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第二章抗浮桩(锚杆)设计与基本试验 6

一、抗浮锚杆结构设计主要参数 6

二、抗浮锚杆拉力设计参数 6

JC／T 60002-2019 预拌混凝土搅拌站单方成本计算方法及评价指标.pdf三、抗浮锚杆基本试验 7

第三章施工组织和措施 10

二、施工进度安排 13

三、抗浮桩锚杆施工工艺流程、技术参数 14

六、成品保护措施 20

七、施工组织措施 23

第四章工程施工质量保证措施 25

一、质量控制措施 25

二、质量保证具体内容 26

三、材料质量要求及节约措施 28

第五章文明施工与安全措施 29

一、安全生产、文明施工 29

二、安全保证体系及措施 31

三、环保文明施工保证体系及措施 33

《岩土工程勘察报告》，基础底板以下地层各层情况如下：

1、粘土、重粉质粘土⑤层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，属中低～低压缩性土，层顶标高21.36~24.29m；

2、卵石、圆砾⑥层：内含细砂、中砂为杂色，低压缩性，层顶标高19.26~21.53m；

3、粉质粘土、重粉质粘土⑦层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，属中低～低压缩性土，层顶标高10.31~12.02m；

4、卵石、圆砾⑧层：内含细砂、中砂为杂色，低压缩性，层顶标高6.65~8.88m；

根据2003年2月进行勘察时实测地下水分布有4层，见下表。地下水对混凝土无腐蚀性或有弱腐蚀性。

地下水静止水位(承压水的测压水头)

38.52~41.02

17.70~18.96

24.14~25.02

19.40~21.10

22.10~23.39

20.43~20.90

22.25~22.96

第二章抗浮桩(锚杆)设计与基本试验

本工程设计的抗浮桩为永久性预应力锚杆，完整的抗浮桩(锚杆)是在基础底板下土层内形成有效直径150mm、有效长度23m的锚杆，锚杆有效长度内设置4个承载体，每个承载体分别受2束7φ4(1860MPa)低松驰预应力钢铰线张拉，锚索顶端共8束钢绞线与基础底板锁定，此结构组合可防止地下水回升对建筑物上浮而产生破坏力，以达到永久抗浮之目的。

一、抗浮锚杆结构设计主要参数

1、抗浮锚桩(杆)总数：616根(孔筏板模板平面图－锚杆平面布置图)，其中主塔楼基础底板布设200根，纯地下基础部分布设416根。

2、钻孔体：锚孔直径150mm，锚杆孔深23.0m。

3、固结体：强度等级C40，杆体保护层厚度不小于20mm。

4、锚杆：8束(单体2束)7φ4(1860MPa低松驰预应力钢绞线)锚杆组装见示意图。

二、抗浮锚杆拉力设计参数

1、锚杆设计拉力：650KN

2、锚杆锁定荷载：400KN

3、通过基本试验，确定最终的设计承载力。

4、锚杆验收抽样数为锚杆总数的5%，且不少于3根，最大试验荷载为设计拉力值的1.5倍。

5、锚杆采用等荷载张拉，分级、分承载体、循环逐级逐步张拉。

锚杆基本试验是为设计者确定锚杆极限承载力等设计参数的重要依据，地质条件的复杂性、施工手段和技术水平的差异、本工程的重要性，尤其本工程采用类比法设计，在施工前，会同建设方、监理方、设计方共同在现场选取合适位置，在三方的共同监督下施打试验锚杆，以确定锚杆的极限承载力等参数。

本工程锚杆成孔施工的难点是卵石层中成孔。根据本工程锚杆设计、成孔地质条件和以往成功的工程经验，基本可确定2种锚杆钻孔成孔工艺。

(1)地质钻机泥浆护壁成孔工艺

利用地质钻机带动小型组合牙轮钻破碎砂、卵石地层，通过泵送人工配置的优质泥浆，利用组合的正反循环系统，将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底；同时实践表明优质泥浆可以有效地稳定砂卵石层的孔壁，使所造的钻孔壁在相当长的时间内不坍塌。

