賈欣媛 岳大昌 李 明 唐延貴

（成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610094）

0 引言

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技水平的提高，城市現(xiàn)代化的進(jìn)程日益加快，地上建設(shè)用地隨之緊張，于是，向城市地下空間發(fā)展受到各國(guó)的重視。在大力開(kāi)發(fā)地下空間的同時(shí)，因建筑物自重及其他外部因素產(chǎn)生的綜合荷載不足以平衡地下水所產(chǎn)生的浮力，須在基礎(chǔ)底板施加豎向外力以平衡浮力，抗浮錨桿利用錨桿自身的抗拉強(qiáng)度所產(chǎn)生的抗拉力、錨桿與土層間的摩擦力所產(chǎn)生的抗拔力，對(duì)基礎(chǔ)上浮的趨勢(shì)進(jìn)行約束，起到抵抗基礎(chǔ)上浮的作用?？垢″^桿作為結(jié)構(gòu)抗浮措施的一種，具有造價(jià)低、工期短、施工便捷等特點(diǎn)，得到了廣泛地應(yīng)用。

但在抗浮錨桿施工中，常會(huì)遇到一種比較特殊的巖土體——紅層泥巖。“紅層”泛指外觀以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑巖沉積地層[1]。紅層在我國(guó)分布非常廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)中新生代紅層分布總面積約826389km2，以西南、中南地區(qū)紅層分布最為廣泛[2]。特別是四川盆地，是我國(guó)有名的“紫色盆地”，盆地及其邊緣地區(qū)紅層分布極為廣泛，具有一定的代表性。紅層泥巖屬于軟巖，除具有軟巖的通性外，還具有遇水軟化、膨脹，失水緊縮、崩解，親水性強(qiáng)、透水性差、易風(fēng)化且富含大量的黏土礦物等特性。

在該類(lèi)地層中進(jìn)行抗浮錨桿施工時(shí)，受泥巖的特殊性影響，巖體強(qiáng)度受到不同程度地破壞，進(jìn)而降低了地基承載能力及錨桿抗拔承載力；另外，常規(guī)的抗浮錨桿施工是采用專(zhuān)業(yè)錨桿鉆機(jī)，以空壓機(jī)送風(fēng)驅(qū)動(dòng)偏心潛孔錘進(jìn)行預(yù)成孔，在此過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和泥屑（見(jiàn)圖1），隨著洗孔及注漿作業(yè)的進(jìn)行，場(chǎng)地已一片狼藉，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，同時(shí)也威脅著操作人員的職業(yè)健康。

圖1 常規(guī)工法施工現(xiàn)場(chǎng)圖

為改善紅層泥巖地層抗浮錨桿施工的現(xiàn)狀，對(duì)常規(guī)的抗浮錨桿施工工藝進(jìn)行了一定的改進(jìn)，通過(guò)在實(shí)踐中的不斷摸索及總結(jié)，逐步形成了一套新型紅層泥巖地層抗浮錨桿施工工法。下面結(jié)合位于成都市成華區(qū)中環(huán)路一負(fù)三層地下室抗浮工程實(shí)例予以介紹。

1 工程概況

1.1 地層巖性

根據(jù)地勘報(bào)告，抗浮錨桿深度范圍內(nèi)地層主要為泥巖（K2g）：紫紅色，稍濕，薄—中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，根據(jù)其風(fēng)化程度可為兩個(gè)亞層：

①?gòu)?qiáng)風(fēng)化泥巖：紫紅色，塊狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀，部分風(fēng)化成土狀（層間夾有厚度不均的中等風(fēng)化泥巖薄層），層厚2.5～3.70m。

②中等風(fēng)化泥巖：紫紅色，塊狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，巖石較完整，質(zhì)地較硬，巖芯呈短柱—長(zhǎng)柱狀（層間夾有厚度不均的強(qiáng)風(fēng)化泥巖薄層）。該層最大揭露厚度13.90m。

1.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水為賦存于上部填土層中的上層滯水、第四系含黏性土卵石層中的孔隙型潛水和泥巖中的基巖裂隙水，受地下徑流、大氣降水補(bǔ)給；以地面蒸發(fā)、地下徑流方式排泄。場(chǎng)地地下水抗浮水位為494.00m。滲透系數(shù)k=12m/d，場(chǎng)地環(huán)境為二類(lèi)。錨固段注漿體與地層間的黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)建議值見(jiàn)表1。

表1 錨固段注漿體與地層間的黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)建議值

2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

擬建項(xiàng)目抗水板板面標(biāo)高為491.850m，抗水板板厚500mm；需設(shè)置抗浮錨桿面積約8312m2，主樓筏板、獨(dú)立柱基、墻下條基范圍內(nèi)不布置錨桿；抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值71.5kPa。主要支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2，大樣圖及剖面圖見(jiàn)圖2。

