CN114892656B - 一种抗浮锚杆结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下建筑施工技术领域，具体是指一种抗浮锚杆结构及其施工工艺。包括结构本体，还包括设于结构本体下方的若干抗浮锚杆，结构本体与抗浮锚杆之间设置有垫层，抗浮锚杆包括高压灌浆体与锚座，高压灌浆体与锚座连接，高压灌浆体的内部设置有若干锚筋，若干锚筋均与锚座连接，高压灌浆体的内部还设置有注浆管。本发明结构的联合作用可以使得锚杆直径可以在使用较少灌浆料的前提下大幅增加，并且根据实际使用校核，锚杆抗浮力的可以大幅度增加，大大加大了抗浮力并且通过施工工艺增强了抗浮锚杆结构的防水性能；粘合层固化后的强度高，耐老化性能优异，护套难以破裂，耐候性、耐水性以及耐碱性非常优越。

Description

一种抗浮锚杆结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及地下建筑施工技术领域，具体是指一种抗浮锚杆结构及其施工工艺。

背景技术

随着城市化建设的快速发展，人们对地下空间的需求越来越急迫，地下空间开发和利用，能够极大的提高城市土地的空间利用率，缓解城市发展与土地资源紧张的矛盾。但在地下空间的开发过程中经常会遇见地下结构的自重往往小于地下水浮力的现象，如何保证地下空间的结构安全，尤其在地下水蕴藏比较丰富的地区，地下水产生的浮力对地下空间的作用不可忽视，一般多层建筑往往采用独基加防水板的基础形式，抗浮措施多采用抗浮锚杆，但抗浮锚杆作为锚固于土层中的细长构件，在富水地层中施工困难，且在施工过程中遇到影响安全及功能性的质量通病情况也较多，因此对于抗浮锚杆施工需要进行进一步的研究并提供更安全有效的抗浮锚杆结构。

还需要说明的是，抗浮锚杆防水是地下防水施工的难点和薄弱环节；一般的抗浮锚杆防水做法，仅对抗浮锚杆根部与混凝土垫层交界处进行防水处理，锚筋伸入基础底板部分的防水处理仍然存在沿钢筋形成渗水通道的难题，同时钻孔内存在着坍塌的风险，在使用时大大减小了抗浮锚杆的承受能力。

发明内容

本发明目的在于提供一种抗浮锚杆结构，用于在复杂环境下用较少的灌浆体增加抗浮力，以及提供一种抗浮锚杆的施工工艺，用于增强抗浮锚杆结构的防水性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种抗浮锚杆结构，包括结构本体，还包括设于所述结构本体下方的若干抗浮锚杆，所述结构本体与所述抗浮锚杆之间设置有垫层，所述抗浮锚杆包括高压灌浆体与锚座，所述高压灌浆体与所述锚座连接，所述高压灌浆体的内部设置有若干锚筋，若干所述锚筋均与所述锚座连接，所述高压灌浆体的内部还设置有注浆管。需要说明的是，现有技术中，四川地区的抗浮锚杆一般都是直径为150mm的实心锚杆，其单根锚杆的抗浮力偏低，极易造成锚杆的用量增加，成本投入较大；并且根据国家标准JGJ476-2019建筑工程抗浮技术标准，对锚杆裂缝的控制有新的要求，由于传统锚杆杆体浆体受拉，往往不能满足此要求，需要增加预应力，但预应力锚杆施工复杂，成本明显增加，是行业和市场的痛点。基于上述问题，申请人提出了一种抗浮锚杆结构，具体通过将抗浮锚杆分别高压灌浆体与锚座两个部分，且锚板与锚筋连接，高压灌浆体的内部还设置有注浆管。基于上述结构的锚杆直径可以在使用较少灌浆料的前提下大幅增加，并且根据实际使用校核，锚杆抗浮力的可以大幅度增加，大大加大了抗浮力。

