抗浮锚杆体系优化设计与应用_杨正坤.pdf

20231Building Construction104抗浮锚杆体系优化设计与应用杨正坤 李小飞 花海南 靳太湖 杨 华 徐正彦 刘一帆中国建筑第八工程局有限公司 上海 201204摘要：针对抗浮锚杆止水节点易渗漏的技术难题，结合绍兴某项目实际情况及原有设计，提出一系列抗浮锚杆体系设计优化的方法。通过将预应力螺纹钢筋等强度替换为无黏结钢绞线，实现降低安全风险、提高施工质量及施工效率的目的；对目前无黏结钢绞线穿越基础底板止水节点常规做法进行优化设计，最终解决了抗浮锚杆止水节点渗漏问题。总结的经验可为类似工程提供借鉴。关键词：抗浮锚杆；无黏结预应力；止水节点；优化设计中图分类号：TU20 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0104-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.027Optimization Design and Application of Anti Floating Anchor Rod SystemYANG Zhengkun LI Xiaofei HUA Hainan JIN Taihu YANG Hua XU Zhengyan LIU YifanChina Construction Eighth Engineering Bureau Co.,Ltd.,Shanghai 201204,ChinaAbstract:In view of the technical problem that the anti floating anchor rod waterproof joint is easy to leak,combined with the actual situation of a project in Shaoxing and the original design,a series of methods for optimizing the design of anti floating anchor rod system are proposed.The purpose of reducing safety risks and improving construction quality and efficiency is achieved by replacing the prestressed deformed steel bars with unbonded steel strands of equal strength.The common practice of unbonded steel strand crossing the waterproof joint of foundation slab is optimized,and the leakage problem of anti floating anchor rod water proof joint is finally solved.The experience summarized can provide reference for similar projects.Keywords:anti floating anchor rod;unbonded prestress;waterproof joint;optimal design应力抗拔锚杆（图1），共计16 762根，其技术参数如下：限位扁螺母套管顶部封板钢套筒构成底板底面标高底板顶面标高1005050400地下室底板20 mm300 mm300 mm带止水钢帽螺母20036精轧螺纹钢45 PVC隔离套管200直孔3703702506060370厚8止水钢板h/2h/2h200300400750底部扩孔截面抗浮锚杆套管下端密封锥形扩大头灌注致密型注浆料300100100图1 抗浮锚杆设计大样目前，前人对抗浮锚杆穿越基础底板止水节点施工方法进行了大量研究：冀智等1提出抗浮锚杆钢护筒设计施工技术和综合性防水施工技术；文献2中提出一种压力型无黏结预应力抗浮锚杆的止水钢板防渗结构。