抗硫酸盐腐蚀预应力抗浮锚杆施工技术研究与应用

(整期优先)网络出版时间:2023-08-09
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抗硫酸盐腐蚀预应力抗浮锚杆施工技术研究与应用

刘涛,赵泽明,赵俊,刘怡

 中国五冶集团有限公司 四川成都  610021

摘要:在地基与基础施工过程中,抗浮锚杆通常采用3根常规螺纹钢筋制作而成,数量多间距小,抗浮力和承载力较差,施工周期长,且耐腐蚀性差;锚固体在地下水浮力及建筑物荷载的作用下,容易导致产生裂缝,从而锚固体产生的裂缝在水下易引发锚杆钢筋锈蚀,影响结构的正常使用年限,本论文介绍了一种PSB精轧螺纹钢筋制作而成的预应力抗浮锚杆且完整的解析了其具体施工工艺流程及技术,其强度是普通锚杆的2-3倍,且能抵抗硫酸盐等腐蚀性介质的影响,具有良好的应用推广价值。

关键词:地基基础、抗硫酸盐腐蚀、预应力抗浮锚杆、高强度螺纹钢筋


1引言

在地基与基础施工过程中,常规施工方法,当锚杆设计抗拔力较高时,钢筋配置较多,一般为3根HRB400钢筋共同作为锚杆筋材,会导致消耗大量的钢筋、水泥等材料,造成资源浪费;锚杆间距过小(一般为1.5~2m),会导致占用大量施工空间,不方便后序施工;

常规的抗浮锚杆为高压注浆的非预应力抗浮锚杆,孔径在250mm以内,这种抗浮锚杆属于拉力型锚杆,一般孔位数量多,施工周期长,锚固体在水浮力作用下处于受拉状态,锚固体产生的裂缝在水下易引发锚杆钢筋锈蚀,影响结构的正常使用年限,高压注浆灌孔,相比较混凝土,包裹性差,强度低,抗压强度、耐磨性差,且容易造成大气污染。通过采用PSB1080级精轧高强度螺纹钢筋且施加预应力有效的控制了裂缝的产生,提高了抗浮锚杆耐久性[1]

2工程概况

资阳市空港酒店及社区开发项目位于资阳临空经济区,项目规划总用地面积 15181.79 平方米,总建筑面积约 52356.7 平方米,其中地上建筑面积约 33767.76 平方米,地下建筑面积约 18588.94 平方米,因地下水文地质条件较差、抗浮水头高且富含硫酸盐等腐蚀性腐蚀性物质。

3预应力抗浮锚杆施工特点

3.1 强度高,承载力强:本采用PSB1080级精轧螺纹钢筋做为锚杆杆体,PSB精轧螺纹钢筋是普通钢筋强度的2-3倍,具有强度高、承载力好的特点,可承担较高的抗拔和抗压承载力;

3.2 锚杆数量需求量更少:采用高强PSB1080精轧螺纹钢筋可有效的减少锚杆钢筋数量,采用一根代替原有3根钢筋,并且能有效的增大锚杆水平之间间距,节约施工时间、降低工程成本。

3.3 耐腐蚀性强:增大抗浮锚杆孔径至300mm(常规抗浮锚杆孔径在250mm以内)其锚固能力、控制地层和结构物变形的能力增强。在PSB1080级精轧螺纹钢筋外套塑料波纹管,管内填满防腐油脂,利用耐腐蚀的自密实混凝土作为锚杆包裹材料,相较于常规抗浮锚杆的高压注浆,其对钢筋的包裹性更好,抗压强度、耐磨性更高,大大增加了锚固体的耐腐蚀能力

3.4 力学性能优良:通过对杆体施加预应力,使锚杆也像锚索一样主动受力,增强了锚杆的锚固力;按一定密度布置锚杆,施加预应力后,使岩土处于三轴应力状态,能在地层内形成压缩区,有利于地层稳定,最后通过锚具将杆体与抗水板形成整体,提高岩体与抗水板的整体性,从而实现岩体条件的转化与改造。

4 施工原理及工艺流程

4.1 施工原理

预应力抗浮锚杆施工主要原理是利用PSB1080级精轧高强度螺纹钢筋做为杆体,杆体上采用塑料波纹管套管,在套管与杆体间隙填充防腐油脂,然后利用耐腐蚀的自密实混凝土作为锚杆混凝土,通过对杆体施加预应力,使锚杆也像锚索一样主动受力,增强了锚杆的锚固力,起到平衡滑动面上应力状态及滑动稳定条件的作用;

同时增大抗浮锚杆孔径,采用耐腐蚀的自密实混凝土作为锚杆包裹材料,增强整个杆体的强度和耐腐蚀性;从而有效控制了锚固体裂缝,最后通过锚具将杆体与抗水板形成整体,提高岩体与抗水板的整体性,实现岩体条件的转化与改造,从而增强耐整体腐蚀的能力,提高抗浮锚杆的耐久性。

4.2 工艺流程

测量定位→钻机成孔→清孔→锚杆制作加工→置入杆体→放导管浇筑抗硫酸盐混凝土→锚杆验收→施加预应力→锚杆防腐处理

5 施工操作要点

5.1 测量定位

测量定位是施工作业的基本依据,从最初的点位交接复核,再到施工中测量实施控制,都对质量控制起着非常关键的作用。由专业分包单位管理人员应根据控制点及《抗浮锚杆平面布置图》进行测放,测放务必准确,要求测放过程中作好记录,检查无误,再由总承包单位复查定位准确性后报监理审核。