表2 主要支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖2 抗浮錨桿結(jié)構(gòu)圖

3 施工難點(diǎn)及改進(jìn)措施

3.1 找平墊層前置施工

泥巖在飽水狀態(tài)下，由初始較為致密的結(jié)構(gòu)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)疏松的不規(guī)則絮狀結(jié)構(gòu)，力學(xué)性狀劣化；同時(shí)，泥巖中黏土礦物的溶蝕、次生作用，可使得顆粒間接觸的鋸齒狀或不規(guī)則狀變?yōu)閳A滑狀，從而使巖石的內(nèi)聚力和摩擦角下降，最終導(dǎo)致巖石的力學(xué)強(qiáng)度降低[3]。針對(duì)該特征，提出以“防”為主的思想，即在基坑開(kāi)挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，先進(jìn)行基礎(chǔ)找平層的施工，將基底泥巖進(jìn)行封閉硬化，提前與水隔絕，保證基底作業(yè)面干燥。另外，封閉后的獨(dú)立基礎(chǔ)基槽還可以兼作沉淀池用，通過(guò)合理規(guī)劃，使泥漿得到有序排放。

3.2 集渣料斗封閉集渣

針對(duì)預(yù)成孔時(shí)產(chǎn)生的粉塵四起現(xiàn)象，擬采用一種如圖3所示的定制集渣料斗進(jìn)行封閉收集，其組裝原理見(jiàn)圖4，它是在扶正器與地面之間安裝一個(gè)敞口式集渣料斗，通過(guò)對(duì)中使鉆桿穿過(guò)料斗中大直徑中心管，中心管與扶正器之間留有間隙排渣，鉆桿的密封采用橡膠圈，料斗上部蓋密封麻布。

圖3 集渣料斗結(jié)構(gòu)圖及實(shí)體圖[4]

圖4 收渣裝置使用示意圖

集渣料斗上蓋板能密封住鉆桿，從而保證鉆進(jìn)在密閉狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，防止微小巖屑、粉塵和泥漿外漏，巖屑、粉塵以及泥漿通過(guò)集渣料斗的承載上板及密封麻布的導(dǎo)流收集作用，匯集到提斗中，從而起到保護(hù)環(huán)境和保護(hù)操作人員人身安全的作用。

3.3 高壓水柱洗孔

因泥巖遇水后易形成含水量較高的塑性泥土和泥漿附著于錨孔孔壁，為確保注漿體與巖土體充分膠結(jié)，注漿前需進(jìn)行充分洗孔。

洗孔裝置包括導(dǎo)流筒（見(jiàn)圖5a）和高壓噴頭（見(jiàn)圖5b），導(dǎo)流筒置于孔口位置，在側(cè)壁開(kāi)有一支管作為引流管與泥漿池相連，便于泥漿按指定方向排出。高壓噴頭與鉆桿相連，噴頭周邊均勻開(kāi)若干個(gè)圓孔，高壓水通過(guò)噴頭流出時(shí)形成若干股水柱，沖洗孔壁泥皮及孔底殘?jiān)?/p>

圖5 洗孔裝置圖

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

①施工準(zhǔn)備（設(shè)置泥漿池，可選擇獨(dú)立基礎(chǔ)基槽位置）→②場(chǎng)地平整、找平層施工→③錨桿孔位測(cè)放→④鉆機(jī)就位、安裝集渣料斗→⑤預(yù)成錨孔（封閉集渣）→⑥氣壓清孔+高壓水柱洗孔→⑦錨桿制作及安裝→⑧注漿養(yǎng)護(hù)→⑨驗(yàn)收試驗(yàn)。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 場(chǎng)平、施工找平層

場(chǎng)地平整（人工檢底）后即施工混凝土墊層對(duì)地基進(jìn)行硬化；根據(jù)施工平面布置可選擇經(jīng)硬化封閉的獨(dú)立基礎(chǔ)基槽兼做抗浮錨桿施工用沉淀池。

4.2.2 錨孔定位測(cè)放

首先按設(shè)計(jì)圖紙對(duì)錨桿進(jìn)行編號(hào)后依據(jù)定位坐標(biāo)進(jìn)行孔位測(cè)放，采用紅油漆在混凝土墊層面上進(jìn)行孔位標(biāo)識(shí)，并進(jìn)行必要的復(fù)核及維護(hù)。

4.2.3 鉆機(jī)及集渣料斗就位

鉆機(jī)就位后通過(guò)叉車(chē)與鉆具配合將集渣料斗移至錨孔定位處，通過(guò)微調(diào)整，使鉆具、集渣料斗及預(yù)鉆錨孔三心合一，后將帆布覆蓋于集渣料斗之上（見(jiàn)圖6）。

