本發(fā)明涉及固定直徑或擴大頭錨桿的施工工法，尤其是涉及一種地下工程應(yīng)用技術(shù)。是一種克服抗浮固定直徑或擴大頭錨桿體系變形(包括桿體自由段彈性變形和擴大頭錨固段的土體蠕變變形)的工法，也涉及承壓型固定直徑或擴大頭錨桿預(yù)應(yīng)力工法。

背景技術(shù)：

固定直徑或擴大頭錨桿技術(shù)是一種新型的地下工程應(yīng)用技術(shù)，符合國家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排、綠色發(fā)展”精神。在解決地下室抗浮、基坑支護等方面，與一般傳統(tǒng)工藝相比，更加的經(jīng)濟、環(huán)保；同時在工期與耐久性等方面，也有較大的優(yōu)勢。隨著擴體錨桿技術(shù)的推廣，越來越多的工程采用擴體錨桿技術(shù)進行地下室抗浮、基坑支護等。與此同時，大量的工程實踐表明，錨桿的承拉力遠大于普通錨桿，其變形位移的尺度大，因而在位移控制方面比傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)大，因此如何更好的控制錨桿的變形，是對擴體錨桿技術(shù)改進的一個重要方向。

現(xiàn)階段擴大頭抗浮錨桿解決變形方法存在的問題，大量的工程實踐表明，直通或擴大頭錨桿在變形控制方面比傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)大，因此如何更好的控制錨桿的變形，是對擴體錨桿技術(shù)改進的一個重要方向。

工程實際表明：承壓型固定直徑或擴大頭錨桿的位移由桿體的彈性變形和擴體段的滑移(塑性變形)兩部分組成。

錨桿擴體段的塑性變形及殘余變形，與擴體段承受的端壓力有關(guān)以及所在土層性質(zhì)相關(guān)，與桿體采用的鋼筋根數(shù)無關(guān)。

錨桿自由段桿體的彈性變形控制，桿體的彈性變形即鋼筋的彈性變形主要由桿體鋼筋的截面積、鋼筋的彈性模量以及桿體的長度控制。軸向拉壓變形公式:

δl——彈性變形量

fn——軸向拉力

l——錨桿自由段的長度

e——鋼筋的彈性模量

a——鋼筋的截面積

以南京某項目地下室抗浮錨桿為例，錨桿總長13m(其中錨桿普通段長10.0m，直徑200mm；擴體段直徑750mm，長3.0m)，抗拔特征值500kn的錨桿為例?？拱五^桿理論彈性位移量計算表如下：

在極限荷載的狀態(tài)下，錨桿的理論自由變形達51.75mm。

經(jīng)過試錨試驗，其在極限抗拔力作用下，錨桿的最大變形81.6mm，殘余變形約31.3mm，則其發(fā)生的實際彈性變形為50.3mm。由此可見，錨桿的彈性變形占錨桿最大變形量的60％以上。

對于擴大頭抗浮錨桿變形的控制，現(xiàn)階段主要方法是通過后張法施加預(yù)應(yīng)力來解決錨桿自由段的彈性變形，具體實施步驟是，在主體結(jié)構(gòu)底板澆筑完成以后，在底板上開槽，通過底板作為施加預(yù)應(yīng)力的支點，然后施加預(yù)應(yīng)力完成后，再后澆開槽處混凝土完成錨桿鎖定。這種變形控制的方法主要缺陷在于，需要在底板施工完成并達到設(shè)計強度后才能施加預(yù)應(yīng)力，這樣會大大延誤工期，同時施加預(yù)應(yīng)力時需要在主體結(jié)構(gòu)底板上開槽，對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的破壞，對地下室防水產(chǎn)生不利影響，同時對基坑降水要求更長，相對成本增加更多。未解決擴體段的塑性變形及殘余變形的控制的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是，提出一種一種克服抗浮固定直徑或擴大頭錨桿體系變形(桿體自由段彈性變形和固定直徑或擴大頭錨固段的土體蠕變變形)的工法，通過新的后張法施加預(yù)應(yīng)力，從而達到控制承壓型固定直徑或擴大頭錨桿工程實踐中變形量的目的。本發(fā)明的目的還在于，還提出承壓型固定直徑或擴大頭錨桿錨固段土體蠕變變形的控制的方法，使擴體錨桿的擴大頭頂部土體產(chǎn)生擠壓，從而減小錨桿工作狀態(tài)下的土體蠕變變形,滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

