摘要：格构钢承台式塔吊基础是一种针对超深基坑逆作法工程的施工技术，该组合式基础由钢承台、格构式钢柱及灌注桩组成，将格构柱插入钻孔灌注桩，通过格构柱将塔吊基础平台接至地面标高，在地下室顶板安装塔吊基座等，在土方开挖前即可挖成塔吊安装工作，使得该项施工技术具有施工效率高、安全性能高等优点。
关键词：逆作法；格构钢承台；塔吊基础
一、引言
与传统锚杆相比，囊式锚杆将锚杆锚固段与自由端完全区别，锚固段长度和锚杆杆体长度大大缩短，减少施工材料和设备的损耗，具有较高的经济性，同时加装定位和各种防腐构造，使得扩体锚杆的环保性和技术先进性大大提高。高压喷射扩大头（囊式）锚杆在合肥区域使用较少，传统囊式锚杆成孔方式有机械成孔和高压喷射成孔两种。本工程设计锚杆端土层位于粉质粘土，但部分锚杆扩大头位于强风化土层。针对强风化土层土质坚硬、成孔困难的问题，自主研发三翼扩孔钻头，采用机械成孔+三种管旋喷成孔组合式成孔技术，保证囊式锚杆成孔质量，具有较高的推广价值。
二、工程概况
（一）建设工程概况
中国科学院量子信息与量子科技创新研究院项目系“安徽省一号工程”，也将是我国迄今为止最大的量子实验室，未来这里将容纳10000名科学家进行量子相关领域的研究，项目意义重大，社会各方关注度极高，且工程质量要求极高，合同目标为确保“鲁班奖”。
量子研究院的设计呼应一号工程的标准，结构安全等级为一级，地下室作为后期的实验室，将存放大量贵重的大型研究设备。由于量子研究的精密度要求，地基沉降必须满足设计及规范要求，基础施工质量不得出现偏差。
本项目位于合肥市高新区望江路、石莲南路、燕子河路河高压走廊围合范围内。规划净用地面积744亩，总建筑面积约64.37万平方米，包含科研办公和生活配套两个功能区。
项目分两期建设，一期总建筑面积约36.87万平方米，主要建设：1#科研楼、1#—15#专家楼、专家接待中心、迎宾阁、1#—3#人才公寓、文体中心等22幢单体建筑和体育运动场地、室外道排、景观绿化等配套附属工程。二期总建筑面积约27.5万平方米，主要建设：2#科研楼、4#—8#人才公寓，服务中心等7幢单体建筑和室外道排、景观绿化等配套附属工程。。
（二）囊式锚杆概况
本工程主楼下采用钻孔灌注桩基础，东侧纯地库部分采用天然地基+锚杆的基础形式。设计采用高压喷射扩大头（囊式）锚杆作为永久抗浮构件，约1598根，设计锚长为15m、15.5m和16m，扩体段长度为4m，扩体段直径700mm，非扩体段直径180mm，桩端位于粉质黏土层，部分区域位于强风化岩层。
桩端位于粉质黏土层的囊式锚杆，采用传统高压喷射施工工艺。位于强风化土层的部分，仅采用高压旋喷工艺无法达到扩体段直径要求，本工程选用机械成孔+机械扩孔+三重管旋喷扩孔相结合的施工工艺进行施工。
三、囊式锚杆施工工艺原理
（一）技术参数
水泥标号：P.O.42.5
扩大头囊体内水灰比：0.5
囊体外水灰比：1.0
钢材：PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋，fy=1080Mpa，fyk=1230Mpa，
钢板：Q235B级碳素结构钢
（二）工艺参数：
a、孔位偏差≤100mm，孔斜率≤1.0%，孔径≥180mm。
b、旋喷提升速度10~20cm/min，旋转速度10~15转/min。
c、水泥浆为水灰比1.0纯水泥浆，旋喷压力25~30Mpa，浆量75L/min。
d、中断喷射后，恢复注浆时搭接长度≥0.5m。
成孔直径180mm；
（三）施工工艺
（1）垫层施工
150mm厚C15垫层施工完成，并达到5MPa。锚杆施工完成后，对破损垫层修补。
（2）设备组装与调试
根据现场具体情况及现场机械设备布置图布置安装调试相关机械设备（如搅拌桶、砂浆泵、高压泥浆泵等）。组装旋喷钻机，连接相关配套设备，并进行高压试喷。
（3）测量放线与钻机定位
根据设计内容，对扩体锚杆的位置进行测量放线，并做好标记及施工测量记录。根据施工测量放线标记对旋喷钻机进行定位，定位水平误差控制在20mm以内。旋喷钻机定位完成后，应将钻机调平（即钻杆处于竖直状态）时测量其钻机定位水平误差。
（4）下钻成孔
1）工程钻机一次机械成孔流程
第一阶段设备选用CXY-1型液压正循环工程钻机，钻具为50mm钻杆，非扩孔段钻头选用直径180mm、180度平角四翼硬质合金钻头，扩孔选用我部自主研发的180mm/500mm可变伞型硬质合金钻头（三翼扩孔钻头，伞形收缩后直径为180mm，打开后直径为500mm，详见图）。
用直径180mm四翼钻头成孔钻进至设计孔深后，采用三翼扩孔钻头扩径，达到孔径Φ500mm，扩孔长度4米（一次成孔），第一阶段成孔直径500mm。