进一步地，所述锚座包括：结石体、紧固件以及导向帽，所述结石体与所述高压灌浆体的底部连接，所述紧固件设置在所述结石体内部的中心且一端与所述锚筋连接，所述导向帽设置在所述结石体的内部且与所述紧固件的另一端连接，所述紧固件包括：固定器、若干竖筋、轴向杆、动力弹簧、螺旋箍筋以及活络机构，所述固定器套设在所述轴向杆上，若干所述竖筋与所述轴向杆的轴线为基准呈圆周阵列设置在所述固定器的外周上，所述动力弹簧、螺旋箍筋均套设在所述竖筋的外部且与所述竖筋的内部连接，所述动力弹簧设置在所述螺旋箍筋的上端，所述活络机构设置在所述竖筋的内部，所述轴向杆的末端设置有承压板。需要说明的是，现有技术中的抗浮锚杆锚筋必须穿过基础筏板，并在筏板顶部进行张拉才能对地下基础形成有效压力，从而防止结构上浮。因此在进行筏板施工时，如何控制锚筋垂直，并在筏板内可垂直张拉，使得锚筋能够承受竖向位移变形为本领域内的施工重难点，若锚筋固定在筏板内或者未垂直、有弯曲等现象，则会致使预应力张拉力值与位移曲线变化，锚筋无足够的弹性变形从而发生断裂，或者张拉不充分，有部分锚筋未张拉，只有其中部分受力。基于上述问题，申请人通过在锚座内设置紧固件，能够克服上述问题。

进一步地，所述导向帽包括锥状部和柱状部，所述柱状部的端部与所述锚筋的底端连接，所述柱状部上开设有若干出浆口。导向帽的设置能够为紧固件进行导向作业。

进一步地，所述高压灌浆体包括由上至下设置的填充段、过渡段以及实心段。需要说明的是，为了满足锚杆裂缝的控制要求，需要增加预应力，但是传统的锚杆往往无法满足这种要求，如果采用预应力大的预应力锚杆，其施工过程复杂，成本明显增加，也成为了行业和市场的痛点。鉴于此，申请人将高压灌浆体的由上至下设置为三个部位，并且通过过渡段改变了传统锚杆的受力情况，由原有的受拉转变为受压，从而极大程度上避免了裂缝的产生。过渡段的截面形状优选为倒圆锥状。

进一步地，所述填充段内采用轻质材料填充。需要说明的是，在高压灌浆体内部的填充段与过渡段采用轻质填充的方式，进而在不使用预应力的情况下，地下水也不会进入锚杆杆体，避免了锚筋的腐蚀。

进一步地，所述填充段内采用固碳材料填充。为了深入贯彻落实加快建立健全绿色低碳循环发展体系，在建筑领域更应该推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使得建筑过程建立在高效利用资源，严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上。在此大环境下，申请提出通过在填充段内使用负碳材料，固碳材料优选的有竹节。

进一步地，所述锚筋包括：护套、粘合层以及固定缆，所述护套套设在所述固定缆的外部，所述粘合层设置在所述护套与所述固定缆之间，所述粘合层为环氧树脂材料。所述锚筋的优选数量为4根~10根，且所述锚筋以所述高压灌浆体的轴线为基准呈圆周阵列分布。还需要说明的是，锚筋的数量仅是本发明较为优选的选择之一。并且在高压灌浆体直径一定的前提下，锚筋的数量与直径呈负相关，即锚筋的数量增加，锚筋的直径需要相应减小，从锚筋的受力以及预应力方向分析，本发明能够实现的效力明显优于现有技术中的常规选择，取得了更佳的技术效果。还需要说明的是，锚固体系承载力合力作用点与上部抗浮荷载作用点需要重合，因此，将锚筋以所述高压灌浆体的轴线为基准呈圆周阵列分布，并且经过长期的实际测试，锚筋的优选数量为4根~10根。具体地，在进行张拉预应力筋时对锚杆锚固体施加预压力，从而能够解决锚杆锚固体的裂缝控制问题。更为具体地，粘合层为环氧树脂类材料制成，护套为高密度聚乙烯制成，粘合层固化后的强度高，耐老化性能优异，护套难以破裂，耐候性、耐水性以及耐碱性非常优越。

