趙國政 陳 楠 劉嘉鋒 潘 亮 魏 鈺

中國建筑第二工程局有限公司 上海 200120

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，城市地下空間資源的開發(fā)利用也越來越受到重視，而地下建筑往往容易受到地下水的影響，出現(xiàn)基礎整體上浮、上部建筑物傾斜或基礎底板開裂等現(xiàn)象?？垢″^桿因具有承載力高、可以分散應力、施工方便、造價低等優(yōu)勢被越來越廣泛地應用。特別是地下水位較高的地區(qū)，建筑物建成后其質(zhì)量及覆土質(zhì)量不能滿足結(jié)構(gòu)抗浮要求，故需要進行抗浮設計，主要通過抗拔樁和抗浮錨桿來實現(xiàn)[1-3]。

1 工程概況

南京市仙林中醫(yī)醫(yī)院項目地上主體結(jié)構(gòu)5層，局部4層，地下室2層。地基基礎設計等級為甲級，錨桿共設計3 506根。根據(jù)地勘報告顯示，地下溶洞較多，溶洞狀態(tài)為全填充和半填充狀態(tài)。本工程錨桿環(huán)境類別為微腐蝕環(huán)境，錨桿采用φ153 mm的巖石錨桿，由3根φ28 mm主筋組成。錨桿端頭采用機械錨固的形式，伸至板頂，錨固板采用Q345B鋼板制作成圓形錨固板（直徑60 mm×厚度28 mm），通過螺紋連接的形式與錨桿主筋連接牢固，外露長度為1.0～1.5螺距，地下室底板以下1.5 m為自由段，自由段鋼筋外包PE套管密封，套管內(nèi)鋼筋涂防腐油。

2 工藝原理

1）本工程抗浮錨桿施工順序為：先進行底板墊層澆筑，待混凝土強度達到設計值后進行錨桿成孔作業(yè)，可以有效防止因水軟化和空氣對基底的影響，造成地基表面損壞，從而使得基底承載力降低。墊層的先澆筑后施工也使得作業(yè)面更加干凈、整潔，加快了施工進度，提高了施工質(zhì)量。

2）錨桿鋼筋采用高強鋼筋＋機械錨固板錨固，鋼筋的錨固力由鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力和錨固板的局部承壓力共同承擔或全部由錨固板承擔。高強鋼筋可以節(jié)約鋼筋的總量（圖1）。

圖1 機械錨固原理

3）抗拔錨桿端部留有一定長度的自由段，可保證錨桿受力且有一定的形變量。為了有效地保證自由段正常發(fā)揮作用，采用了外套PE管＋內(nèi)刷防腐油的工藝，保證了自由段鋼筋可以與錨桿主體存在一定的縫隙，保證了鋼筋的正常形變，使錨桿體受力形式與設計要求一致。

3 工藝流程及操作要點

總體工序控制為：施工準備→測量定位→鉆機就位→錨桿孔位矯正→調(diào)整鉆進角度→鉆孔→正循環(huán)清渣→錨桿孔檢驗→錨桿制作及安裝→一次注漿→二次注漿→養(yǎng)護及成品保護→錨桿試驗→錨桿節(jié)點防水。

3.1 測量定位

1）采用全站儀進行組合錨桿的定位，再根據(jù)已定位的錨桿測量出其余錨桿的位置，并用紅色油漆做好標記。

2）錨桿孔位定位誤差不宜大于20 mm，不允許大于100 mm。

3.2 鉆機就位與鉆孔

錨桿的入射角度為90°，每個鉆孔開孔前均要對中好中心點位，誤差應小于20 mm。對中完成后將鉆機的動力塔架調(diào)直，垂直偏差小于1%，孔中偏移度不大于5%。對中調(diào)平后，啟動錨桿鉆機進行鉆孔。本工程靠南側(cè)部分區(qū)段開孔即為中風化巖層，開孔即使用合金鉆頭或金剛石鉆頭進行施工。對于部分區(qū)段開孔部位有黏土層時，鉆進采用麻花鉆頭加麻花鉆桿取土鉆孔，取土引孔至風化巖石面后，退出麻花鉆具，更換為合金鉆頭或金剛石鉆頭進行施工。開始作業(yè)時采用低速擋鉆進，確保開孔位置準確。當鉆具鉆進深度超過1 m后再選用中速擋或高速擋鉆進。

