地下室底板抗浮錨索設計與施工研究

張力

城市的快速發(fā)展使城市用地日益緊張，因此，提高城市土地利用率尤為重要。在城市中建設建筑工程時，不僅要適當提高建筑工程高度，而且還要適當開放地下空間，需要注意的是，在一些地下水含量豐富的地方，帶有地下室的高層建筑，經(jīng)常會出現(xiàn)高層建筑物荷載無法抵抗地下室承受的浮力，或者出現(xiàn)地下室局部受力單位垂直荷載無法抵抗浮力而開裂、凸起、傾斜、錯位、斷裂等現(xiàn)象，嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全，針對這一情況，必須采取抗浮加固技術進行處理。本文依據(jù)工程實例，針對抗浮錨索設計與施工內(nèi)容進行探究，希望文中內(nèi)容對相關從業(yè)人員有所啟發(fā)，并對建筑行業(yè)發(fā)展有所幫助。

一、工程概況

本項目主要由門診樓、醫(yī)技樓、住院樓、污水處理站、垃圾收集站、門衛(wèi)室等建筑組成，通過對整個建筑工程的整體結(jié)構(gòu)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，除了住院樓為超過 24m 的高層外，其余建筑都是多層公共建筑；總體為組團式群體性建筑，各個樓棟獨立為一個建筑單元，依次緊靠相連但設抗震縫隔開。項目一期總建筑面積為73755 ㎡，其中地上建筑面積：54846.38 ㎡、地下建筑面積：18908.62 ㎡，門診樓室內(nèi)±0.000、醫(yī)技樓室內(nèi)±0.000、住院樓室內(nèi)±0.000，均相當于1985國家高程基準高程 154.450m。 門急診綜合樓地上建筑面積：17179.09 ㎡、基底面積：5509.98㎡、地上5層、地下1層、建筑高度：23.10m；醫(yī)技樓地上建筑面積：10666.49 ㎡、基底面積：2274.65㎡、地上5層、地下1層、建筑高度：23.10m；住院樓地上建筑面積：27813.12㎡、基底面積：439.61 ㎡、地上17層、地下1層、建筑高度：69.60m。建筑地下室采用獨立基礎及局部筏板基礎，住院樓采用旋挖樁基礎，地基基礎設計等級甲級，地下室部分為人防地下室。

建筑工程的北側(cè)為水塘，西層為預留發(fā)展用地，而建筑工程的地下室南側(cè)和東側(cè)都為市政道路，通過對該區(qū)域市政工程的具體情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，市政道路所在區(qū)域內(nèi)分布著大量管線，建設的地下室與南側(cè)與市政公路相距約25m，與東側(cè)市政路相距17～27m距離，而且周圍存在居民區(qū)，具體施工作業(yè)開展時，為了保證后續(xù)施工順利進行，提高工程最終質(zhì)量，開展施工前，必須要考慮施工現(xiàn)場周圍環(huán)境，保證后續(xù)施工順利進行，提高工程竣工后的質(zhì)量。

在抗浮設計過程中往往容易出現(xiàn)抗浮設防水位選取不恰當，或者在不了解抗浮檢測試驗情況下開展設計作業(yè)，這容易產(chǎn)生非常嚴重的隱患。在一定的地下水壓力差作用下，建筑物基礎底板往往受到基底下游水深產(chǎn)生的上浮力和上、下游水頭差產(chǎn)生的滲流壓力的綜合作用，地下水水位應選擇靜水水位。地震作用也可能導致砂土液化現(xiàn)象，這種砂土瞬間喪失強度和支撐力并與水混合形成高密度液態(tài)流體，也會使地下水的浮力倍增。

在設計上需要考慮多種因素可能帶來的不良影響。抗浮錨索對基礎底板的作用比較均勻，造價相對較低，工藝難度不大，工期短，提高了地基土的密實度。國內(nèi)外許多項目優(yōu)先選用抗浮錨索。本工程使用了前期井點降水、坡頂截水、排水加抗浮錨索組合化解地下水的浮力給建筑物帶來的影響。為了避免發(fā)生群錨效應，錨索間距設計不宜過密。

本工程采用有限元計算方法，利用有限元計算模擬基礎、錨索和地基在上部荷載和地下水浮力共同作用下的受力情況，細化錨索部分，減少不必要浪費，降低安全隱患。

本次工程的抗浮錨索設計如下：

（1）鋼絞線采用 S15.2。

（2）水泥漿強度等級為 M30，普通鋼筋采用 HRB400 螺紋鋼筋，墊板采用 250mm×250 mm×25mm的Q235B 碳素結(jié)構(gòu)鋼。

（3）預應力錨索自由段外套塑料波紋管，內(nèi)填充防腐油脂并密封，外灌注M30水泥漿。錨孔在地下室底板墊層面用防水油膏封堵后安裝遇水膨脹止水條。

（4）錨索張拉在錨固體強度大于 20MPa。

二、地下水對地下室底板的危害與施工準備

1.地下水對地下室底板的危害

（1）導致地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，外防水層由于拉斷裂作用影響，導致柔性防水層被破壞。