一种抗浮锚杆的施工工艺，包括以下步骤：步骤1，施工准备，根据结构本体的地质勘察报告和设计图纸编制专项施工方案，随后根据布置图进行测量放线、抗浮锚杆的制作组装，再进行锚杆孔的开钻；步骤2，安装锚杆，将步骤1中制作组装好的抗浮锚杆安装至锚杆孔内，随后对锚杆孔进行清孔、抽真空处理，并在填充段内填充轻质材料或固碳材料，再注入浆液，注入过程中分为两次注浆，第一次注浆水灰比按0.50~0.60配制，以浆液注满孔且排出的浆液浓度与灌入浆液浓度相等时停止注浆，待第一次注浆初凝后进行二次注浆，水灰比按0.45~0.50配制，直至孔内浆液饱满；步骤3，桩头防水，在步骤2完成后进行桩头防水作业，并进行垫层及结构本体的浇筑。需要说明的是，地下水对混凝土结构及钢筋具有微腐蚀性，并考虑到地下水水头增大，锚固体顶部受到底板更大的提拉作用，锚固体顶部压力由零转变为压应力，同时防水性能下降。在此基础上，申请人提出了一种抗浮锚杆的施工工艺，能够满足不同等级的裂缝控制要求，同时抗腐蚀能力及防水性能得到了极大提高。

作为优选，步骤3具体包括：步骤3-1，对垫层部位进行修补，并在此部位使用高强无收缩灌浆料即将锚杆的端部修补为桩头，并进行表面压实抹光；步骤3-2，桩头涂刷水泥基渗透结晶，涂抹范围为整个桩身，待渗透结晶凝固后涂抹聚脲，涂抹面为整个桩头平面；步骤3-3，在桩头位置安装钢套管，并将钢套管的底部磨钝，钢套管与桩头的连接位置使用硅酮密封胶进行密封。需要说明的是，本申请采用的多层防水工艺通过渗透结晶+聚脲+硅酮密封胶的联合使用有效解决了地下水渗漏问题，防止地下水通过锚杆孔渗入结构内造成渗水现象，有利于节省工期，提高经济效益，并且对于复杂环境下的地下结构施工同样适用。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明结构的联合作用可以使得锚杆直径可以在使用较少灌浆料的前提下大幅增加，并且根据实际使用校核，锚杆抗浮力可以大幅度增加，大大加大了抗浮力并且通过施工工艺增强了抗浮锚杆结构的防水性能；

2、本发明通过粘合层固化后的强度高，耐老化性能优异，护套难以破裂，耐候性、耐水性以及耐碱性非常优越；

3、本发明采用的多层防水工艺通过渗透结晶+聚脲+硅酮密封胶的联合使用有效解决了地下水渗漏问题，防止地下水通过锚杆孔渗入结构内造成渗水现象，有利于节省工期，提高经济效益，并且对于复杂环境下的地下结构施工同样适用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为紧固件的结构示意图；

图3为导向帽的结构示意图；

图4为锚筋的横截面示意图；

图5为抗浮锚杆的结构示意图；

图6为高压灌浆体的剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-结构本体，2-抗浮锚杆，21-高压灌浆体，211-填充段，212-过渡段，213-实心段，22-锚座，221-结石体，222-紧固件，2221-固定器，2222-竖筋，2223-轴向杆，2224-动力弹簧，2225-螺旋箍筋，2226-活络机构，2227-承压板，223-导向帽，2231-柱状部，2232-锥状部，2233-出浆口，23-锚筋，231-护套，232-粘合层，233-固定缆，24-注浆管，3-垫层。

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。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。

