地下連續(xù)墻鋼管支撐支座后錨固技術(shù)應用

楊春江 周杰峰 帥 彬

中建八局第一建設(shè)有限公司 山東 濟南 250100

隨著國內(nèi)城市地下空間的不斷開發(fā)和利用，越來越多的深基坑工程呈現(xiàn)在工程從業(yè)者面前。地下連續(xù)墻與鋼管支撐是深基坑設(shè)計與施工中常見的支撐組合形式，鋼管支撐支座可與地下連續(xù)墻鋼筋籠同時綁扎澆筑，也可采用后錨固技術(shù)進行安裝固定。

在實踐中，采用后錨固技術(shù)不需提前進行預埋定位，同時避免了鋼筋籠吊裝過程中導致的預埋件錯位、變形等不利影響，可以縮短施工周期，提高定位準確性，降低工程造價[1-6]。

1 工程概況

某TOD綜合體項目，東西用地長約700 m，南北寬度最窄處為110 m，地下3層（局部地下4層），基坑深度約15 m（局部21 m）。

由于基坑尺寸較大、較深，地下水位高，因此，本工程采用了地下連續(xù)墻基坑支護方式。在施工編號K坑內(nèi)，設(shè)置6道支撐，其中2、3、5、6支撐為鋼管支撐，其端頭搭接于支座鋼板上，支座鋼板與地下連續(xù)墻通過后錨固技術(shù)進行連接。

2 錨固技術(shù)簡介

錨固技術(shù)在工程中較為常見，與之對應的錨固工藝大致分2種：一種是在主體澆筑混凝土之前，將鋼筋綁扎于主體鋼筋之上的預埋錨固方式，通常在新結(jié)構(gòu)設(shè)計中會根據(jù)需要進行預埋件錨固施工。該工藝需要在澆筑混凝土之前考慮被固定構(gòu)件的確定位置等細節(jié)問題。另一種工藝則是在混凝土澆筑完成硬化之后鉆孔安裝錨固件的后錨固技術(shù)。該工藝無需在混凝土澆筑前考慮固定位置等細節(jié)問題，可將被連接件按照需要安裝在適當?shù)奈恢蒙希奖阍O(shè)計和施工。

目前，常用于混凝土結(jié)構(gòu)中的后錨固技術(shù)主要有以下2種：錨栓錨固和錨筋錨固（即植筋）。其中，錨栓錨固是將被連接件錨固到基材上的錨固組合方式，分為機械錨栓錨固和化學錨栓錨固。錨筋錨固是以專用的有機或無機膠黏劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿種植于混凝土基材中的一種后錨固連接方式。

3 鋼管支撐支座后錨固件的應用優(yōu)勢

地下連續(xù)墻是在地面上進行開挖，在泥漿護壁條件下成槽后進行澆筑的一種工藝方法。由于其地下施工的特殊性，因此后錨固技術(shù)在地下連續(xù)墻施工中具有以下優(yōu)勢：

1）施工便捷：能夠避免鋼筋籠制作時煩瑣的預埋件定位及綁扎工序，只需在基坑開挖完成后進行鉆孔施工。

2）定位精準：后錨固是在地下連續(xù)墻成形后進行施工的，能夠完全按照設(shè)計圖紙進行精準定位，不會受到地下連續(xù)墻施工過程中致鋼筋籠變形、移位等的影響。

3）保證質(zhì)量：后錨固施工時可將地下連續(xù)墻墻壁打磨光滑后進行鉆孔施工，能夠提高錨固連接成形質(zhì)量。

4 鋼管支撐支座受力分析

鋼管支撐端部與支撐支座一般采取搭接方式（圖1），以保證鋼管支撐具有一定的變形協(xié)調(diào)能力。

圖1 地下連續(xù)墻鋼管支撐支座

鋼管支撐在工作過程中，受到鋼管兩端的地下連續(xù)墻向內(nèi)部變形而引起的軸向力N，同時鋼管支撐的自重會在支座處引起剪力V，受力簡圖見圖2。

圖2 地下連續(xù)墻鋼管支撐支座受力簡圖

根據(jù)支座受力特點分析，支座承受軸向壓力N和鋼管支撐自重引起的支座剪力值V，為受壓剪構(gòu)件。

5 鋼管支撐支座后錨固的破壞形態(tài)