擴大頭抗浮錨桿解決變形方法，抗浮錨桿的變形由桿體自由段的彈性變形和擴體段承壓端土體塑性變形兩部分組成。本發(fā)明通過對這兩部分變形的分析，提出一種新型的解決直通或擴大頭錨桿變形的工法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，承壓型固定直徑或擴大頭錨桿預(yù)應(yīng)力工法，其特征是鉆孔鉆進至設(shè)計深度，能夠開展旋噴施工或機械擴孔施工，放下錨桿的拉桿與固定直徑錨頭或擴大頭(變直徑鋼筋籠或各種囊式擴大頭、以及各種擴大頭等)，擴大頭到位后擴大機構(gòu)將擴大頭擴大至設(shè)計尺寸，然后高壓注漿或灌注混凝土在擴體段和整個自由段成樁；錨桿中拉桿采用能施加預(yù)應(yīng)力的螺紋鋼筋；施加預(yù)應(yīng)力的步驟如下：

①基坑開挖至基底并清理浮漿；并在錨桿頂部放置遇水膨脹止水膠條；

②澆筑混凝土墊層，再在錨桿頂部，埋入錨墊板；

③錨墊板上方螺紋鋼筋上設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母，與墊板、預(yù)應(yīng)力鋼筋機械連接，并及時旋緊預(yù)應(yīng)力螺母，并用配套扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計要求的變形位置?；蛴们Ы镯斒┘宇A(yù)應(yīng)力至設(shè)計要求的荷載，用錨具鎖定。

④預(yù)應(yīng)力螺母上施加保護裝置指螺旋箍筋套在預(yù)應(yīng)力螺母上，綁扎螺旋箍筋以及基底上的基礎(chǔ)底板鋼筋，綁扎過程中避免碰撞預(yù)應(yīng)力鋼筋；最后，支模澆筑基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)底板。

通過將錨桿自由段直徑加大(增至250～300mm，澆注混凝土等方式)，同時提高注漿體材料的強度，將其作為剛性微型樁，在保證樁身強度以及樁抗壓承載力滿足設(shè)計承載力要求的條件下，使其作為后續(xù)施加設(shè)計要求預(yù)應(yīng)力的支座的工法；

在錨桿自由段注漿體達到設(shè)計要求的強度后，在錨桿頂部即剛性微型樁頂部放置錨墊板，后張法施加預(yù)應(yīng)力：錨墊板放置完成后，再在錨墊板上方設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母，與墊板、預(yù)應(yīng)力筋機械連接，并及時旋緊預(yù)應(yīng)力螺母，并用配套扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計要求的變形位置。

施加預(yù)應(yīng)力的大?。焊鶕?jù)地下室抗浮計算時，計算的上浮水頭放大1.05倍；抗浮計算錨桿的安全系數(shù)取k＝2.0；因此錨桿施加的預(yù)應(yīng)力小于錨桿的特征值(最大變形長度)，且要大于常水位時所需要的錨桿抗浮力，綜合考慮取承載力特征值的50-80％(根據(jù)設(shè)計變形要求確定)。

通過將錨桿自由段直徑加大(增至250～300mm，澆注混凝土等方式)，同時提高注漿體材料的強度，將其作為剛性微型樁，

在錨桿自由段注漿體達到設(shè)計要求的強度后，在錨桿頂部放置錨墊板，后張法施加預(yù)應(yīng)力。

進一步的，本發(fā)明同時提出承壓型固定直徑或擴大頭錨桿錨固段土體蠕變變形的控制工法，高壓注漿或灌注混凝土施工前在擴體段即擴大頭頂部偏上的部位增加變形盒，再進行高壓注漿或灌注混凝土；變形盒的豎向變形大于土體蠕變變形量；在施加設(shè)計需要的預(yù)應(yīng)力時，同時變形盒上端的樁體側(cè)摩阻力即微型樁承載力達到設(shè)計施加預(yù)應(yīng)力要求值時，變形盒在設(shè)定的預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生壓縮變形，使擴大頭頂部土體產(chǎn)生擠壓，從而減小錨桿工作狀態(tài)下的土體蠕變變形,滿足設(shè)計和規(guī)范要求。變形盒的厚度在3-25cm,橫截面積不大于錨桿樁剛性微型樁的面積。

有益效果，通過施加預(yù)應(yīng)力，從而消除錨桿的變形量，可以很好的減少工程錨桿的位移。綜合考慮，在保證樁身強度以及樁抗壓承載力的前提下，一種克服抗浮直通或擴大頭錨桿體系變形的工法，在樁段布置錨墊板，從而后張法施加預(yù)應(yīng)力。本發(fā)明通過提高自由段注漿體的直徑和強度，使其承載力達到設(shè)計所需要的施加預(yù)應(yīng)力值，采用的后張法施加預(yù)應(yīng)力，改進的常規(guī)施加預(yù)應(yīng)力需要在底板上開槽再后澆的缺點，可以大大減小擴體錨桿自由段的變形量，同時本方案施工簡單，對基礎(chǔ)的施工基本無影響。對于提高擴體錨桿技術(shù)的安全性，有著積極的作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明開挖至基底并清理浮漿錨桿預(yù)應(yīng)力筋安裝并施作遇水膨脹的止水膠條的示意圖；

