穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构及其施工方法与流程

本发明属于建筑地基抗浮锚杆注浆辅助装置领域，具体为一种穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构及其施工方法。

背景技术：

在临江、临河的建筑基础工程，由于地下水位高，常常需要做抗浮考虑，然而在实际施工中发现，随着历史的发展在地下深层多存在砂砾的河床，易出现地勘勘点未勘测到位置，施工钻孔进入富水砂砾层，往往需要面对以下施工困境：

(1)富水砂砾层成孔困难，需要更改抗浮锚杆桩的长、植筋、配筋设计，或增加护筒的办法，改变施工方案。

(2)使用护筒，富水砂砾层成桩后，此土层段桩体的抗拉拔摩擦力不足，导致整个抗浮锚杆桩在成桩后拉拔试验检测出抗拉拔力不足设计要求，同时增加昂贵费用。

(3)抗浮锚杆安放，底部钢筋在成桩后易出现露筋情况，耐久性大大降低。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，为解决在土层下暗含富水砂砾层的抗浮锚杆施工成桩困难的问题，提供一种穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构及其施工方法，合理地在穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋中间增加注浆花管和在钢筋端头增加带导头保护段，并提出针对性的结构设置和施工工艺，可有效解决穿富水砂砾层无法成孔、成桩抗拔力不足、桩头成桩持力差及露筋等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构，包括注浆软管4、注浆花管3、固定片2及若干纵向平行均布的钢筋束6(抗浮锚杆)，所述钢筋束6通过固定片2进行固定，且钢筋束6底端伸至穿富水砂砾底层，所述注浆软管4底端与注浆花管3顶端对接并固定连接且纵向设置，所述注浆花管3位于穿富水砂砾底层，其顶端超出穿富水砂砾底层至少20cm，所述注浆花管3底端端头设有导头5；所述固定片2由内撑片21和若干纵向镀锌绑片22构成，所述内撑片21外周均匀设有若干内撑卡槽23，所述镀锌绑片22与内撑卡槽23相匹配且固定连接，所述钢筋束6侧壁通过镀锌绑片22进行固定；所述内撑片21中心设有能够穿行注浆软管4的圆孔，所述内撑卡槽23外撑钢筋束6形成的内撑圆与注浆花管3外径相同，所述注浆花管3处于若干钢筋束6中间并与钢筋束6之间固定连接，且所述注浆花管3位于穿富水砂砾底层，其顶端超出穿富水砂砾底层至少20cm。

进一步地，所述注浆花管3为带花孔的钢管，花孔直径至少为2.5mm，所述注浆花管3直径大于钢筋束6形成的内切圆；所述注浆花管3底端超出钢筋束6底端至少3cm，且超出部分的注浆花管3侧壁具有花孔，保证底部注浆，所述注浆花管3最底端与导头5固定连接。

进一步地，所述导头5呈倒圆锥形，其底圆直径大于钢筋束6外接圆直径，壁厚不小于3.5mm，所述导头5底圆外周与钢筋束6底端固定连接。

进一步地，所述内撑片21与镀锌绑片22均由采用镀锌钢片制成，所述内撑片21壁厚至少为3mm，所述镀锌绑片22壁厚为1.5～2.5mm。

进一步地，所述钢筋束6与镀锌绑片22、内撑卡槽23个数相同，所述钢筋束6至少为3个以上。

进一步地，所述固定片2为若干道，均位于穿富水砂砾底层之上且沿所述钢筋束6每隔50～100cm设置，第一道固定片2距离穿富水砂砾底层上截面线10～20cm。

进一步地，所述钢筋束6顺直，2m直尺测量弯曲度不大于3mm。

进一步地，所述钢筋束6采用≥3根钢筋组成。

一种穿富水砂砾层抗浮锚杆结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤1，施工准备：按照要求准备材料，并在人工清平底标高前测量放线出钢筋束6桩位；

步骤2，抗浮锚杆制作：按钢筋束6长度，下料钢筋，确保接头不在同一平面；接着在钢筋上划线标出穿富水砂砾底层上截面线，并在穿富水砂砾底层上部钢筋束中每隔50～100cm依次安设一道固定片2并电焊加固；然后将导头5与注浆花管3底端端头焊接；最后，将注浆软管4底端与注浆花管3顶端连接绑定，注浆软管4顶端穿越钢筋束6中间固定片2圆孔，并拉扯注浆软管4和推送注浆花管3在钢筋束6中指定位置焊接、钢筋束6与导头5圆锥形侧壁支撑点固定焊接、定位筋焊接；