（2）在地下水浮力作用影響，致使地下室底板混凝土出現(xiàn)裂縫，發(fā)生漏水現(xiàn)象。

（3）地下水底板浮力超過底板自身重量，地下室底板發(fā)生變形；地下室底板剛度不足，底板局部發(fā)生彎曲。

2.施工技術準備

具體施工開展前，為了確保后續(xù)施工順利進行，應當以下幾方面入手，做好施工技術準備：

（1）相應項目負責人必須詳細審閱施工圖紙，依據(jù)施工圖紙中的內(nèi)容，建筑工程具體情況，最終編制出一套與實際情況相符，且符合施工要求施工方案。

（2）施工作業(yè)是一項對技術和安全要求較高的工作，技術人員開展施工作業(yè)時，應當做好施工安全、技術交底工作，對于安全施工方案要加以明確。

（3）施工作業(yè)正式開展前，需要進行試施工，而且要開展抗拔試驗，從而明確制定的施工方案是否可行，一般來說，開展抗拔試驗時，錨索試驗點不得少數(shù)3根，抗拔實驗值應當取抗拔承載力特質(zhì)值的2倍進行試驗，完成試驗作業(yè)后，需要提供相應試驗結(jié)果，以供后續(xù)設計復核。

3.施工現(xiàn)場準備作業(yè)

為了確保施工進度，抗浮錨索施工應當從廣場地下室東側(cè)部分開展，依次從廣場、門診樓、醫(yī)技樓、住院樓的順序進行，墊層施工結(jié)束后，需要檢查墊層混凝土強度，通過檢查確定混凝土墊層強度超過5MPa后，開展該部抗浮施工作業(yè)，同時，要同步在下一區(qū)域開展基礎墊層、土石方施工作業(yè)，形成流水段施工。

三、建筑工程中的抗浮錨索設計與施工要求

針對本次建筑工程來說，依據(jù)建筑工程具體規(guī)模，以及工程所在區(qū)域情況，最終確定抗浮錨索設計與施工作業(yè)開展應當滿足下列要求：

（1）針對本建筑工程建設中的預應力錨索來說，為了保證施工順利進行，避免發(fā)生安全事故，需要采用S15.2的鋼絞線，鋼絞線極限抗拉強度標準值fptk=1860MPa，抗拉強度設計值fptk=1320MPa。

（2）對于施工作業(yè)采用的水泥來說，為了確保其質(zhì)量和強度都能夠達到要求標準，采用的水泥強度等級為M30，普通鋼筋則采用的為HRB400螺紋鋼筋，而對于施工采用的鋼板，避免其出現(xiàn)質(zhì)量問題，采用Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼。

（3）預應力錨索自由段外套塑料波紋管，采用防腐油脂對其內(nèi)部進行填充，完成填充作業(yè)后，做好密封作業(yè)，施工期間采用M30水泥漿進行外灌注。

（4）錨索MS1鉆孔直徑為φ200，同時，在其內(nèi)部放置4S15.2預應力鋼絞線，將φ50塑料波紋管套在錨索自由端。對于施工現(xiàn)場的預應力錨索，在施工開展時，為了提高工程質(zhì)量，要開展二次注漿作業(yè)，采用的水泥漿的水灰比在0.45～0.5之間，一次常壓注漿時，壓力控制在0.3～0.5MPa。二次高壓注漿作業(yè)時采用的水泥漿的水灰比在0.45～0.55之間，注漿時應當將壓力控制2.5～3.0MPa 之間，具體注漿時間，可以依據(jù)注漿工藝試驗進行確定，或在一次注漿錨固達到5MPa后開展。

（5）當錨固體強度超過設計強度的90%且超過20MPa后，開展錨索張拉作業(yè)，進行錨索張拉時，應當避免相近錨索相互影響；張拉錨索達到預應力值后，應當持荷180s后鎖定。正式試拉作業(yè)開展前，施工人員需利用采10%預拉力進行錨索預拉。

（6）由于終孔時孔有沉渣，因此，錨索鉆孔深度應當超過設計孔深5.0cm，本建筑工程一共設計錨索798根。

四、具體施工方法與工藝要求

1.放線定位

（1）放線定孔位需依據(jù)的施工孔位平面布置圖放線進行，在這一過程中需做好標記與預檢工作。

（2）控制好樁位誤差，不得超出規(guī)范要求。

2.鉆孔作業(yè)

（1）錨孔孔徑200mm，孔徑偏差需控制在2cm以內(nèi)，因為終孔時孔內(nèi)存在沉渣，錨索鉆孔與設計孔深相比，應當深5.0cm。

（2）嚴格依據(jù)設計圖要求開展鉆孔作業(yè)，控制好鉆孔孔徑、位置、方向、長度等各項內(nèi)容，鉆孔應當保持直線，設定鉆孔方位。

（3）掌握錨孔中心度，避免施工中錨孔出現(xiàn)偏斜，一旦發(fā)生跑斜現(xiàn)象，需立即采取措施，重新成孔。若土層不穩(wěn)定，需采用套管護壁鉆孔。