圖6 集渣料斗工作圖

4.2.4 鉆進(jìn)成孔

啟動(dòng)錨桿鉆機(jī)，以空壓機(jī)送風(fēng)驅(qū)動(dòng)偏心潛孔錘鉆進(jìn)預(yù)成錨孔。鉆至設(shè)計(jì)孔深度后繼續(xù)向下鉆進(jìn)20 cm，并加大供氣量將孔內(nèi)殘?jiān)懦觥?/p>

4.2.5 氣壓清孔+高壓水柱洗孔

當(dāng)成孔結(jié)束時(shí)，先加大氣量將孔內(nèi)殘?jiān)懦觯纬鲢@具后，換用高壓水流清洗孔壁泥皮和孔底殘?jiān)?，?jiàn)圖7，洗孔裝置固定于孔口，水管從洗孔裝置進(jìn)水口下放至孔底，高壓水流沖洗鉆孔，污水從洗孔裝置出水口返出排放至沉淀池（泥漿池）中，洗孔時(shí)間以孔口返出清水為止進(jìn)行控制。在沉淀池（泥漿池）污水經(jīng)沉淀后，可循環(huán)用于洗孔。

圖7 高壓水柱洗孔圖

4.2.6 錨桿桿材制作與安裝

錨桿桿體為現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一加工，制作完成經(jīng)驗(yàn)收合格后勻速置于錨孔中，根據(jù)錨孔直徑大小設(shè)計(jì)要求，回填碎石（礫石）至孔內(nèi)，填礫石直徑為5～20 mm。

4.2.7 注漿養(yǎng)護(hù)

向孔內(nèi)注入含8%～10%混凝土膨脹劑的純水泥漿，注漿體強(qiáng)度為M30，水灰質(zhì)量比0.45～0.5，注漿材料采用P·0 42.5水泥，形成錨桿桿體。灌漿壓力宜大于1.5 MPa。錨桿填石灌漿體抗壓強(qiáng)度不低于30 MPa。注漿應(yīng)采用孔底返漿法，孔口溢漿后緩慢提升注漿管，然后反復(fù)補(bǔ)漿，直至孔內(nèi)漿體飽滿(mǎn)無(wú)空洞。錨桿養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)作好成品保護(hù)，不得隨意碰撞，齡期達(dá)到要求時(shí)可進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本案例中，針對(duì)紅層泥巖地區(qū)抗浮錨桿施工工藝的改進(jìn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

1）找平混凝土墊層先于抗浮錨桿施工，其有益的效果是：①有利于地基找平，避免了揭露的紅層泥巖被水浸泡后軟化、地基持力層強(qiáng)度降低及施工現(xiàn)場(chǎng)泥濘不堪；②在墊層上測(cè)放孔位時(shí)定位更加精確、標(biāo)注更加明顯；③在預(yù)成孔作業(yè)中，便于及時(shí)清理集渣料斗里的塵土，確保作業(yè)面清潔，保證文明施工；④錨桿鉆機(jī)平穩(wěn)的置于墊層上，錨孔施工偏差??；⑤墊層可為錨固體提供一定的黏結(jié)力。

2）集渣料斗封閉集渣

鉆機(jī)配備集渣料斗進(jìn)行封閉集渣，配套的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，其有益的效果是：在成孔過(guò)程中同步收集泥巖粉碎后的巖屑及粉塵，避免了溢出后的大氣污染及散落后的二次清理，降低了對(duì)操作人員的健康威脅，施工環(huán)境得到了有效地改善，文明施工程度顯著提高，工序上得到了精簡(jiǎn)，施工效率大幅提升。

3）高壓洗孔裝置

高壓洗孔裝置的引入很好地解決了泥巖巖屑遇水后易附著在孔壁上難以清除的難題，保證了錨固體的承載能力；孔口的導(dǎo)流筒可將排出泥漿有方向性地導(dǎo)入泥漿池，避免了對(duì)作業(yè)區(qū)的二次污染，洗孔后效果見(jiàn)圖8（b）。

圖8 洗孔前后對(duì)比圖

以上改進(jìn)源于因地制宜的綠色環(huán)保理念，依據(jù)改進(jìn)工藝施工的抗浮錨桿工程（見(jiàn)圖9），全部通過(guò)驗(yàn)收試驗(yàn)，抗浮錨桿抗拔承載力好，感官質(zhì)量良，成品保護(hù)優(yōu)，對(duì)場(chǎng)地及環(huán)境污染影響小，為紅層泥巖地區(qū)抗浮錨桿施工提供了很好的參考。

圖9 改進(jìn)工藝施工現(xiàn)場(chǎng)圖