圖2為本發(fā)明基底1上澆筑混凝土墊層2并安裝錨墊板6的示意圖；即澆筑混凝土墊層，再在錨桿頂部，埋入錨墊板(直徑250mm，厚16mm)；

圖3為錨墊板上方設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母的示意圖；

圖4為錨墊板上方設(shè)置錨板6-1和鋼筋支模澆筑基礎(chǔ)混凝土底板8的示意圖。

圖5為螺紋鋼筋自由段形成混凝土微型樁7的示意圖；

圖6為錨墊板(直徑250mm，厚16mm)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為施加變形盒的承壓型直通或擴大頭錨桿錨固段克服土體蠕變變形的示意圖。

圖8為預(yù)應(yīng)力加變形盒的承壓型直通或擴大頭錨桿示意圖。

具體實施方式

基底1、混凝土墊層2、預(yù)應(yīng)力筋(螺紋鋼筋)3、止水膠條4、預(yù)應(yīng)力螺母5、錨墊板6(鋼板厚16mm左右，直徑200-300mm)、錨墊板上的螺紋鋼筋孔6-2、錨板6-1、混凝土微型樁7、混凝土的底板8、混凝土的底板鋼筋9、變形盒11(厚度30-200mm，直徑比自由直徑孔略小)、鋼筋籠10可以是固定式(固定直徑)或擴大頭的結(jié)構(gòu),鋼筋籠預(yù)應(yīng)力筋(螺紋鋼筋)3固定。

(一)預(yù)應(yīng)力施加

在土層條件一定的前提下，通過施加預(yù)應(yīng)力，從而消除錨桿的變形量，可以很好的減少工程錨桿的位移。綜合考慮，本文將錨桿普通段直徑(螺紋鋼筋外周澆混凝土)加大(增至250mm)，將其作為剛性混凝土微型樁7，在保證樁身強度以及樁抗壓承載力的前提下，在樁段布置錨墊板，從而后張法施加預(yù)應(yīng)力。

(1)錨桿桿體采用c30混凝土，不考慮擴體段的端壓力，經(jīng)計算本項目桿體普通段可以提供的抗壓承載力標(biāo)準值(按照摩擦樁考慮)約為500kn：

(2)樁身強度設(shè)計值為：n＝fc*as＝14.3x3.14x0.25x0.25/4*1000＝701.6kn

綜上所述，本工程樁身可以施加的預(yù)應(yīng)力不大于500kn。

1、施加預(yù)應(yīng)力的步驟如下：

①基坑開挖至基底并清理浮漿；并施作遇水膨脹止水膠條；

②澆筑混凝土墊層，再在錨桿頂部，埋入錨墊板(直徑250mm，厚16mm)；

③于鋼墊板上方設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母，與墊板、預(yù)應(yīng)力筋機械連接，并及時旋緊預(yù)應(yīng)力螺母，并用配套扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力；

④綁扎螺旋箍筋套住螺紋鋼筋及預(yù)應(yīng)力螺母以及基礎(chǔ)底板鋼筋，綁扎過程中避免碰撞預(yù)應(yīng)力鋼筋，造成預(yù)應(yīng)力損失；最后，支模澆筑基礎(chǔ)混凝土的底板(保證整體性良好)。

2、施加預(yù)應(yīng)力的大小

考慮地下室抗浮計算時，水頭要放大1.05倍；抗浮計算錨桿的安全系數(shù)取k＝2.0；因此建議錨桿施加的預(yù)應(yīng)力小于錨桿的特征值，且要大于常水位時，所需要的錨桿抗浮力，綜合考慮取承載力特征值的50-80％。

列舉的南京某項目，根據(jù)荷載---變形曲線，在施加250kn預(yù)應(yīng)力時，其在極限抗拔力的狀態(tài)下，錨桿的最大位移以及殘余變形分別為60.2mm以及22.7mm；承載力特征值的荷載下，錨桿的最大位移以及殘余變形分別為26.5mm以及14.2mm，其變形量完全滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，且小于一般的樁基位移。