鉆進過程中應時刻觀察鉆頭鉆速和鉆進深度的變化，在入巖后如果出現(xiàn)同樣的鉆速下突然鉆進深度加大，則應考慮底部存在溶洞；保持同樣速度繼續(xù)鉆進時，如果發(fā)現(xiàn)鉆速突然變小并與巖層鉆進的速度相同時，則考慮穿過溶洞，此時的記錄為溶洞的深度。

鉆進時也應觀察洞口返漿速度的變化，如果入巖后返漿速度突然變小，甚至不返漿，則考慮底部存在溶洞。

3.3 清孔

在鉆進的過程中，一邊鉆進一邊利用鉆桿內(nèi)的泥漿管輸送泥漿，保證孔內(nèi)泥漿的流動性，將孔底的碎石、沉渣通過正循環(huán)的形式清理出去。確保孔中無過量的鉆渣或小石塊，確保成孔質(zhì)量，避免鉆進過程中卡鉆或終孔后卡鉆導致的無法退出鉆桿或埋鉆的情況。成孔直徑為153 mm，確保入中風化巖深度4.5 m。成孔后應反復用清水沖洗孔內(nèi)沉積物，以達到清孔的效果。

錨桿孔鉆孔結(jié)束后，須經(jīng)檢驗合格后方可進行下一道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設計孔徑、鉆頭和標準鉆桿在現(xiàn)場監(jiān)理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中鉆頭平順推進，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設計錨桿孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風吹驗不存在明顯飛濺塵渣及水體的現(xiàn)象。同時要求復查錨桿鉆孔孔位、傾角和方位，全部鉆孔施工分項工作合格后，即可認為錨桿鉆孔檢驗合格。

3.4 錨桿安裝

1）下錨桿前應做閉水試驗，檢查注漿管有無破裂和堵塞，接口位置是否牢固。

2）將1根φ30 mm的注漿管綁扎在錨桿上，綁扎松緊適度。注漿管下端一般比錨桿體下端短150 mm，下端管口用膠布暫時封閉，防止下錨時孔內(nèi)土體堵塞注漿管口。

3）用塔吊或鉆機架將錨桿和注漿管一同吊起放入孔中，安放時應避免錨桿扭曲、彎折及部件松脫。下錨過程中若遇桿體無法下至孔底時，應將桿體拔出并用鉆機重新清孔后再下錨。

4）錨桿體下到孔位后，要測量頂部標高，做到整體平整，標高無誤。

5）錨桿下放時應有專人指揮、看護。

3.5 一次注漿

1）注漿材料及配合比：一次注漿的注漿料選用水灰比為0.50～0.55的純水泥漿，普通硅酸鹽水泥的強度等級為42.5 MPa。水泥漿應有足夠的流動性以便泵送。為防止水泥漿泌水、干縮和降低水灰比，可根據(jù)情況加入水泥質(zhì)量為0.5%的FDN-5高效減水劑以保證漿液的流動性和強度。

2）注漿壓力值在0.3～3.0 MPa之間，根據(jù)現(xiàn)場施工前成樁試驗確定，可參考試樁報告數(shù)據(jù)選取。

3）用壓漿泵進行注漿時，將1根φ30 mm的PVC管或膠管作為導管，一端與壓漿泵相連，另一端與錨桿同時送入孔底。注漿管端距孔底150 mm，維持一定的注漿壓力。隨著漿液的注入，當見到漿液從孔口外溢時，即可認為初次注漿完成。漿液應嚴格按設計的配合比配制并攪拌均勻，經(jīng)過篩選后方可泵送。注漿要連續(xù)，不得中斷，并應在初凝前用完。

3.6 二次注漿

1）二次注漿材料選用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿。

2）二次注漿宜在一次注漿完成后0.5 h左右進行，注漿壓力不宜低于0.4 MPa。

3）注漿套管在一次注漿前預埋入錨體，注漿套管四周開孔。

3.7 桿體養(yǎng)護及成品保護

1）注漿施工完成后應安排專人對錨桿進行養(yǎng)護和保護工作，防止人或機械觸動錨桿體。

2）因漿液凝固時收縮使?jié){面回落，必須及時進行補漿。注漿完后應將錨桿頭臨時支撐好，以保證錨桿位于鉆孔中央。

3）注漿過程中若中途耽擱時間過長，超過了漿液初凝時間，應重新清孔、注漿。注漿過程做好詳細、完整的施工記錄。

4）自然養(yǎng)護時間10～14 d，直至錨桿體達到設計強度。

3.8 錨固板的固定

錨固板選用Q345B鋼板錨固板。錨固板與鋼筋采用螺紋連接，錨桿鋼筋在安裝前應采用直螺紋套絲機對鋼筋頭進行套絲處理。保證絲扣整齊，并通過通止規(guī)檢測合格后使用。錨固板采用圓形錨固板，尺寸不小于直徑60 mm×厚度28 mm，錨固板自帶絲扣，擰緊后，外露長度為1.0～1.5螺距。