5.2 钻机成孔、检测

采用HDJ-200A型全液压履带钻机钻孔(边加钻杆边加套管),钻头直径为300㎜。钻孔直径为300m,钻孔位置纵横向偏差均不得大于±50mm,钻孔垂直度≤1%。达到设计深度后,不得立即停钻,稳钻1~2min,防止底端头达不到设计的锚固直径以及后来的灌浆充分,长度误差在﹢100/-30mm。

5.3 清孔

锚杆孔终孔后,利用高压空气将沉渣排出,直至孔内沉渣厚度小于20mm,为了保证施工质量,必要时要进行二次清孔,将孔内沉渣和积水清理干净。但需注意清孔时间不宜过长,以防塌孔影响拔管。清孔完毕后及时做好孔口维护,防止渣土流入孔内。

5.4 锚杆加工制作

锚杆杆体主筋采用1AT32的PSB1080级精轧螺纹钢筋。锚杆体制作时,杆体的下料长度应考虑锚杆的设计长度、锚入底板长度的尺寸。锚杆的钢筋长度是根据孔深度加上砼底板锚筋的长度,根据设计图纸,钢筋平均长约8.5m,锚杆顶低于筏板顶50mm。

锚杆筋体制作前应清除表面油污及锈膜。钢筋在制作前必须平直,当需要进行加长连接时,采用高强套筒连接,外露丝扣不得超过2丝,PSB1080级精轧螺纹钢筋杆体不得有局部弯曲。钢筋外套塑料波纹管,填满防腐油脂。将锚杆主筋放入钻孔,锚杆安放过程匀速缓慢,严禁急速直放。

5.5 置入杆体

锚杆制作好后,下锚杆钢筋前应检查塑料管有无破裂,利用塔吊、汽车吊等吊装设备将锚杆吊放入孔中,安放时应避免锚杆扭曲、弯折及各部件的松脱。下锚过程中若遇杆体无法下至孔底时,应将杆体拔出并用钻机重新扫孔后再下锚。由于锚杆较重,在下锚过程中必须要有管理人员在场,绝对要注意安全,防止隐患事故发生,并有专门测量员用水准仪对锚杆顶部标高进行校核,使锚杆顶部基本处于同一水平面。

5.6 放导管浇筑抗硫酸盐混凝土

所用混凝土为C40细石自密实P8抗硫酸盐混凝土,抗琉酸盐等级KS90≥0.85,最大水胶比0.5,桩身抗渗等级P8,最大氯离子含量(%)≤0.08%,最大碱含量(kg/m3)≤3。

导管直径300mm,每节长3000mm,并配几节1000~1500mm的调节长度用的短管,节间采用丝扣连接,连接处架设“O”型密封圈。接头处用厚4~5mm橡胶垫圈密封防水,接头部位应光滑,使之在钢筋笼内上下时不挂钢筋。

导管下放至孔底以上40cm位置,使锚杆钢筋置于导管中。

混凝土浇筑要一气呵成,不得中断,以保证砼的均匀性,间歇时间一般应控制在15min内,任何情况下不得超过30min。

5.7 锚杆验收

杆体强度检验用砼试块的数量每30根锚杆不应少于一组,每组试块不应少于3个。

锚杆混凝土强度达到设计强度90%,进行抗拔验收试验,验收试验数量不得低于锚杆总数的5%且不少于5根,并应进行多循环张拉验收试验。最大试验荷载:永久性锚杆应取锚杆抗拔承载力特征值的2倍。

5.8施加预应力

抗拔验收合格后,安装200*20mm的钢垫板、上部钢套管、350*350*25mm的钢垫板及上部高强螺母,安装完成后由进行垫层及防水施工,浇筑筏板同时预留锚杆张拉后浇槽。

待筏板混凝土达到设计强度的90%实施预应力张拉并锁定。张拉完成后在钢套管内灌入50Mpa水泥灌浆料。上部钢罩与垫板满焊,以防水渗出,钢罩内满填黄油防腐防水。钢罩安装后由总包单位在后浇槽内后浇高抗渗、填充性膨胀混凝土。

5.9锚杆防腐处理

底部高强螺母及钢质承载板涂上防腐油漆。锚杆钢筋套pvc管,中间填充防腐油脂,下部用胶布与高强螺母缠紧。张拉锁定后用钢罩将上部高强螺母盖住,钢罩与垫板满焊,钢罩内填满黄油。

6结语

通过该工法使锚杆也像锚索一样主动受力,最后通过锚具将杆体与抗水板形成整体,提高岩体与抗水板的整体性,从而实现岩体条件的转化与改造。为水文地质条件差的建筑工程抗浮作业提供了宝贵经验和作业指导。通过对本预应力高强度施工技术的研究,成功解决了水文地质条件较差、地下水丰富、受硫酸盐等具有腐蚀性介质影响的筏板基础施工技术难题,同时产生了良好的经济效益、社会效益和环保效益。

参考文献

[1]罗东林,李欣洧,廖宏业,等. PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆的工程应用研究-罗东林[J]. 建筑结构, 2022, 52(14): 146-150, 123.