实施例：

请一并参考附图1~图6，如图所示，一种抗浮锚杆结构，包括结构本体1，还包括设于所述结构本体1下方的若干抗浮锚杆2，所述结构本体1与所述抗浮锚杆2之间设置有垫层3，所述抗浮锚杆2包括高压灌浆体21与锚座22，所述高压灌浆体21与所述锚座22连接，所述高压灌浆体21的内部设置有若干锚筋23，若干所述锚筋23均与所述锚座22连接，所述高压灌浆体21的内部还设置有注浆管24。需要说明的是，现有技术中，四川地区的抗浮锚杆2一般都是直径为150mm的实心锚杆，其单根锚杆的抗浮力偏低，极易造成锚杆的用量增加，成本投入较大；并且根据国家标准JGJ476-2019建筑工程抗浮技术标准，对锚杆裂缝的控制有新的要求，由于传统锚杆杆体浆体受拉，往往不能满足此要求，需要增加预应力，但预应力锚杆施工复杂，成本明显增加，是行业和市场的痛点。基于上述问题，申请人提出了一种抗浮锚杆结构，具体通过将抗浮锚杆2分别高压灌浆体21与锚座22两个部分，且锚板与锚筋23连接，高压灌浆体21的内部还设置有注浆管24。基于上述结构的锚杆直径可以在使用较少灌浆料的前提下大幅增加，并且根据实际使用校核，锚杆抗浮力的可以大幅度增加，大大加大了抗浮力。

需要说明的是，所述锚座22包括：结石体221、紧固件222以及导向帽223，所述结石体221与所述高压灌浆体21的底部连接，所述紧固件222设置在所述结石体221内部的中心且一端与所述锚筋23连接，所述导向帽223设置在所述结石体221的内部且与所述紧固件222的另一端连接，所述紧固件222包括：固定器2221、若干竖筋2222、轴向杆2223、动力弹簧2224、螺旋箍筋2225以及活络机构2226，所述固定器2221套设在所述轴向杆2223上，若干所述竖筋2222与所述轴向杆2223的轴线为基准呈圆周阵列设置在所述固定器2221的外周上，所述动力弹簧2224、螺旋箍筋2225均套设在所述竖筋2222的外部且与所述竖筋2222的内部连接，所述动力弹簧2224设置在所述螺旋箍筋2225的上端，所述活络机构2226设置在所述竖筋2222的内部，所述轴向杆2223的末端设置有承压板2227。需要说明的是，现有技术中的抗浮锚杆2锚筋23必须穿过基础筏板，并在筏板顶部进行张拉才能对地下基础形成有效压力，从而防止结构上浮。因此在进行筏板施工时，如何控制锚筋23垂直，并在筏板内可垂直张拉，使得锚筋23能够承受竖向位移变形为本领域内的施工重难点，若锚筋23固定在筏板内或者未垂直、有弯曲等现象，则会致使预应力张拉力值与位移曲线变化，锚筋23无足够的弹性变形从而发生断裂，或者张拉不充分，有部分锚筋23未张拉，只有其中部分受力。基于上述问题，申请人通过在锚座22内设置紧固件222，能够克服上述问题。

需要说明的是，所述导向帽223包括锥状部2232和柱状部2231，所述柱状部2231的端部与所述锚筋23的底端连接，所述柱状部2231上开设有若干出浆口2233。导向帽223的设置能够为紧固件222进行导向作业。

需要说明的是，所述高压灌浆体21包括由上至下设置的填充段211、过渡段212以及实心段213。需要说明的是，为了满足锚杆裂缝的控制要求，需要增加预应力，但是传统的锚杆往往无法满足这种要求，如果采用预应力大的预应力锚杆，其施工过程复杂，成本明显增加，也成为了行业和市场的痛点。鉴于此，申请人将高压灌浆体21的由上至下设置为三个部位，并且通过过渡段212改变了传统锚杆的受力情况，由原有的受拉转变为受压，从而极大程度上避免了裂缝的产生。过渡段212的截面形状优选为倒圆锥状。

本实施例中较为优选的是，所述填充段211内采用轻质材料填充。需要说明的是，在高压灌浆体21内部的填充段211与过渡段212采用轻质填充的方式，进而在不使用预应力的情况下，地下水也不会进入锚杆杆体，避免了锚筋23的腐蚀。