180mm四翼钻头
180/500mm可变径三翼钻头
2）高压旋喷二次成孔
第二阶段设备选用XPB-2型高圧旋喷三重管钻机，钻具选用90-110mm钻杆，钻头选用直径120mm、120度三翼硬质合金钻头进行二次钻孔，钻孔深度达到设计要求后选用三重管（4MX、9MX、27MX硬质合金喷具）进行第二阶喷扩孔，达到设计要求后清孔下囊、锚杆注浆等工艺（同二重管同）。
3）三重管高压喷射扩孔：
扩径采用素水泥浆，水泥强度不低于42.5的普通硅酸盐水泥；水泥用量，按照设计图纸执行；水泥浆水灰比1.0，扩孔喷射压力不小于25MPa，喷射时喷管匀速旋转，匀速扩孔2遍。当钻孔深度达到设计要求后，增大喷射压力至25—30MPa，以20cm/min的提升速度及15r/min的转速进行高压喷射扩孔。采用测量孔外钻杆长度来推算扩孔长度，当扩孔长度达到设计要求后，为了确保扩体段直径满足设计要求，对扩孔段进行复喷，且喷射泥浆采用水泥浆。旋喷扩孔完毕后将钻杆提出孔外，立即用大量清水清洗钻机及高压泥浆泵及管路。
（5）锚杆制作、安放（下锚）
在施工现场拟选好的精扎螺纹钢堆放场地，将完整的精扎螺纹钢单根架空，采用沥青防腐漆进行表层防腐涂装。采用旋喷钻机附配吊装系统，将现场已组装好的扩体锚杆及时迅速地安放到锚孔中。
（6）囊袋内灌注水泥浆
采用二级搅拌制配无泌水水泥浆，水灰比0.5；并在水泥浆转移过程中采用过滤网对其进行过滤，以防发生管路堵塞。待扩体锚杆下放到锚孔的设计深度后，由泥浆泵将制配好的水泥浆压灌入挤扩体囊内，在孔底旋喷扩体段形成一形状规则的水泥结石体，强度高且性能稳定。水泥浆灌注完毕后，及时拆除注浆管并回收锚孔内注浆管，随后对注浆系统进行清洗；可将剩余部分水泥浆灌入锚孔内。
（7）锚孔内补浆
采用二级搅拌制配水泥浆（可回收利用灌注囊袋剩余部分水泥浆），水灰比1.0；并在水泥浆转移过程中采用过滤网对其进行过滤，以防发生管路堵塞。完成囊袋内无泌水水泥浆灌注后，将锚孔内除注浆管与囊体脱离。然后通过脱离后的锚孔内注浆管进行锚孔补浆。锚孔内补浆完毕后立即拔出注浆管，进行下一锚孔注浆或用大量清水对管路进行清洗。
四、工程应用效果
采用自主研发可变径三翼钻头，钻头直径通过三根调节杆伸缩，可由180mm扩大至500mm；并在施工工艺进行创新，采用机械成孔+机械扩孔+三重管旋喷扩孔相结合的施工工艺，在非扩体段选用机械成孔，直径180mm，扩体段选用三翼扩体钻头扩孔，第一阶段扩孔直径500mm，最后采用三重管高压旋喷扩孔，第二阶段扩孔直径至700mm。从而达到设计扩体直径。操作简便快捷，成孔质量好，施工速率快。
五、结语
通过中国科学院量子信息与量子科技创新研究院项目囊式锚杆的应用实践，我们可以得出以下结论：
1、成孔效率高，节约大量时间、人工投入；
2、提高了施工质量和施工速度；
3、实用性强，能适用于各种土质区域囊式锚杆的施工。。
参考文献：
[1]JGJ79-2012，《建筑地基处理技术规范》[S]，中国建筑工业出版社，中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年8月23日
[2]GB50007-2011，《建筑地基基础设计规范》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2011年7月26日
[3]GB50202-2018，《建筑地基基础工程施工质量验收标准》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2018年3月16日
[4]JGJ33-2012，《建筑机械使用安全技术规程》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年5月3日
[5]CECS 22：2005，《岩土锚杆（索）技术规程》[S]，中国工程建设标准化协会，2005年4月25日
[6]JGJ/T 282-2012，《高压喷射扩大头锚杆技术规程》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年5月6日
[7]GB50212-2014，《建筑防腐蚀工程及验收规范》[S]，中华人民共和国住房和城乡建设部，2014年04月15日
论文作者:孙鹏程,张登文,谢海波,刘辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/8
标签：水泥浆论文; 钻头论文; 锚杆论文; 直径论文; 钻机论文; 高压论文; 水灰比论文; 《基层建设》2019年第18期论文;