根據(jù)支座受力特點分析，鋼管支撐支座后錨固破壞主要為受剪破壞模式，其破壞形式[7]有以下幾種：

1）錨栓（筋）受剪破壞：此種破壞為鋼材達到極限承載力時的剪切破壞形式，這種破壞能夠充分發(fā)揮鋼材的強度，且混凝土強度、錨固埋深、錨栓（筋）間距都能夠滿足要求，屬延性破壞。

2）混凝土剪撬破壞：此種破壞為錨栓（筋）承受剪力工作時，基材混凝土沿反方向被錨栓（筋）撬壞。撬壞一般發(fā)生在錨栓（筋）埋深較淺的情況下，屬脆性破壞。

3）膠筋、膠混界面破壞：此種破壞為化學錨栓（筋）與膠體黏結(jié)不牢或基材與膠體黏結(jié)不牢導致的破壞形式。

6 影響后錨固效果的主要因素

1）基材混凝土強度：隨著基材混凝土強度等級的提高，錨栓（筋）所發(fā)揮的承載能力也會隨之加強。

2）錨固深度：錨固深度是影響錨栓（筋）承載力的重要因素，在一定深度范圍內(nèi)，錨栓（筋）的承載力會隨著錨固深度的增加而增加；錨固深度過小，則無法充分發(fā)揮錨栓（筋）的承載力。

3）錨栓（筋）本身的材料力學性質(zhì)：錨栓（筋）本身的直徑越大，則其與基材的摩擦面越大，材料強度等級越高，越能有效地發(fā)揮其本身的性能。

4）錨孔的邊距和間距：錨孔的邊距和間距較小時，會導致混凝土的受力錐體重合或減小，從而導致錨栓（筋）承載能力下降；只有當混凝土的破壞錐體不受邊距和間距的制約時，才能發(fā)揮錨栓（筋）的最大承載力。

5）基材厚度：當基材混凝土厚度過小時，錨栓（筋）在外力作用下會導致混凝土開裂，達不到充分利用基材混凝土強度的目的。

7 后錨固施工過程中的技術(shù)控制要點

錨栓（筋）施工工序正確與否，對施工質(zhì)量影響比較大，因此必須加以明確，具體如下：基材表面清理→畫線定位→鉆孔→清孔→灌膠（用于化學錨栓或植筋）→安裝→靜置固化（用于化學錨栓或植筋）→錨固質(zhì)量驗收。

1）基材表面清理：清理地下連續(xù)墻墻面浮漿，平整至堅實位置。

2）畫線定位：按照設(shè)計圖紙要求進行畫線定位，確定鉆孔位置。

3）鉆孔：根據(jù)選取的錨栓（筋）直徑，結(jié)合規(guī)范要求的孔徑、深度進行鉆孔，施工時應避免損壞基材內(nèi)受力鋼筋，鉆頭應與主體安裝面垂直，以保證垂直度。

4）清孔：鉆孔完成后內(nèi)部會有很多灰粉、灰渣，直接影響錨栓（筋）安裝的質(zhì)量，因此一定要把孔內(nèi)雜物清理干凈。應先用空壓機或手動氣筒吹凈孔內(nèi)碎渣和粉塵，再用丙酮擦拭孔道，并保持孔道干燥。

5）灌膠：采用化學錨栓或錨筋時應使用錨固膠，錨固膠應嚴格按照使用說明書中規(guī)定的配比進行制備，隨后將調(diào)制好的錨固膠注進孔內(nèi)。

6）安裝：對于機械錨栓安裝，應根據(jù)產(chǎn)品的種類和廠家不同，按照使用說明書進行安裝；對于化學錨栓（筋），應采取旋入錨入到指定位置后立即停止。

7）靜置固化：旋入安裝錨栓（筋）后，立即復核其安裝位置并及時調(diào)整，在膠體固化前不得拆卸固定工具，以保證錨栓（筋）不被擾動。

8）質(zhì)量驗收：對施工完成后的錨栓（筋）應按照設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定進行質(zhì)量驗收。

