抗浮桩施工技术在地下建筑工程应用

2023-01-12章必满

建筑与装饰 2022年15期

章必满

阶梯项目咨询有限公司安徽池州 247100

引言

地下建筑工程的施工环境非常复杂，如果没有考虑地下水浮力的情况，很可能会引发安全事故，应加强抗浮桩施工技术的研究和应用，根据地下建筑的实际情况进行设计和施工，对建筑的荷载进行分析，合理运用抗浮桩施工技术，为施工的安全和地下建筑的质量提供保障。

1 抗浮桩施工技术的特点和原理

地下建筑工程对结构和材料的承载力有较高的要求，可以在这部分区域使用抗浮桩，即抗浮锚杆，利用这种材料对地下建筑进行抗浮处理，使地下建筑的抗拔桩体能够承受更强的拉力。从技术应用的特点进行分析，该技术并不复杂，整个施工的流程比较简单，操作起来十分方便，施工人员很快就能了解抗浮桩施工技术的操作要点，与其他施工方式相比，运用抗浮桩施工技术时，不会产生较大的噪声，噪声污染较小。在抗浮桩的分布上，通常会将其布置在底板外围的区域，而且会按照网格形式进行设计，或者按照点状进行布局，如果地下区域为坚硬岩，需要让抗浮桩呈点状分布。在结构竖向力的作用下，让地下建筑的水浮力一直处于平衡的状态，增强地下建筑结构的承受能力。对该技术的原理进行分析，需要对各种力进行计算，不仅要计算土体摩擦力，还要对整个建筑的重力进行计算，将两者的数值相加，确保两者相加得到的力低于地下水浮力。运用该技术时，应将锚杆钢筋留出一定的长度，将其放到抗浮桩内部后，把多出来的钢筋固定到防水板上，在孔洞中灌注浆液，最后在地下建筑的主体部位置入抗浮锚杆。需要注意的是，抗浮桩施工技术有一定的应用范围，如果地下建筑建设区域的水位较高，浮力较大，建筑自身的重量无法应对较大的浮力，而且该工程属于大型工程，如地下车库和地铁站等，在这种情况下会使用抗浮桩施工技术。

2 地下建筑工程抗浮桩施工技术的操作要点

2.1 做好准备工作

首先，合理安排场地环境。施工之前应详细分析地下建筑施工的相关规范，对地下环境进行调研，尤其要注意水电接口，确定接口所在的方位。为了做到有序施工，需要对现场空间进行布局，划分材料放置区域时，考虑该区域到各个施工区域的距离，以及该区域到材料库房的距离。抗浮桩施工需要使用专门的设备，要在场地中选出一处空间，专门用来放置设备。对地下建筑施工场地的地面进行检查，保证地面的平整性，为接下来的抗浮桩施工提供良好的环境条件。其次，确定抗浮锚杆钻孔的位置。在保证地面足够平整的情况下确定孔位，施工人员需要使用全站仪，利用该仪器进行测量，确定施工现场的基础轴线，对平面图和现场环境进行分析，找出抗浮锚杆钻孔的具体方位，对该位置进行标记，为了让标记更加明显，可以使用红铅油这种材料。最后，准备钻机。在标记处进行钻孔之前，需要安装钻机并对钻机进行调整，注意钻机立轴的角度，保证立轴的垂度，同时要让立轴正对着孔位，安装的过程中，应保持平整的状态，安装完成后，确保钻机足够稳固[1]。

2.2 锚杆成孔和清孔提钻

在锚杆成孔的施工过程中，需要选择专业的、合适的钻机，可以在钻孔施工中使用YXZ-70（90）这种型号的设备。钻孔的时候要注意压强，为了有效驱动偏心潜孔锤，需要对参数进行设置和控制，使其处于0.75MPa的高压风力中，在这个条件下，钻机能够有效驱动Φ146套管，使其逐渐深入到抗浮锚杆的内部，钻孔时应注意孔的深度，确保深度大于或等于50mm。施工人员需要注意土层的性质，如果钻孔时遇到了软弱层，需要根据土层的情况科学设计锚杆的长度，在钻进的过程中控制好孔深，达到深度的规定。