成孔工艺中最重要的是泥浆的配比，根据实际情况，在钻孔前在实验室内要做好配比试验。根据以往的工程经验，采用类似工程使用的钻孔泥浆配比。

在钻进过程中，泥浆性能会因钻孔情况的变化而发生变化。如钻到粘土层时，泥浆会变稠，粘度、切力增大，糊钻、泥包钻头的情况增多；钻到砂层时，大量砂粒会混入泥浆中，使含砂量增加、泥皮松散、失水量与比重加大，这不但使护壁性能降低，加速水泵磨损，严重时还可能造成由于泥皮塌落而发生孔内事故；在遇到承压水层时，地下水会大量侵入孔内使泥浆稀释、性能被破坏等等。这时应及时调整泥浆的性能，否则就难以维持正常的钻进。

泥浆配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程，目的在于使所配泥浆的性能符合钻进的需要。例如，在流砂层或砂层中，要使泥浆具有足够大的比重，较小的失水量，薄而坚韧的泥皮；在细砂层，由于地表循环系统除砂较困难，需要更严格地控制泥浆的含砂量；在粘性土层中钻进，由于粘性土有自身造浆的特点，为此要设法控制泥浆粘度不断增大的趋势；如果遇到水敏膨胀性地层就应在泥浆中加入适量的防坍剂；钻进风化层、砾石层，要减少泥浆的比重，加大粘度等。因此，泥浆的性能设计须经初选—应用—改性—再应用直至基本达到要求这样一个过程。

(1)基本试验锚杆经确定为4根，用作基坑试验的锚杆参数、材料及施工工艺和工程锚杆相同。

(2)根据设计意见，正式施工前，做地质钻机成孔工艺的2根试验锚杆和套管护壁钻机成孔的2根试验锚杆；以此试验数据来调整锚杆设计与施工；施工后验收锚杆31根(5%)。根据现场实际情况，基本试验的位置选择在主楼中庭的中间部分，具体位置详见附图。

(3)锚杆试验应在土层内锚固段的浆液达到设计强度后进行。

(4)加力总量为0.8fptk或破坏。

(5)加载要求：加载宜按设计荷载的：初级加载0.1Afptk，以后为1/10~1/15Afptk，循环加载依次进行，直至达到0.8fptk或破坏。

(6)试验后由项目技术部撰写试验报告，其内容包括：试验位置、日期、参加人员、土层情况、注浆材料及配合比、注浆压力、锚杆参数、施工工艺、试验荷载等，根据试验中得出的荷载、位移值绘制P～S曲线。并对设计参数及施工质量进行评价。

(一)施工前准备工作内容

1.完成施工现场的平面布置；

2.水电引入施工现场；

3.完成钻机、泥浆泵、管线和排浆池的设置；

4.安排人员作好现场保卫工作；

6.所需材料－水泥及外掺剂进场；

8.开工前进行施工技术交底和安全教育。

根据现场的实际情况，为保证主楼的施工的进度，抗浮锚杆的施工从主楼部分Ⅰ区现土层标高22.4米处开始（抗浮锚杆分区图见附图）。在该部分进行抗浮锚杆施工的同时，进行Ⅱ区、Ⅲ区的土方施工。Ⅱ区、Ⅲ区抗浮锚杆施工面的标高为基础底板底平上500位置。待Ⅱ区、Ⅲ区具备工作面后，抗浮锚杆施工随后跟进。为了保证主楼施工不间断，在抗浮锚杆基本试验灌浆完成以后，载荷试验未进行之前，正式施工根据设计图纸和施工图立即组织进行。正式施工时，套管跟进和泥浆护壁两种施工工艺将同时进行。但在施工过程中，必须详细的做好施工记录。

(三)施工机具配置及施工场地布置

根据锚索工程量、现场配电容量、浆场地大小、机械设备施工效率和工期要求,决定安排若干套钻孔施工设备,主要机具配置如下:

本工程施工面积约5000m2，为了避免在锚杆施工过程中排出的水浸泡基槽和机械施工过程中扰动地基土层，在施工抗浮锚杆时，须预留至少0.5米厚土方。根据9月22日四方会议要求，主楼Ⅰ区部分的施工作业面在绝对标高22.4m位置，Ⅱ区、Ⅲ区抗浮锚杆施工作业面在绝对标高21.5m位置，纯地下室部分抗浮锚杆施工作业面在绝对标高23.0m位置。钻孔施工设备及辅助设施的布置应根据材料运距短，便于运输和存放，水电接头方便，机具设备集中，便于指挥。输浆管距离一般不超过20m～30m，管线太长压力损失加大，设备管线移动方便，冒浆易于处理等原则进行。据此把各组钻机及相应的泥浆泵布置在基坑底部各区工作面不同位置；水泥库、一次压浆泵及其它辅助设施等组成施工后台放置在基坑上面东侧；而二次高压注浆泵及其它辅助设施等布置在基坑底部，与施工场地相对集中的地方，减少因管路过长，带来的压力损失和材料损失。