8 后錨固施工過程中的質(zhì)量控制要點

為確保后錨固件達到設(shè)計要求的承載力，保證后錨固施工質(zhì)量，在施工過程中要對以下幾點進行質(zhì)量把控。

8.1混凝土基材質(zhì)量控制

1）首先在地下連續(xù)墻施工過程中對地下連續(xù)墻成槽的質(zhì)量、泥漿的配制進行嚴格把控，防止槽壁坍孔。在鋼筋籠的吊裝過程中要保證鋼筋籠的垂直度，避免其與槽壁產(chǎn)生較大的擠壓、碰撞，確保錨固基材混凝土成品質(zhì)量達到設(shè)計要求。

2）由于地下連續(xù)墻為水下澆筑而成，槽壁充當墻體模板，因此成形后的地下連續(xù)墻體表面并不平整。后錨固施工前應將基材表面處理平整至堅實處，去除起砂、蜂窩、麻面等影響質(zhì)量的浮漿表層。

8.2材料質(zhì)量控制

1）錨栓的型號、規(guī)格應符合設(shè)計要求。其材質(zhì)可根據(jù)使用環(huán)境條件及耐久性的要求選取碳素鋼、不銹鋼或合金鋼。在施工前要對錨栓做材料力學性能試驗，試驗合格后方可進行施工。

2）當采用錨筋進行施工時，錨筋應采用HRB335、HRB400級帶肋鋼筋或Q235、Q345鋼。

3）采用化學錨栓（筋）時，所使用的植筋膠應選取由正規(guī)廠家生產(chǎn)且具有合格證的產(chǎn)品；植筋膠應注意在產(chǎn)品的有效期內(nèi)使用，且應嚴格按照產(chǎn)品說明書來進行配比。

8.3后錨固施工質(zhì)量檢驗

1）材料和施工質(zhì)量檢驗。在材料進場后應檢查錨栓或鋼筋的質(zhì)量證明書、出廠合格證、產(chǎn)品說明書及檢測報告或認證報告等，膠黏劑的質(zhì)量證明書、檢測報告、出廠合格證和使用說明書等，其中應有材料的主要組成及性能指標、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品標注號等。施工過程中應注重對鉆孔的位置、直徑、孔深和垂直度、清孔質(zhì)量進行檢驗。

2）錨固承載力的現(xiàn)場檢驗。錨固承載力的現(xiàn)場檢驗包括非破壞性檢驗和破壞性檢驗。對于一般結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件可進行非破壞性試驗；對于結(jié)構(gòu)安全等級為一級、懸挑結(jié)構(gòu)或?qū)箦^固設(shè)計參數(shù)有疑問，對工程質(zhì)量有懷疑者應進行破壞性試驗。當受現(xiàn)場條件限制無法進行原位破壞性檢驗時，可在工程施工的同時，現(xiàn)場澆筑同條件的混凝土作為基材安裝錨固件，并應按規(guī)定的時間進行破壞性檢驗，且應事先征得設(shè)計和監(jiān)理單位的書面統(tǒng)一，并在現(xiàn)場見證試驗。

9 結(jié)語

地下連續(xù)墻鋼管支撐支座是工程中的臨時性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于其承受壓剪作用，且剪力較小，因此為后錨固技術(shù)提供了合適的應用場景。后錨固技術(shù)應用在臨時性結(jié)構(gòu)時具有施工方便、成本低、安全系數(shù)高的優(yōu)勢，但對于永久結(jié)構(gòu)構(gòu)件中后錨固的技術(shù)應用和理論研究仍顯不足，尤其是如何提高后錨固耐久性的理論研究與應用仍需進一步加強。