建筑的抗浮守护锚——砂卵石层高压旋喷扩径锚杆(索)施工工法 | 科技引领
阅读:4186 2022-12-29

中建西勘院、中建地下空间公司重视新技术、新工艺的研发和推广,持续加大科技研发投入,对项目诸多技术难点问题进行深入研究,突破技术瓶颈,形成一系列企业特有的工法、专有技术和专利成果。2021年,中建西勘院、中建地下空间公司获评3项四川省省级工法,省级工法是彰显企业施工技术水平的重要标志,是企业履约与创新能力的生动写照,《科技引领》栏目特别策划《省级工法掠影》,走进项目现场,展示项目创优亮点、实现技术创新创效的故事。本期内容:砂卵石层高压旋喷扩径锚杆(索)施工工法。

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中建西勘院研发团队创新性地将旋喷工艺应用于锚固工程,利用旋喷浆液扩散到锚孔周围的砂卵石中的孔隙中,浆液与砂卵石胶结形成直径更大的类似混凝土的锚固体,大幅提高锚杆抗拔力,节省锚杆数量,形成了砂卵石层高压旋喷扩径锚杆(索)施工工法,具有显著的经济性优势和工期优势。


 工法背景 


锚杆(索)是一种重要的岩土锚固技术,是砂卵石场地最普遍的抗浮措施。传统的砂卵石层抗浮锚杆采用压浆工艺,抗拔力特征值约为200~300kN,需要更多锚杆来提供更大的抗浮力,这减小了锚杆布置间距,机械设备的通过容易破坏锚杆杆体。受群锚效应影响,锚杆的布置间距不能过小, 传统压浆工艺的抗浮锚杆所能提供的抗浮力有限,不能满足超深地下室的对抗浮力的要求,导致锚杆不适用,被迫采用造价更高的抗拔桩,工程造价幂级增大。因此,传统的压浆工艺锚杆已不能满足当前工程需要,迫切需要通过工艺改良提高锚杆的拉拔力。


工法原理


司研发团队通过理论分析,发现单纯地增大锚杆的长度对锚杆拉拔力的提升有限,应重点提高10米级长度锚杆的锚固能力。在充分调研的基础上,首次将高压旋喷工艺应用到抗浮锚杆,取代传统的压浆工艺,实现了工艺的创新。其基本原理为高压旋喷的水泥浆液,是一股能量高度集中的液流,高速渗透到锚杆钻孔周围的砂卵石层中,并不断扩散、填充砂卵石中的孔隙。天然的砂卵石和水泥浆液胶结,在锚杆钻孔周围形成一个类似混凝土的扩径锚固体。扩径锚固体的直径大,且与天然岩土体之间有更好的接触关系,锚固体的质量也有更好的保障,实现了拉拔力大幅提高。


工法流程


本工法的施工流程包括放孔、跟管成孔、锚杆杆体制作及下方安装、拔管、高压旋喷扩径、养护与检测、锚固与张拉。其中高压旋喷扩径是本工法的核心工序。

旋喷浆液应按设计确定的配合比拌制,喷浆管下沉到设计深度后,启动高压旋转喷射,建议成都地区泥浆泵压力25~30MPa ,底部旋喷30s后开始提升旋喷管,提升速度不大于20cm/min。提升至锚杆顶部顶1m时,适当放慢速度和提升速度。当旋喷管提升至锚杆顶部约1m处时,应降低旋喷管提升速度,必要时可停顿数秒后再慢速提升,以保证桩头旋喷质量。旋喷过程中,遇到砂层时需复喷1~2次。


工法特点


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1.采用高压旋喷技术,旋喷的浆液与天然的砂卵石粗骨料胶结,形成扩径锚固体,锚固体直径最大可达800mm,可将单根锚杆的拉拔力特征值提高到600~800kN,是传统工艺的3倍。

2.高压旋喷扩径锚杆拉拔力的增大,可减少锚杆数量,增大锚杆间距,结合基础采用非均匀锚杆布置方式,给设备通行预留通道,避免锚杆杆体遭到通行机械的破坏。锚杆和拣底同步交叉作业,节省工期。

3.高压旋喷扩径锚杆拉拔力的增大,为超深地下室的抗浮选型提供了一个更有利的选项,突破了抗拔桩的限制。

4.减少锚杆数量能降低工程总成本。相比传统压浆工艺锚杆,可节省30%。

5.高压旋喷工艺能在短时间喷射出大量的水泥浆液,普通的浆液流失对锚固体的形成影响不大,故本工法适用于带水旋喷,不需要将地下水降低到锚杆底部以下。

6.高压旋喷工艺取消了填筑米石,避免米石中的杂质影响锚固体的纯度,保证锚固体的质量和强度。


应用案例


本工法适用于砂卵石层、砂层的抗浮、基坑等锚固工程,具有良好的经济性和安全性,撬动项目合同额近2亿元,先后在锦和汽车交易中心、海骏达城等近20个项目中开展成果转化应用。 


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