3.9 錨桿試驗

1）錨桿抗拔試驗在錨固段注漿固結(jié)體強度達到設計強度的80%后進行。本工程錨桿試驗分為多循環(huán)錨桿試驗和單循環(huán)錨桿試驗2種。

2）本工程錨桿共計3 506根，其中多循環(huán)驗收試驗的錨桿數(shù)量為175根，其余均為單循環(huán)錨桿試驗，由施工單位自行檢驗并保留記錄。

3）多循環(huán)錨桿試驗應按0.4、0.6、0.8、1.0倍分級加荷，初始荷載宜取錨桿軸向拉力設計值的0.1倍，各級持荷時間宜為10 min（圖2）。

圖2 多循環(huán)錨桿張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷

4）單循環(huán)錨桿試驗應按0.4、0.6、0.8、1.0倍分級加荷，初始荷載宜取錨桿軸向拉力設計值的0.1倍，各級持荷時間宜為5 min。

5）根據(jù)最大試驗荷載下所測得的總位移量，超過該荷載下桿體自由端長度理論彈性伸長值的80%，且小于桿體自由端長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長值，即為合格。

6）在最后一級荷載作用下，1～10 min的錨桿的蠕變量應不大于1.0 mm。如超過，則6～60 min的蠕變量不大于2.0 mm，即為合格。

3.10 錨桿防腐節(jié)點處理

錨桿鋼筋絲扣加工完成后，應根據(jù)桿體的長度確定好自由段的位置，根據(jù)圖紙要求，自由段長度為1 500 mm，對自由段采取防腐處理：將單根鋼筋表面清理干凈，除去銹蝕及污漬，自然晾干除去水分后均勻涂刷一層防腐油，完成后采用直徑32 mm的PE管套在自由段的位置，PE管可比自由段略長100 mm左右，采用烤燈將PE管的2個端頭位置熱熔，使其與鋼筋粘接在一起，經(jīng)自然冷卻后，采用工程防水膠帶將兩端纏繞，進一步防水，保證PE管與鋼筋的間隙。注漿后頂部封口位置水泥漿厚度不應小于100 mm（圖3）。

圖3 錨桿防腐節(jié)點

4 效益分析

1）社會效益：本工法方便實用，工藝流程簡單，在產(chǎn)生大量經(jīng)濟效益的同時節(jié)約了大量的人力成本，同時使得施工進度加快，產(chǎn)生了良好的社會效益。

2）節(jié)能和環(huán)保效益：錨桿作為一種抗浮措施，充分體現(xiàn)了綠化建筑的概念，是一種因地制宜、符合綠色施工要求的抗浮措施，相比其他方案，具有很大的成本和環(huán)保優(yōu)勢。

3）經(jīng)濟效益：本工法采用了高強鋼筋作為錨桿鋼筋，與普通鋼筋相比，節(jié)約了12%的鋼材；采用端頭錨固板的形式代替鋼筋直接錨固的形式，有效地縮短了鋼筋的長度，同時減小底板混凝土的厚度約7 cm，并減小了基坑開挖的深度，大大節(jié)約了成本。

5 結(jié)語

新型錨固式抗浮錨桿施工技術(shù)主要應用高強鋼筋、錨固板的工藝，優(yōu)化桿體形式，節(jié)約了鋼材，經(jīng)濟性良好。因施工區(qū)域處于巖溶發(fā)育地區(qū)，通過該施工技術(shù)能夠有效地判斷溶洞的位置，確定抗浮錨桿的有效錨固深度，保證了錨桿的施工質(zhì)量。

與傳統(tǒng)的抗浮錨桿施工相比，新型施工技術(shù)可以節(jié)約材料及機械成本，保證錨桿有效的設計抗浮拉力，促進施工企業(yè)節(jié)約成本，精細化施工，且深基坑的應用越來越廣泛，抗浮錨桿的應用必不可少，該工法應用前景廣闊。