以上提出的抗浮锚杆穿越底板止水节点施工方案，对于指导抗浮锚杆节点设计具有重要的借鉴价值，同时也存在一些不足。本文以抗浮锚杆止水节点施工质量为主要控制因素，结合工程现有设计情况，分析现有设计方案的适用性，描述优化后抗浮锚杆的施工工艺，为后续类似工程提供经验借鉴。1 工程概况绍兴市某拟建项目建筑面积27.5万 m2。地上共设置4座单体建筑，最高17层；地下设置2层地下室，建筑面积约11万 m2。地下防水等级为一级，地下室抗浮设计等级为甲级，为满足结构抗浮要求，地下室底板下设置永久岩石预作者简介：杨正坤（1997），男，本科，助理工程师。通信地址：浙江省绍兴市新昌县七星街道磕下村文化礼堂4楼（312599）。电子邮箱：收稿日期：2022-10-08建筑设计ARCHITECTURAL DESIGN建筑施工第45卷第1期1051）锚杆体直径200 mm，筋体采用屈服强度1 080 MPa的预应力螺纹钢筋，直径36 mm，为扩大头自锁锚杆。2）单根锚杆预估抗拔承载力特征值为290 kN。预应力锚杆初始锁定值为314 kN。3）锚杆锚固段位于3a-3中风化凝灰质砂岩或3b-3中风化凝灰岩，嵌入完整灰岩的预估有效锚固段不小于4.4 m。4）锚杆自由段采用45 mm的PVC隔离套管，套管内灌注防水油脂。5）锚杆锚固体强度等级不应低于30 MPa。6）底板范围内设置直径250 mm钢护筒，两端及中间部位带有止水钢板。2 抗浮锚杆体系优化设计2.1 现有做法分析1）本工程抗浮锚杆采用36 mm预应力螺纹钢筋，在底板施工完成后需预留0.6 m，待预应力张拉完成后切除。锚杆布置间距为1.78 m，布置密且为细长型构件，在地下2层结构施工期间，锚杆极易造成工人碰伤，另外结构施工多为高处作业，若遇坠落问题将对工人造成巨大伤害，预留0.6 m预应力螺纹钢筋防护困难，给现场安全管理带来巨大隐患。并且在结构施工期间，预留0.6 m螺纹钢筋使工人运输材料效率降低，支模架搭设需避开预留钢筋，对内支模架搭设及模板支设影响极大，严重影响施工效率。2）本工程抗浮锚杆上部自由段采用45 mm的PVC隔离套管，施工时容易因为地下水位较高导致套管内部进水，隔离套管内油脂无法对预应力螺纹钢筋形成有效包裹，从而造成腐蚀。3）本工程抗浮锚杆穿越基础底板止水节点采用钢护筒，钢护筒直径250 mm，底板钢筋间距150 mm，钢护筒安装时需要截断底板钢筋，严重影响底板钢筋的完整性与整体性。并且钢护筒内部在底板混凝土施工以及后期等强过程中容易受到杂质污染，从而影响止水节点防水效果。2.2 优化设计针对抗浮锚杆施工时采用预应力螺纹钢筋所带来的安全与质量问题，考虑采用无黏结钢绞线代替螺纹钢筋：1）无黏结钢绞线与预应力螺纹钢筋同样可以进行预应力张拉与锁定，因此采用无黏结钢绞线代替螺纹钢筋后，未改变本工程永久性拉力型锚杆的本质构造。2）无黏结钢绞线相较于预应力螺纹钢筋质地较软，具有良好的弯曲特性，因此一定程度上能够解决预应力螺纹钢筋密布于地下室所带来的安全与降低施工效率的问题。3）相较于预应力螺纹钢筋，无黏结钢绞线表面涂满油脂并通过保护层外皮形成紧密包裹，因此钢绞线在使用过程中不受外界环境的影响，能够起到很好的防腐作用，从而解决了预应力螺纹钢筋外侧PVC套管无法形成有效包裹造成螺纹钢筋腐蚀的问题。依据GB/T 200652016预应力混凝土用螺纹钢筋、GB/T 52242014预应力混凝土用钢绞线、GB 500102010混凝土结构设计规范进行等强度换算：取4根15.7 mm的无黏结钢绞线替代原设计36 mm的预应力螺纹钢筋，满足要求。4）针对抗浮锚杆施工时采用钢护筒作为止水节点所带来的施工问题，经多次实地考察，目前存在一种抗浮锚杆止水装置，采用挤压钢套管与止水钢板组合的方式达到无黏结钢绞线穿越基础底板时的止水目的。