通過提高自由段注漿體的直徑和強度，使其承載力達到設(shè)計所需要的施加預(yù)應(yīng)力值，采用的后張法施加預(yù)應(yīng)力，改進的常規(guī)施加預(yù)應(yīng)力需要在底板上開槽再后澆的缺點，可以大大減小擴體錨桿自由段的變形量，同時本方案施工簡單，對基礎(chǔ)的施工基本無影響。對于提高擴體錨桿技術(shù)的安全性，有著積極的作用。

承壓型固定直徑或擴大頭錨桿錨固段土體蠕變變形的控制，接前述自由段錨桿變形控制方法，施工前在擴大頭頂部偏上的部位增加變形盒，在施加設(shè)計需要的預(yù)應(yīng)力時，同時變形盒上端的樁體側(cè)摩阻力達到設(shè)計要求值時，變形盒在設(shè)定的預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生壓縮變形，使擴大頭頂部土體產(chǎn)生擠壓，從而減小錨桿工作狀態(tài)下的土體蠕變變形,滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

①基坑開挖至基底并清理浮漿；并施加遇水膨脹止水膠條；

②澆筑混凝土墊層，再在錨桿頂部，埋入錨墊板6-1(直徑250mm，厚16mm)；

③于鋼墊板上方設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母，與墊板、預(yù)應(yīng)力筋機械連接，并及時旋緊預(yù)應(yīng)力螺母，并用配套扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力；

④綁扎螺旋箍筋以及基礎(chǔ)底板鋼筋，綁扎過程中避免碰撞預(yù)應(yīng)力鋼筋，造成預(yù)應(yīng)力損失；最后，支模澆筑基礎(chǔ)混凝土底板。

3、施加預(yù)應(yīng)力的大小

澆筑混凝土墊層，再在錨桿頂部，放置錨墊板6(直徑250mm，厚16mm)；變形盒11已經(jīng)預(yù)先放置(如一個塑料空盒即可)。

于錨墊板上方設(shè)置預(yù)應(yīng)力螺母，與墊板、預(yù)應(yīng)力筋機械連接，并及時旋緊預(yù)應(yīng)力螺母，并用配套扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計要求的變形位置?；蛴们Ы镯斒┘宇A(yù)應(yīng)力至設(shè)計要求的荷載，用錨具鎖定

在綁扎基礎(chǔ)底板鋼筋前，也可以利用預(yù)應(yīng)力螺母進行二次張拉鎖定，底板鋼筋綁扎過程中避免碰撞預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后支模澆筑地下室底板。

考慮地下室抗浮計算時，水頭要放大1.05倍；抗浮計算錨桿的安全系數(shù)取k＝2.0；建議錨桿施加的預(yù)應(yīng)力小于錨桿的特征值，且要大于常水位時，所需要的錨桿抗浮力，綜合考慮取承載力特征值的50-80％(根據(jù)設(shè)計變形要求確定)。

列舉的南京某項目，根據(jù)荷載---變形曲線，在施加250kn預(yù)應(yīng)力時，其在極限抗拔力的狀態(tài)下，錨桿的最大位移以及殘余變形分別為60.2mm以及22.7mm；承載力特征值的荷載下，錨桿的最大位移以及殘余變形分別為26.5mm以及14.2mm，其變形量完全滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，且小于一般的樁基位移。

通過采用的后張法施加預(yù)應(yīng)力，改進的常規(guī)施加預(yù)應(yīng)力需要在底板上開槽再后澆的缺點，可以大大減小擴體錨桿的實踐中的位移量，同時本方案施工簡單，對基礎(chǔ)的施工基本無影響。對于提高擴體錨桿技術(shù)的安全性，有著積極的作用，同時建議將施加的預(yù)應(yīng)力的量定為特征值的50-80％。

(二)、抗浮錨桿擴大頭錨固段土體蠕變變形控制

常規(guī)的擴大頭抗浮錨桿變形控制方法一般均只能解決錨桿自由段桿體的彈性變形，而對擴體段的塑性變形及殘余變形的控制則沒有很好的解決辦法，本文對傳統(tǒng)控制固定直徑或擴大頭錨桿自由段桿體彈性變形的方法進行改進的基礎(chǔ)上，同時提出一種對擴大頭錨固段土體蠕變變形控制的方法。

接前述錨桿自由段桿體彈性變形控制方法，施工前在擴大頭頂部偏上的部位增加變形盒，在施加設(shè)計需要的預(yù)應(yīng)力時，同時變形盒上端的樁體側(cè)摩阻力達到設(shè)計要求值時，變形盒在設(shè)定的預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生壓縮變形，使擴大頭頂部土體產(chǎn)生擠壓，從而減小錨桿工作狀態(tài)下的土體蠕變變形,滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均已經(jīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。