基坑排水是施工中的重要环节之一。目前Klemm套管钻机的用水量较大，因此将该机安排在场地外侧施工，这样可以在无锚杆场地设置集水坑。其他地质钻机可在钻机施工的附近无锚杆的地方设置小泥浆池，使用后就地处理。

1、地质钻机钻孔施工人员配制

根据本工程的特点,施工实行每天2班工作制,每班工作时间12小时。4台套地质钻机设备的劳动力配备如下:

全面组织管理劳动力协调各种关系

掌握技术,控制质量,整理资料

全面掌握施工、质量和安全

设备和照明用电装修,安全用电

根据本工程的特点,施工实行每天2班工作制,每班工作时间12小时。每2台套套管钻机设备的劳动力配备如下:

全面组织管理劳动力协调各种关系

掌握技术,控制质量,整理资料

全面掌握施工、质量和安全

操作钻机、钻孔、移位、维修

设备和照明用电装修,安全用电

3、锚杆制作和灌浆人员配置

全面掌握施工、质量和安全

操作搅灌机,灰浆泵,测灰浆比重

4、施工人员配置共计60人。

施工进度计划的编制原则是尽量与主体施工交叉施工，少占用绝对工期。

首先是锚杆钻孔工艺试验，这一部分安排在9月16日至9月20日期间；

在完成了锚杆钻孔工艺试验后，立即需要进行主楼基础底板下的196根抗浮锚杆的施工。施工工期安排在9月23日至10月17日期间。为保证工期，将配置5台套(其中1台套备用)以上的钻孔设备，以保证每天不少于完成8根的工程量。

在主楼土方和抗浮锚杆施工期间，同时安排基本试验锚杆的载荷试验。

纯地下室部分的锚杆施工准备工作安排在10月20日后进行，正式施工安排在10月25日，此时按每天完成10根锚杆的施工速度计划，则420根锚杆需要42天工作日，在12月6日完成。