其做法是挤压钢套管一端车丝，安装钢垫片与橡胶垫片后将带孔止水钢片套在钢套管车丝的一端，然后采用六角螺母拧紧。在无黏结钢绞线下放到位后安装止水组件，钢套管与无黏结钢绞线采用防水密封胶粘接后通过扳手挤压使其与钢绞线咬合（图2）。此做法的缺点主要有以下2点：图2 采用挤压钢套管与止水钢板组合止水节点实物1）止水钢板与钢制套筒连接时采用钢垫片与螺母进行固定，容易在止水钢板与钢制套筒间隙形成渗漏水通道，现场施工质量难以控制。2）钢制套筒与无黏结钢绞线在粘接过程中易出现密封胶未涂满钢制套管与无黏结钢绞线缝隙，造成渗漏水风险；考虑到现场实际施工情况，短时间防水密封胶不能完全硬化，后续底板钢筋施工碰撞易导致止水节点变形，严重削弱止水效果。但此做法能解决原设计钢护筒安装时需截断底板钢筋的问题，因此项目决定在此做法基础上进行优化创新，使得新型止水节点既能保证底板钢筋完整性，又可达到良好的止水效果。经查询借鉴，最终发现一种电缆接头密封结构，其原理是利用迫紧头拧紧挤压主体内防水密封圈使其紧密贴合电缆线以达到止水的目的（图3）。密封圈螺帽夹紧爪螺母主体图3 电缆接头密封结构示意项目依据此结构针对止水节点采用挤压钢套管与止水钢板组合方式进行优化设计，如图4所示。杨正坤、李小飞、花海南、靳太湖、杨华、徐正彦、刘一帆:抗浮锚杆体系优化设计与应用20231Building Construction106下部迫紧头主体橡胶垫片无黏结钢绞线防水密封圈止水钢板螺母图4 抗浮锚杆止水节点优化后大样优化后止水节点主要由紧迫头、主体、防水密封圈、橡胶垫片、止水钢板和螺母组成。抗浮锚杆下放到位经注浆养护完成后即可进行本止水节点安装。首先将止水钢板套在主体上，止水钢板两侧均安装橡胶垫片，拧紧六角螺母固定止水钢板，然后将下部迫紧头、主体（防水密封圈预先安装在主体夹紧爪内）与止水钢板组合装置依次套装在无黏结钢绞线上然后将主体定位准确后拧紧下部迫紧头，止水节点即安装完成。其优点是：1）主体夹紧爪内置防水密封圈，利用迫紧头将防水密封圈与无黏结钢绞线拧紧，以起到止水作用。2）主体自带固定止水钢板的挡板，避免了主体与止水钢板连接时间隙出现渗漏水的情况。3 施工工艺操作要点3.1 测量定位地下室底板垫层浇筑完成后，依据设计图纸放出每根锚杆的具体位置，孔位允许偏差应为50 mm。3.2 钻机就位钻孔与清孔1）孔位放样完成后，开始钻机就位工作，钻机平台底座必须坐落在较坚实的位置。2）由于本工程抗浮锚杆为扩大头式锚杆，因此钻孔时先用常规钻头钻孔至设计要求深度，然后改用扩孔钻头对底部扩孔，扩孔至设计直径。3）锚孔成孔后，钻杆上下往复几次，清理孔内沉渣，保证沉渣厚度小于100 mm。4）清口完成后机具移开，防止孔内进入杂物。3.3 锚杆制作与安装1）依据钻孔情况确定锚杆长度以及锚固段长度，然后进行无黏结钢绞线下料，下料完成后根据测量出的锚固段长度对无黏结钢绞线去皮并清油处理，清油时要确保钢绞线表面油脂清理干净。2）钢绞线端部使用挤压锚固定，然后安装锚盘与扩胀套筒，扩胀套筒应与锚盘保持同心。3）锚杆制作完成后采用人工进行安装至设计深度。3.4 浆液拌制与注浆浆液采用水泥砂浆，注浆管随同钢绞线一起下放至设计深度，注浆时一边上拔一边注浆，拔出至距孔口1 m高时停止拔出，继续注浆至孔口位置。注浆完成后观察孔内浆液是否下沉，若发现有浆液下沉情况，应及时二次补浆。3.5 锚固体养护锚体注浆料养护时间不少于7 d。3.6 止水钢板定位根据止水节点优化设计，止水钢板需安装在基础底板中间位置以起到更好的止水效果，抗浮锚杆注浆完成后根据底板厚度在钢绞线上标记出底板中间位置刻度线。3.7 主体与止水钢板组装止水钢板经加工厂进行激光切割成孔后运至施工现场与主体进行组装。首先将主体非迫紧爪侧套入橡胶垫片，然后将其安装在事先加工完成的止水钢板开孔位置，再在止水钢板另一侧套入橡胶垫片后拧紧六角螺栓将主体固定在止水钢板上。锚索包含若干根钢绞线时重复上述步骤直至所有主体安装完成。3.8 安装迫紧头、