本实施例中较为优选的是，所述填充段211内采用固碳材料填充。为了深入贯彻落实加快建立健全绿色低碳循环发展体系，在建筑领域更应该推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使得建筑过程建立在高效利用资源，严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上。在此大环境下，申请提出通过在填充段211内使用负碳材料，固碳材料优选的有竹节。

本实施例中较为优选的是，所述锚筋23包括：护套231、粘合层232以及固定缆233，所述护套231套设在所述固定缆233的外部，所述粘合层232设置在所述护套231与所述固定缆233之间，所述粘合层232为环氧树脂材料。所述锚筋23的优选数量为4根~10根，所述锚筋23以所述高压灌浆体21的轴线为基准呈圆周阵列分布。还需要说明的是，锚筋23的数量仅是本发明较为优选的选择之一。并且在高压灌浆体21直径一定的前提下，锚筋23的数量与直径呈负相关，即锚筋23的数量增加，锚筋23的直径需要相应减小，从锚筋23的受力以及预应力方向分析，本发明能够实现的效力明显优于现有技术中的常规选择，取得了更佳的技术效果。还需要说明的是，锚固体系承载力合力作用点与上部抗浮荷载作用点需要重合，因此，将锚筋23以所述高压灌浆体21的轴线为基准呈圆周阵列分布，并且经过长期的实际测试，锚筋23的优选数量为4根~10根。具体地，在进行张拉预应力筋时对锚杆锚固体施加预压力，从而能够解决锚杆锚固体的裂缝控制问题。更为具体地，粘合层232为环氧树脂类材料制成，护套231为高密度聚乙烯制成，粘合层232固化后的强度高，耐老化性能优异，护套231难以破裂，耐候性、耐水性以及耐碱性非常优越。

一种抗浮锚杆2的施工工艺，包括以下步骤：步骤1，施工准备，根据结构本体1的地质勘察报告和设计图纸编制专项施工方案，随后根据布置图进行测量放线、抗浮锚杆2的制作组装，再进行锚杆孔的开钻；步骤2，安装锚杆，将步骤1中制作组装好的抗浮锚杆2安装至锚杆孔内，随后对锚杆孔进行清孔、抽真空处理，并在填充段211内填充轻质材料或固碳材料，再注入浆液，注入过程中分为两次注浆，第一次注浆水灰比按0.50~0.60配制，以浆液注满孔且排出的浆液浓度与灌入浆液浓度相等时停止注浆，待第一次注浆初凝后进行二次注浆，水灰比按0.45~0.50配制，直至孔内浆液饱满；步骤3，桩头防水，在步骤2完成后进行桩头防水作业，并进行垫层3及结构本体1的浇筑。需要说明的是，地下水对混凝土结构及钢筋具有微腐蚀性，并考虑到地下水水头增大，锚固体顶部受到底板更大的提拉作用，锚固体顶部压力由零转变为压应力，同时防水性能下降。在此基础上，申请人提出了一种抗浮锚杆2的施工工艺，能够满足不同等级的裂缝控制要求，同时抗腐蚀能力及防水性能得到了极大提高。

本实施例中较为优选的是，步骤3具体包括：步骤3-1，对垫层3部位进行修补，并在此部位使用高强无收缩灌浆料即将锚杆的端部修补为桩头，并进行表面压实抹光；步骤3-2，桩头涂刷水泥基渗透结晶，涂抹范围为整个桩身，待渗透结晶凝固后涂抹聚脲，涂抹面为整个桩头平面；步骤3-3，在桩头位置安装钢套管，并将钢套管的底部磨钝，钢套管与桩头的连接位置使用硅酮密封胶进行密封。需要说明的是，本申请采用的多层防水工艺通过渗透结晶+聚脲+硅酮密封胶的联合使用有效解决了地下水渗漏问题，防止地下水通过锚杆孔渗入结构内造成渗水现象，有利于节省工期，提高经济效益，并且对于复杂环境下的地下结构施工同样适用。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种抗浮锚杆结构，包括结构本体（1），其特征在于：还包括设于所述结构本体（1）下方的若干抗浮锚杆（2），所述结构本体（1）与所述抗浮锚杆（2）之间设置有垫层（3），所述抗浮锚杆（2）包括高压灌浆体（21）与锚座（22），所述高压灌浆体（21）与所述锚座（22）连接，所述高压灌浆体（21）的内部设置有若干锚筋（23），若干所述锚筋（23）均与所述锚座（22）连接，所述高压灌浆体（21）的内部还设置有注浆管（24）；

