杆体3与周边土体及硬化水泥浆体之间的接触面积，增大粘结能力，保证既有建筑的整体稳定性；而且，充分考虑抗浮设计要求、实际地下水位、极端环境影响地下水位变化率以及锚杆抗拉拔性能等相关因素，合理计算自进式抗浮锚杆2的分布密度，保证既有建筑物抗浮底板1的抗浮效果。
本实施例采用每个自进式抗浮锚杆2与抗浮底板1所在平面之间的夹角呈45度，锚杆的抗拉拔最大值是检测值的1.4倍，可以远远满足设计要求。
自进式抗浮锚杆2包括中空结构的杆体3，杆体3上设置有花孔4，杆体3的外壁设置有螺纹，杆体3前端设置有钻头5，锚杆尾端设置有弹性垫片6和固定块7，固定块7开设有与杆体3螺纹相匹配的螺纹孔。自进式抗浮锚杆2施工过程中，杆体3尾部与锚杆钻机转轴连接，然后开启锚杆钻机，将杆体3倾斜40-75°钻入抗浮底板1内并延伸至基底土体内；后续注浆，水泥浆液由花孔4渗入基底土体内，对抗浮底板1产生锚固作用；同时因杆体3外壁设置螺纹，杆体3旋入过程中螺杆自攻进入抗浮底板1和基底土体内，螺纹与抗浮底板1、土体产生作用力，而且接触面积也有所增加，进一步增强了对抗浮底板1的锚固作用。
本实施例中的自进式抗浮锚杆2的杆体3包括连接套筒和多个管状单元节，连接套筒内壁设置有与杆体3外壁螺纹相匹配的内螺纹，相邻两个管状单元节通过连接套筒同轴连接。杆体3由多段管状单元节组成，钻入过程先将带有钻头5的管状单元节钻入，后续通过外壁螺纹和连接套筒进行加长，一是方便施工，二是钻入过程保证锚杆的倾角，不易产生偏差。
位于滤水层8中的泄压管9安装于泄压装置上，所述泄压装置包括硬质壳体12，所述硬质壳体12的与导流管10连通；所述硬质壳体12内设置有自力式压力调节阀，所述泄压管9的一端伸入硬质壳体12内与自力式压力调节阀的进口端连通，所述泄压管9的另一端位于硬质壳体12底部并向下延伸。硬质壳体12一般由钢板或其它具有一定抗压强度的材料制成，硬质壳体12安装于滤水层8上，泄压管9插入滤水层8中，当抗浮底板1下方积水，水压超过自力式压力调节阀的阈值时，自力式压力调节阀打开，地下水在压力作用下经泄压管9、导流管10被导出至建筑物外，实现既有建筑抗浮层下压力渗漏持续泄压。
本实施例中的自力式压力调节阀包括管体以及管体内的支撑部件13，管体靠近通孔的端头位置设置有缩径段14；支撑部件13上安装有与管体同轴设置的导向杆15，导向杆15的远端套设有导向筒16，导向筒16的远端安装有阀片17，阀片17的直径大于缩径段14最小直径，小于管体内径；导向杆15上套设有介于支撑部件13与导向杆15之间的受压弹簧18。支撑部件13焊接固定在管体内壁，用于固定导向杆15，支撑部件13之间为水通过的间隙，保证地下水能够在泄压管9内进行正常流通；在水压小于阈值时，阀片17在弹簧18压力作用下与缩径段14相抵触；抗浮底板1下的地下水由基底土中渗入，经滤水层8过滤后，汇集在泄压装置外，此时地下水不能通过阀片17；当地下水位上升，水压大于弹簧18的弹力时，水压冲开阀片17，弹簧18收缩，地下水由阀片17与管体之间的间隙进入泄压管9内，经导流管10导出。实施例中的导向杆15可以起到导向的作用，可以规避阀片17产生倾斜而导致自力式压力调节阀失效的问题，进而保证抗浮底板1底部的水压平衡，既不会因水压过大而使建筑物产生上浮，也不会使水压过低而导致建筑物下沉，因此自力式调节阀的启闭阈值的设定至关重要。本实施例中采用自进式抗浮锚杆2和泄压装置相结合的抗浮治理方式，可以有效地进行抗浮板加固、抗浮板受损部位恢复、以及抗浮板下空洞、间隙填充；而且自进式抗浮锚杆2的分布密度设计时，也充分考虑了泄压装置的降压效果，保证有效治理既有建筑物产生上浮的问题的同时，也能可以减少自进式抗浮锚杆2的用量。
本实施例中在导向杆15在靠近支撑部件13的位置设置有螺纹，导向杆15的螺纹上套设有相匹配的调节螺母19，弹簧18介于调节螺母19与导向筒16之间。可以在泄压装置安装前先计算当前建筑物的平衡水压，根据平衡水压计算出对应的自力式压力调节阀所需的启闭阈值，保证抗浮底板1下的水压平衡，保证建筑物安全稳定，不易产生上浮或沉降。