步骤3，成孔施工：使用长螺旋钻机直接下钻，钻入砂砾层，待不出泥后在富水砂砾层上下往复旋钻2～3次，复钻后提出钻杆成孔，并清理成孔口带出的泥土；

步骤4，抗浮锚杆安装：对孔居中安放制作好的钢筋束6，待钢筋束6底部安插到富水砂砾层后，使用小挖机带小振动夯将钢筋束6桩夯击进入富水砂砾层到指定标高；

步骤5，注浆施工：待安放好后，现场准备纯水泥浆液和筛分粒径≤2.35mm的良好级配细沙制备砂浆，先进行纯水泥浆液压力注浆至孔满，然后待2h，进行砂浆补浆，补浆至孔满，如后续孔内泥浆仍有下沉，初凝前，在孔口直接渗入注浆管进行砂浆补浆，直至形成面高于设计基底面。

本发明除了具有传统功能外，还具有以下与众不同的特点：

(1)无需采用护筒或改变原抗浮锚杆设计，有效降低成本和实践延误。

(2)穿富水砂砾底层注浆后可与砂砾层砂砾直接凝结成混凝土，使抗浮锚杆底部可形成牢固、扩大的端头，大大增加了抗浮锚杆桩桩端钢筋的保护和抗浮锚杆桩的抗拔力。

(3)其制作材料简单，成本低，形成结构稳定，施工方便、规范，装置制作简单、实用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明合理在穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋中间增加注浆花管和在注浆花管底端增加导头保护段，提供一种更具针对性的的抗浮锚杆结构，可有效解决穿富水砂砾层无法成孔、成桩抗拔力不足、桩头成桩持力差及露筋等问题，保证穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋能进入并形成注浆扩大桩体结构，有效增强抗浮和机械正常的成孔施工，避免使用护筒，同时可避免增大桩径以减小桩长的办法满足抗浮设计要求。同时，本发明施工工艺简单流畅，施工方便、规范，装置制作简单、实用，大大变更方案的时间和成本，结构安全稳定可靠、质量更具有保证。

附图说明

图1为本发明穿富水砂砾层抗浮锚杆结构的整体结构示意图；

图2为本发明穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构的a-a部位和b-b部位横剖面图；

图3为本发明中固定片的结构示意图；

图中，1-富水砂砾层，2-固定片，21-内撑片，22-镀锌绑片，23-内撑卡槽，3-注浆花管，4-注浆软管，5-导头，6-钢筋束，7-φ8带肋钢筋，8-定位筋，9-砂浆，10-绑扎套接，11-点焊连接，12-满焊连接。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

一种穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构，包括若干钢筋束6(即抗浮锚杆)、固定片2、注浆花管3、注浆软管4、导头5等组成。其抗浮锚杆为≥3根钢筋组成的钢筋束6。所述钢筋束6纵向平行布置且通过固定片2进行固定，钢筋束6底端伸至穿富水砂砾底层，所述注浆软管4底端与注浆花管3顶端对接并固定连接且纵向设置，所述注浆花管3底端端头设有导头5。所述固定片2由内撑片21和若干纵向镀锌绑片22构成，内撑片21横向设置，镀锌绑片22纵向设置，所述内撑片21外周均匀设有若干内撑卡槽23，镀锌绑片22通过内撑卡槽23与内撑片21连接，即镀锌绑片22与内撑卡槽23相匹配且固定连接；所述钢筋束6侧壁通过镀锌绑片22进行固定；所述内撑片21中心设有能够穿行注浆软管4的圆孔，所述内撑卡槽23外撑钢筋束6形成的内撑圆与注浆花管3外径相同，所述注浆花管3处于若干钢筋束6中间并与钢筋束6之间固定连接，且所述注浆花管3位于穿富水砂砾底层，其顶端超出穿富水砂砾底层至少20cm。

注浆花管3为带花孔的钢管，花孔直径至少为2.5mm，所述注浆花管3直径大于钢筋束6形成的内切圆；所述注浆花管3底端超出钢筋束6底端至少3cm，且超出部分的注浆花管3侧壁具有花孔，保证底部注浆，注浆花管3上部端头超出穿富水砂砾底层不小于20cm，下端与导头5焊接，注浆花管3底部超出钢筋束6底部部分的侧壁具有花孔，保证底部注浆；注浆花管3顶端与注浆软管4套牢并绑扎连接(绑扎套接10)。

固定片2分为内撑片21和镀锌绑片22两部分，两部分通过焊接固定，均由采用镀锌钢片制成，内撑片21壁厚不小于3mm，镀锌绑片22壁厚1.5～2.5mm，中心设有穿设注浆软管的圆孔，其内撑卡槽23的内撑圆与注浆花管3外径相同，针对钢筋束6设有纵向镀锌绑片22，镀锌绑片22使用扳手挤压束紧钢筋连接，并做电焊加固；所述固定片2为若干道，在穿富水砂砾底层上部钢筋束中每隔50～100cm设置一道固定片2并电焊加固，第一道固定片距离穿富水砂砾底层上截面线10～20cm。