最后是锚杆的检验和张拉、锁定及CGM灌注，为了避免影响总工期，将安排在地下室底板施工完成后的地下室结构施工中交叉完成。

三、抗浮桩锚杆施工工艺流程、技术参数

锚孔定位编号→钻机就位→钻孔→下锚→注浆拔管→二次注浆→张拉→封锚

1)按施工桩位平面布置图放线定桩位，做好标记和预检；

2)桩位误差控制在规范要求之内。

2、地质钻机锚孔钻进方法

1)安装锚孔钻机、调平、调立、稳固；

2)锚孔孔径150mm，孔径偏差不大于2cm，深度偏差不大于设计深度1%，成孔深度达到设计要求；

3)粘土地层选用146mm前导式三翼钻头正循环清水钻进，卵石地层选用组合牙轮钻头；

4)遇砂、卵石地层需采用泥浆护壁；

5)锚孔钻进经常检查钻头尺寸，保证钻孔孔径；

6)掌握锚孔中心度，防止锚孔偏斜，跑斜后应采取措施，重新成孔。

1)安装锚孔钻机、调平、调立、稳固；

2)钻孔套管外径133mm，孔径偏差不大于2cm，深度偏差不大于设计深度1%，成孔深度达到设计要求；

3)选用146mm前导式三翼钻头正循环清水钻进，卵石地层采用冲击跟进的方法；

4)掌握锚孔中心度，防止锚孔偏斜，跑斜后应采取措施，重新成孔。

1)锚孔成孔后，将联接空压机的洗井管置入孔内，由上往下，再由下往上反复冲洗，同时不断补充立到孔内泥浆比重小于等于1.05，沉渣小于等于30cm；

2)做好孔口维护，防止泥浆流入孔内。

5、钢绞线加工制作及孔内安装

1)钢绞线底端为锁锚形式，钢绞线为无粘结低松驰II级1860钢绞线；

2)锚杆按间距1.0~2.0m安装定中心支架，以使钢绞线保持平行，保证锚杆在锚孔中心；

3)锚杆底端装设锥形防护装置，保护锚杆端部不被破坏，以及锚杆对孔壁的破坏；

4)固定中心支架使用铁丝绑扎牢靠；

5)注浆管安装与钢绞线组装工作同时进行，安置于钢绞线束中央，注浆管内径20mm，长度超出钢绞线2.0m左右；

6)钢绞线采用人工安放，必要时借助手动葫芦下放；下锚前，锚索制作质量和锚索长度需经监理验收合格后，方可下入孔内。

7)锚杆按设计及规范制作组装；

8)锚杆结构示意图见附图二。

水灰比：0.4~0.5，水泥：P.O.42.5(普硅525R)

2)水泥浆搅拌均匀，具有可靠性，低泌浆性；

3)注浆前先泵送清水至孔口返水以疏通管路，后采用常压泵送方法注浆，注浆前不得拔出注浆管，以保证锚杆底端注浆充实；

4)采用水下混凝土灌注法，首次注浆量以注满孔为准，充盈系数达1.2以上；

5)注浆作业连续，注浆管要边注边拔，拔管高度不超出孔内浆液面；

6)待一次注浆体初凝强度达5.0MPa后，即可用高压注浆管进行二次高压注浆，注浆材料采用纯水泥浆(水灰比为0.45~0.5)。二次注浆时间可根据注浆工艺通过试验确定。为了提高浆体的早期强度，可以考虑加入适量的外掺剂，起到早强和膨胀的作用；在做配合比实验时，同时做掺加外加剂和不掺加外加剂的两组水泥浆的配合比。根据实验结果进行比较之后，根据实际需要再决定水泥浆是否掺加外加剂。

7)锚固段注浆采用孔底返浆法，将注浆管插入到距孔底50cm处，用压浆机(泵)将水泥(砂)浆通入注浆管注入孔底，水泥(砂)浆从钻孔底口向外依次充满并将孔内空气压出，而水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体。

8)试块制作，除见证取样外，每天或每20根(锚)桩做3组，规格70.7mm×70.7mm×70.7mm，取28d抗压强度值；基本试验则取同条件养护下试块强度；

9)补浆：待孔内素浆初凝后，开动注浆泵先用清水冲洗孔内泥浆，再用上述方法注浆，直至孔内浆液饱满。

1)清理桩头，安放锚桩头装置；

2)张拉、锁定应在锚桩强度达100%后进行；

3)采用二次张拉法，第一次控制值为10%～20%，用单锚机对称张拉，压稳锚座、承压板、拉紧钢绞线，第二次全锚锁定，即对8束钢绞线同步张拉、锁定；

4)根据现场要求做锚杆张拉试验按1.5倍设计值张拉。

升荷速率：每分钟不宜超过设计应力的10%。

卸荷速率：每分钟不宜超过设计应力的20%。

张拉顺序：采用单根张拉千斤顶间隔对称分序张拉。

张拉计算公式：δ=FL/EA

δ：钢绞线理论弹性伸长值；F：单根钢绞线设计拉力；

L：自由段长度；E：钢绞线弹性模量；A：钢绞线截面积。

将锚墩外钢绞线的PVC外套剥掉，把钢绞线上的黄油用棉纱擦干净。

将钢绞线按周边序和中心序理出，穿入锚板，套上夹片，注意每级锚索应对称或均匀分布在锚板上。

锚索张拉按下、中、上次序分两次进行。第一次张拉为总张拉值的10%～20%。必须待每根锚索张拉完第一次后，再进行第二次张拉，每次张拉应分级进行，每次荷载分别为锚索设计拉力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍，除最后一级须稳定10～20分钟外，其余每级需要稳定5分钟，并分别记录每一级钢绞线的伸长量，在每一次稳定时间里必须读锚头位移三次，待锚索预应力没有明显衰减时再进行锁定。