在清孔提钻的施工过程中，要与锚杆成孔施工工作结合起来，当钻进的深度符合设计要求时，应先暂停2min，对孔内的杂质进行清理，用高压风力去除内部的碎石和尘土等物质，清孔时一定要控制好时间，清孔的时间应在2min之内，时间过长有可能会出现塌孔的问题，通过科学清孔保证注浆施工的质量，在清孔提钻工作中保护好锚杆孔，将尘土等杂质全部清除出去，保持孔内的整洁和干净，为后期注浆提供良好的孔内环境[2]。

2.3 制作钢筋和安装钢筋

钢筋的制作和安装主要包括以下几个步骤：首先，选取一根热轧钢筋，注意钢筋的型号和级别，可以选择28HRB400级的钢筋。生产钢筋时，一般会将长度设定为9m或12m，可以使用9m的钢筋。要想知道钢筋下料时的深度，需要根据抗浮锚杆孔的深度进行设计，一般来说，要比锚杆孔深多出1180mm。其次，要将注浆管绑到钢筋上，注浆管的材料为PVC，PVC管的直径为Φ20，尽量将注浆管的顶部预留出一部分，让注浆管上端比锚杆多出来400mm，这能让后期的注浆更加方便，同时，注浆管底部的长度也要进行调整，应当比钢筋的长度短200mm，这能让注浆管顺利进入到孔中，不会破坏涂层，通过长度的控制保证注浆的效果。再次，在抗浮锚杆上安装Φ6钢筋箍以及支架，要沿着轴线的方向进行安装，控制好安装的间距，按照2m的间隔距离进行焊接，使锚杆更加稳固。对抗浮锚杆的外侧进行焊接时，应控制好焊接的宽度，确保宽度等于或超过25mm，对锚杆进行保护和加固，使保护层更加稳固。当注浆管和钢筋全部处理好后，使其一点点进入孔内，施工人员要对注浆管端口的位置进行控制，使其与锚孔的最低处保持20～30cm的距离。最后，放入主筋。为了更顺利地放入主筋，需要使用滑轮架，主筋上应绑有注浆管，对滑轮架进行操控时，应缓慢操作，让主筋和注浆管逐渐到达锚孔的最低处[3]。

2.4 拔出套管和填入豆石

将套管拔出来之前，需要对排气管以及注浆管进行处理，为了避免灰尘和碎石从两端进入到管内，可以用塑料布进行包裹。准备拔出来的时候，加入少量豆石，豆石会堆到套管的底部，第一次加入的时候，豆石的高度应超过套管1m，这时将套管拔出来1m，按照这个步骤继续放入豆石和拔出套管，使豆石足够紧密，当豆石和孔口之间的间距处于700～800mm时，套管就能被完全拔出来。加入豆石的过程中，应控制好钢筋的位置，确保钢筋一直处于中心处，避免钢筋偏移，同时还要控制豆石的含量，必须要让含量超过3%，同时还要注意有害物质的含量，如硫化物等，将这类物质的含量控制在1%以下。

2.5 注浆施工

地下建筑抗浮桩施工中最重要的就是注浆施工，注浆施工需要使用水泥材料，要对材料的标号进行控制，保证标号等于或大于P.O42.5R，使用硅酸盐水泥等快硬水泥，确保水泥的强度等级不低于42.5R。灌浆的过程中，要将压力保持为M30t，将注浆管当成导管，泥浆泵主要负责吸入泥浆，泥浆经过高压注浆管之后，通过枪头和注浆口进入到锚孔的内部，持续注浆，当浆液溢出锚孔之后，将压强控制在0.5～2MPa之间，压强要保持不变，继续注浆1min，随后停止注浆，将枪头拔下来，快速对注浆管进行拆堵处理[4]。