3.洗孔作業(yè)

錨孔成孔后，利用空壓機連接洗井管置入孔內(nèi)，多次沖洗，并且在這一期間需不斷補充，直到沉渣不超過5.0cm，泥漿比重不大于1.05為止。

維護好孔口，避免泥漿進入孔內(nèi)，影響施工。

4.制作錨索，孔內(nèi)安裝

（1）采用4 根 S15.2 極限抗拉強度標準值fptk=1860MPa鋼絞線作為錨索，切斷后的鋼絞線須捆扎牢固，同一孔的鋼絞線必須等長。

（2）定中心支架安裝需依據(jù)錨索間距1.5m進行。確保采用的鋼絞線保持平行，確保錨索在錨孔中心區(qū)域。

（3）采用錐形防護裝置保護錨索底端，確保錨索底部不會被破壞，孔壁不會被錨索破壞。

（4）同步安裝注漿管與鋼絞線作業(yè)，安裝的注漿管內(nèi)徑2.0cm，長度與鋼絞線相比應當超出約2.0m。

（5）采取人工方式安放鋼絞線，若情況特殊無法直接采取人工方式安放，需借助手動葫蘆開展下放作業(yè)，注漿管要插入距孔底30～50cm處。

（6）組裝錨索需嚴格依據(jù)設計與規(guī)范開展。

5.注漿作業(yè)

本次建筑工程中的抗浮錨索工程采用二次注漿工藝，采取一次常壓注漿和二次高壓注漿。

（1）一次常壓注漿與二次高壓注漿作業(yè)都采用0.45～0.5水灰比的水泥漿，P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥，前者采用 0.3～0.5MPa壓力，后者采用 2.5～3.0MPa。

（2）施工中采用的水泥必須攪拌均勻，而且要具有低泌漿性、可靠性。

（3）注漿前，應先疏通管路，采用常壓泵送方法注漿，注漿前不得拔出導管。灌注漿液要由上向下進行，灌注必須保持連續(xù)，不得發(fā)生中斷，保證孔內(nèi)氣體、水都可以被順利排出。

（4）施工中采用的注漿設備，應當以可以產(chǎn)生施工作業(yè)需要的額定壓力和生產(chǎn)能力為基礎要求。

（5）充分攪拌注漿漿液，攪拌后的漿液需保持均勻，一邊攪拌一邊應用，漿液需要在初凝前全部用完，并且在施工期間要做好控制，以免雜物、石塊混入漿液，影響漿液質(zhì)量。

（6）孔內(nèi)素漿初凝后，啟動注漿泵，利用清水完成對孔內(nèi)泥漿的清洗，然后開展注漿作業(yè)，直到孔內(nèi)漿液飽滿后，結(jié)束注漿作業(yè)。錨孔內(nèi)的水泥漿在養(yǎng)護期內(nèi)不得對錨索移動。

6.張拉與鎖定

（1）清理錨頭，完成清理作業(yè)后，安裝錨頭裝置。

（2）錨索張拉依據(jù)建筑工程中的抗浮錨索設計與施工要求中的要求進行。

（3）錨座承壓面必須保持平整，而且需要與錨索軸線保持垂直，這是保證施工順利開展與工程質(zhì)量的關鍵。

（4）張拉錨索前，要標定施工作業(yè)中采用的張拉設備。

（5）錨索張拉作業(yè)應當分兩次開展，第一次張拉作業(yè)時，應當將張拉值控制在總張拉值的10%～20%之間。第二次張拉作業(yè)要在每根錨索完成第一次張拉后才能開展。

7.封錨作業(yè)

對于施工中多余鋼絞線，施工人員可以采用砂輪進行切割，在錨具外應當預留10cm，同時，要采用保護套加涂抹黃油方式實現(xiàn)對外漏鋼絞線的保護。封閉錨頭作業(yè)應當采用C40混凝土進行，為了做好封閉錨頭作業(yè)，需要將混凝土厚度控制在10cm以上。

8.防水與防腐

做好錨樁頭清理作業(yè)，同時與建筑工程基礎防水施工作業(yè)一同開展抗浮錨索防水作業(yè)。

采用防腐樹脂保護錨頭外漏鋼絞線，而且要封閉砂漿，采取涂刷防銹漆方式處理承壓板，從而達到防腐目的。

五、結(jié)語

總而言之，地下室底板抗浮錨索設計與施工是一項對技術要求較高的工作，而且具體施工情況會對地下室以及建筑工程質(zhì)量造成直接影響，因此，實際施工中，要加強對技術的分析，不斷總結(jié)施工經(jīng)驗。