导头5呈倒圆锥形，底圆直径大于钢筋束6外接圆直径，壁厚不小于3.5mm，设置在注浆花管3底端端头，导头5底圆的外周弧形与钢筋束电焊或用φ8带肋钢筋7对焊支撑。

钢筋束6，钢筋必须顺直，不得弯曲，2m直尺测量弯曲度不大于3mm，其对接必须采用闪光对焊接头，钢筋接头应错缝设置，接头不得在同一平面位置。

所述钢筋束6与镀锌绑片22、内撑卡槽23个数相同，所述钢筋束6至少为3个以上。

本发明结构中注浆软管4与注浆花管3对接并用扎丝绑扎固定，注浆花管处于穿富水砂砾底层钢筋束中间并与钢筋束之间间断电焊连接牢固，注浆花管底部端头超出钢筋束底部端头不小于3cm，注浆花管上部端头超出穿富水砂砾底层不小于20cm，注浆花管端头设置导头，导头外弧形与钢筋束电焊或用φ8带肋钢筋7对焊支撑，形成稳定、安全可靠的穿富水砂砾底层抗浮锚杆结构。

同时，本发明还提供该结构体系应用的施工方法，具体步骤如下：

步骤1，施工准备：按照要求准备材料，并在人工清平底标高前测量放线出抗浮锚杆桩桩位。

步骤2，抗浮锚杆制作：按抗浮锚杆长度，下料钢筋，确保接头不在同一平面；接着在钢筋上划线标出穿富水砂砾底层上截面线，并在穿富水砂砾底层上部钢筋束中每隔50～100cm依次安设一道固定片2并电焊加固；然后将导头5与注浆花管3底端端头焊接；最后，将注浆软管4底端与注浆花管3顶端连接绑定，注浆软管4顶端穿越钢筋束6中间固定片2圆孔，并拉扯注浆软管4和推送注浆花管3在钢筋束6中指定位置焊接、钢筋束6与导头5圆锥形侧壁支撑点固定焊接、定位筋8焊接。

步骤3，成孔施工：使用长螺旋钻机直接下钻，钻入砂砾层，待不出泥后在富水砂砾层上下往复旋钻2～3次，复钻后提出钻杆成孔，并清理成孔口带出的泥土。

步骤4，抗浮锚杆安装：对孔居中安放制作好的抗浮锚杆，待抗浮锚杆底部安插到富水砂砾层后，使用小挖机带小振动夯将抗浮锚杆桩夯击进入富水砂砾层到指定标高。

步骤5，注浆施工：待安放好后，现场准备纯水泥浆液和筛分粒径≤2.35mm的良好级配细沙制备砂浆9，先进行纯水泥浆液压力注浆至孔满，然后待2h，进行砂浆补浆，补浆至孔满，如后续孔内泥浆仍有下沉，初凝前，在孔口直接渗入注浆管进行砂浆补浆，直至形成面高于设计基底面。

本发明抗浮锚杆结构的使用，使抗浮锚杆直接穿越富水砂砾层成桩，保证穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋能进入并形成注浆扩大桩体结构，有效增强抗浮和机械正常的成孔施工，避免使用护筒，同时可避免增大桩径以减小桩长的办法满足抗浮设计要求，使穿富水砂砾层无法成孔、成桩抗拔力不足、桩头成桩持力差及露筋等质量问题得到较好控制和解决，具有施工方便、规范，装置制作简单、实用等特点。

本发明具有以下优点及特点：

(1)在穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋中间增加注浆花管，并提出针对性的结构设置和施工工艺，保障抗浮锚杆在原设计长度和桩径的正常施工，桩体成型不受影响，可有效解决穿富水砂砾层无法成孔、成桩抗拔力不足、桩头成桩持力差及露筋等问题。

(2)在抗浮锚杆底部钢筋端头增加带导头的保护段，保证穿富水砂砾底层的抗浮锚杆钢筋能顺利进入，有效增强桩体底部端头成桩质量。

(3)固定片的使用，保证钢筋的顺直，钢筋之间连接更加牢固，并很好满足注浆管的安放，有效避免按压过程导致杆体的破坏。

(4)穿富水砂砾底层注浆后可与砂砾层砂砾直接凝结成混凝土，使抗浮锚杆底部可形成牢固、扩大的端头，大大增加了抗浮锚杆桩桩端钢筋的保护和抗浮锚杆桩的抗拔力。

(5)本发明施工工艺简单流畅，施工方便、规范，装置制作简单、实用，大大变更方案的时间和成本，结构安全稳定可靠、质量更具有保证。

应当说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式而已，不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。