所述锚座（22）包括：结石体（221）、紧固件（222）以及导向帽（223），所述结石体（221）与所述高压灌浆体（21）的底部连接，所述紧固件（222）设置在所述结石体（221）内部的中心且一端与所述锚筋（23）连接，所述导向帽（223）设置在所述结石体（221）的内部且与所述紧固件（222）的另一端连接，所述紧固件（222）包括：固定器（2221）、若干竖筋（2222）、轴向杆（2223）、动力弹簧（2224）、螺旋箍筋（2225）以及活络机构（2226），所述固定器（2221）套设在所述轴向杆（2223）上，若干所述竖筋（2222）与所述轴向杆（2223）的轴线为基准呈圆周阵列设置在所述固定器（2221）的外周上，所述螺旋箍筋（2225）套设在所述竖筋（2222）的外部，所述动力弹簧（2224）套设在所述轴向杆（2223）的外部且置于所述活络机构（2226）的上端，所述动力弹簧（2224）通过所述活络机构（2226）与所述竖筋（2222）的内部连接，所述活络机构（2226）设置在所述竖筋（2222）的内部，所述轴向杆（2223）的末端设置有承压板（2227）；

所述导向帽（223）包括锥状部（2232）和柱状部（2231），所述柱状部（2231）的端部与所述锚筋（23）的底端连接，所述柱状部（2231）上开设有若干出浆口（2233），所述紧固件（222）能够用于所述锚筋（23）的垂直张拉；所述高压灌浆体（21）包括由上至下设置的填充段（211）、过渡段（212）以及实心段（213）；过渡段的截面形状为倒圆锥状，填充段采用竹节填充。

2.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆结构，其特征在于：所述锚筋（23）包括：护套（231）、粘合层（232）以及固定缆（233），所述护套（231）套设在所述固定缆（233）的外部，所述粘合层（232）设置在所述护套（231）与所述固定缆（233）之间，所述粘合层（232）为环氧树脂材料。

3.一种抗浮锚杆结构的施工工艺，其特征在于：基于权利要求1至2任意一项所述的一种抗浮锚杆结构，包括以下步骤：

步骤1，施工准备，根据结构本体（1）的地质勘察报告和设计图纸编制专项施工方案，随后根据布置图进行测量放线、抗浮锚杆（2）的制作组装，再进行锚杆孔的开钻；

步骤2，安装锚杆，将步骤1中制作组装好的抗浮锚杆（2）安装至锚杆孔内，随后对锚杆孔进行清孔、抽真空处理，并在填充段（211）内填充竹节，再注入浆液，注入过程中分为两次注浆，第一次注浆水灰比按0.50~0.60配制，以浆液注满孔且排出的浆液浓度与灌入浆液浓度相等时停止注浆，待第一次注浆初凝后进行二次注浆，水灰比按0.45~0.50配制，直至孔内浆液饱满；

步骤3，桩头防水，在步骤2完成后进行桩头防水作业，并进行垫层（3）及结构本体（1）的浇筑。

4.根据权利要求3所述的一种抗浮锚杆结构的施工工艺，其特征在于：步骤3具体包括：

步骤3-1，对垫层（3）部位进行修补，并在此部位使用高强无收缩灌浆料，并将锚杆的端部修补为桩头，并进行表面压实抹光；

步骤3-2，桩头涂刷水泥基渗透结晶，涂抹范围为整个桩身，待渗透结晶凝固后涂抹聚脲，涂抹面为整个桩头平面；

步骤3-3，在桩头位置安装钢套管，并将钢套管的底部磨钝，钢套管与桩头的连接位置使用硅酮密封胶进行密封。