2.6 检测抗浮锚杆

为了保证抗浮桩施工的质量，需要进行基本试验和验收试验。基本试验能够检测出抗浮锚杆的抗拔力，在检测试验的过程中，需要在不同的区域中进行挑选，在各个区域选出不低于6根的抗浮锚杆，以此为基础展开试验，得到最大的抗拔力，如果最大抗拔力超过或等于360kN，说明这个试验杆质量达标，可以被用在地下建筑的施工中。验收试验与基本试验的试验时间和试验目标有很大不同，灌浆施工完成后，检测人员需要在1个月之后进行验收试验，在检测试验的过程中选取一定数量的抗浮锚杆，确保选取的数量超过6%，对其进行分级加荷检测，通过检测试验分析底层分布的均匀情况和锚杆的轴向拉力，在评价和分析的时候，当横向拉力超过200kN时，表示质量达标。

3 抗浮桩施工技术在地下建筑工程应用实例分析

3.1 工程概况

某工程为地下室加固工程，该建筑地下和地上分别有两层和三层，属于商业综合楼，建筑的结构为钢筋混凝土框架结构。工程所在地区的地质条件较差，当地主要为侵蚀堆积低山丘陵地形，东南区域的地质条件较差，很大一部分区域都是黏性土，其中还包括粉土，地下环境中存在砂卵石地层。在原本的抗浮桩施工中，针对的是中等风化泥岩。连续降雨之后，发现地下室部分区域存在较大的安全隐患，一些抗水板出现了裂缝，还出现了拱起的情况，该区域渗水非常严重，经过检查，在负一层的钢筋混凝土梁上发现了裂缝，对这些现象进行分析后，发现这些区域的抗浮锚杆已经失效，必须要重新对地下室进行设计和施工，利用抗浮桩施工技术进行加固。

3.2 抗浮桩施工技术的应用

首先，计算荷载和抗浮桩。在降雨量较大的时期，当地的最高水位达到了368.8m，比底板高7.6m，抗浮桩施工应当以最高水位为基础，对地下室顶板的高度进行调整。抗浮桩施工需要考虑建筑结构的重量和抗水板的厚度，顶板应将厚度控制为200mm，将地下一层抗水板的厚度设置为150mm，将地下室柱子、抗水板、梁等部位自重的总和设置20kN/m2。在地下室中加入新的抗浮桩，桩体的长度和直径分别为4.5m和1000m，按照柱网进行施工，每个柱网中抗浮桩总共的抗拔力应为4219kN，各个柱网应包含3根左右的抗浮桩，所以单独一个抗浮桩的抗拔力不得低于1406kN。地下室抗浮桩施工中采用三级钢，在裂缝的处理中，要对裂缝宽度的最大值进行控制，裂缝宽度不应超过0.2mm，根据裂缝宽度标准设计抗浮桩。对配筋面积进行计算，得到9504mm2，使用25Φ22的配筋，由此能够得到抗浮桩裂缝的宽度，即0.179mm，符合标准。对冲切承载能力进行计算，抗水板的厚度和强度分别为40mm和C30，将抗水板截面的高度设置为340mm，则截面周长为6092mm，抗冲切能力能够达到标准。

其次，对抗浮桩的桩帽进行改造。应用抗浮桩施工技术进行加固处理时，应充分考虑新抗浮桩和旧抗水板之间的桩帽，桩帽决定了抗拔力的传递效果，如果桩帽不够合理，将会继续出现渗水的问题。在桩帽的设计中，在桩帽的上方区域安装一个厚度为100mm的板带，新的混凝土还会和原本的混凝土形成一个结合面，加入新的抗浮桩之后，抗拔力会经过板带和结合面，逐渐到达抗水板。为了避免再次出现渗水的情况，本工程使用了P-201遇水膨胀止水胶，将其用在结合面上，起到双重密封的作用。

最后，对地下室的集水坑进行改造。为了避免抗浮桩施工受到地下水的影响，需要对地下水位进行控制，对集水坑进行调整，将其转变为疏水井。具体进行改造时，对集水井周边的混凝土进行处理，将其破除后，加入反滤层，对不锈钢导流管进行组装，同时还要在管口区域设置止水阀，完全封闭之后，就完成了改造工作。当地下水位过高时，在反滤层和导流管的作用下，地下水会逐渐流入集水井中，此时再将地下水统一抽排出去。抗浮桩施工技术的应用不会对抗水板带来太大影响，能够有效解决裂缝和渗水的问题，完成施工后，地下室没有再出现上浮的情况，呈现出良好的抗浮效果。