泄压装置在安装前，通过设置自力式压力调节阀的阀片17启闭阈值，进行水压阈值的控制，当作用于自力式压力调节阀上的水压小于阀片17启闭阈值时，阀门处于关闭状态；当水压大于阀片17启闭阈值时，阀片17打开将抗浮底板1底部的地下水经泄压管9、导流管10导入集水池或市政雨污水管网。管体的缩径段14与管体之间通过螺纹可拆卸连接；在弹性变形范围内，弹簧18弹力作用的大小与弹簧18的长度有关，本实施例将缩径段14与管体之间设置为通过螺纹进行可拆卸连接，便于泄压装置安装前旋转调节螺母19控制调节螺母19的位置，从而控制弹簧18弹力的大小，实现自力式调节阀的启闭阈值的调节，以适应对应既有建筑物水压平衡的要求。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取既有建筑物抗浮底板(1)下设计相对抗浮水位、实际地下水位、水位变化率，以及建筑物区域极端环境影响的水位变化率相关参数；
S2、在产生上浮的建筑物抗浮底板(1)上开泄压孔，进行基底泄压；
S3、根据抗浮设计要求、实际地下水位、极端环境影响地下水位变化率及锚杆抗拉拔性能，计算自进式锚杆的分布密度，并标注锚杆施加位置；自进式锚杆的分布密度计算公式如下：
Figure FDA0003352189260000011
其中，所述自进式锚杆为自进式抗浮锚杆(2)，包括中空结构的杆体(3)，所述杆体(3)上设置有花孔(4)，所述杆体(3)的外壁设置有螺纹，杆体(3)前端设置有钻头(5)，锚杆尾端设置有弹性垫片(6)和固定块(7)，所述固定块(7)开设有与杆体(3)螺纹相匹配的螺纹孔；
ρ为自进式抗浮锚杆(2)分布密度，N为单根自进式抗浮锚杆(2)设计抗拉拔力，kN；△H为拟增设水头相对压力值，m；P1为极端峰值压力上升率，m/h；P2为初设泄压装置降压率，m/h；h为极端环境持续时间，小时；ρ水为水的密度，取1000kg/m3，g为重力加速度，取10N/kg；
S4、将自进式锚杆安装在锚杆钻机上，在建筑物抗浮底板(1)上倾斜40-75度钻入锚杆群；所述锚杆群内自进式抗浮锚杆(2)呈矩阵式相对向排列，每排自进式抗浮锚杆(2)平行设置，每列相邻两个自进式抗浮锚杆(2)对称设置；
S5、自进式锚杆钻入设计深度后，在自进式锚杆外露部分安装弹性垫片(6)和固定块(7)进行固定；然后将自进式锚杆端头与压浆机连接，进行锚杆压力注浆，然后安装止浆塞封堵外露端头；
S6、待注浆液达到强度要求后，从靠近固定块(7)处截断外露部分，采用焊条焊接封堵端头，并将弹性垫片(6)、固定块(7)及锚杆进行焊接固定；
S7、对预标定分布的泄压孔进行扩孔；然后在孔底铺碎砾石作为滤水层(8)，然后在滤水层(8)安装泄压管(9)，泄压管(9)顶部连接导流管(10)后，导流管(10)另一端接入至建筑物外集水池或市政雨污水管网；重新搭接抗浮底板(1)钢筋网，使抗浮底板(1)钢筋网恢复至原配筋要求，并在抗浮底板(1)开孔处浇筑高一强度等级的混凝土，将抗浮底板(1)泄压孔恢复至开孔前的状态；
S8、在抗浮底板(1)开孔处浇筑高一强度等级的混凝土层(11)，将抗浮底板(1)开孔处恢复至开孔前的状态；
S9、对原抗浮底板(1)上产生的裂纹进行灌浆修补；
S10、对原抗浮底板(1)表面进行凿毛并清理干净后，在原抗浮底板(1)上浇筑混凝土层(11)，覆盖自进式锚杆的封锚端头。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，其特征在于：每个所述自进式抗浮锚杆(2)与抗浮底板(1)所在平面之间的夹角呈45度。
3.根据权利要求1所述的基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，其特征在于：所述自进式抗浮锚杆(2)的杆体(3)包括连接套筒和多个管状单元节，所述连接套筒内壁设置有与杆体(3)外壁螺纹相匹配的内螺纹，相邻两个所述管状单元节通过连接套筒同轴连接。
4.根据权利要求1所述的基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法，其特征在于：位于滤水层(8)中的泄压管(9)安装于泄压装置上，所述泄压装置包括硬质壳体(12)，所述硬质壳体(12)的与导流管(10)连通；所述硬质壳体(12)内设置有自力式压力调节阀，所述泄压管(9)的一端伸入硬质壳体(12)内与自力式压力调节阀的进口端连通，所述泄压管(9)的另一端位于硬质壳体(12)底部并向下延伸。
CN202110535925.6A 2021-05-17 2021-05-17 基于嵌入型自进式锚杆的既有建筑抗浮系统的施工方法 Active CN113250249B (zh)

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