使用砂轮切割机切除多余的钢绞线，锚具外留存10cm。

用保护套加黄油保护好外露钢绞线。

用C40混凝土进行封闭锚头，混凝土的保护层厚度不小于10cm。

1)清理锚桩头、与建筑基础防水施工一起做好抗浮锚杆的防水施工；对穿过底板防水层的锚杆，该部位的防水做法，须与防水专业公司讨论，另外绘制节点大样图。

2)锚杆头外露钢绞线用防腐树脂、砂浆封闭，承压板用防锈漆及沥青材料涂刷，进行防锈、防腐处理；

3)防止锚杆构造锈蚀发生，对定中中心装置、定位架等，外涂防锈漆。

4）对穿过底板的预应力钢绞线防水措施，如果采用预埋止水钢套管技术，有可能会产生地下水从钢管内壁渗出的隐患。根据我方的施工经验，建议采用在钢绞线部位缠绕P201遇水膨胀橡胶，具体详见附图。

5）根据设计意见，为了避免底板上层钢筋影响张拉锚具的安装，张拉端锚具改设置在底板上部。在施工完毕后，对钢绞线和承压板按上述方法进行防腐后，立即用C40混凝土进行封闭锚头，详见附图。

1)钢绞线应无损伤，并应调直、除锈。同一孔的钢绞线必须等长，切断后的钢绞线两端应用铁丝捆扎牢固。

2)钢绞线的选择试验(选择试验、验收试验)，质量的要求以及锚索的张拉等，应严格按有关规范、规程进行，禁止盲目操作，以免发生危险。

3)锚孔内的水泥浆应有足够的养护时间，在养护期内不得移动锚索。

4)锚索施工完后，外露锚头用沥青涂封。

5)设计与现场实际情况有出入时，经设计单位同意后，可酌情调整。

现场施工泥浆、度浆、水排放量较大。工程施工在15m~24m深的基坑内进行，因此排污是影响施工工期、质量的主要环节之一，根据施工现场条件及泥浆不同特性应采取有效措施处理。

1、锚孔成孔泥浆，洗孔泥浆，利用3PN泥浆泵由场地集水坑抽到地面后，经沉淀池过滤后排入下水道；

2、注浆施工时，泥浆可有目的排放，待凝固后清除或加水稀释用排污泵排出坑外；

3、现场排浆禁止四溢，破坏锚孔，基坑基槽及边坡排水沟。

由于抗浮锚杆基本试验和正式施工同时开始，存在基本试验不能达到设计要求的风险，为了确保施工质量能达到设计要求，需要采取补救措施。经与设计初步讨论，可以采取增加数量的方法来补救，具体方案将在基本试验结果出来后另外提供。

现场成立5人成品保护小组，王占春任组长，成品保护小组每天24小时在抗浮锚杆施工区域对施工人员的行为进行监督，对成品保护设施进行日常检查和维护。

1.1抗浮锚杆施工过程中成品保护措施

由于在抗浮锚杆施工过程中，基坑侧壁还在进行喷锚、水平锚杆、土方等工序的作业，工序交叉比较多。在锚杆完成灌浆工作以后，如何对已完成的锚杆进行保护，是成品保护的重要部分。根据实际情况，计划采取如下措施：

②对伸出工作面的钢绞线用φ100×50硬质橡胶保温管包裹，并用胶带缠绕，防止钢绞线破坏；并在完成抗浮锚杆部位插设彩旗，作出明显标记。

③进入抗浮锚杆施工区域施工的机械，须根据实际情况皖94J104 GRC定向增强蜂巢式隔墙板.pdf，在现场标示机械的行走路线。详见附图。

④抗浮锚杆必须分区并且按照一定的顺序进行施工，绝对禁止遍地开花，从而增大成品保护的难度。

1.2土方开挖过程中成品保护措施

①在一个完整的区域施工完毕、验收合格并收到进行下道工序的工作指令后，才可进行该区域的下部土方开挖工作。

②由于抗浮锚杆的间距仅为3米，且锚杆浆体极容易脆断，为了避免机械开挖和运输时对外露的钢绞线和土层中的锚杆浆体造成破坏二航局方案——主塔桩基方案4.19，该部分土方全部采用人工开挖，用小推车运至抗浮锚杆以外施工区域，在进行二次倒运。绝对禁止挖掘机、自卸车等机械和车辆进入该区域进行施工。

③由于土方开挖后，外露的锚杆自由端较长，为了避免锚杆钢绞线遭受碰撞而破坏，对锚杆采用钢脚手管进行保护，高度为3000，如图所示；对被破坏的则将可采取二次补灌浆。