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(chǔ)整體上浮、上部建筑物傾斜或基礎(chǔ)底板開裂等現(xiàn)象?？垢″^桿因具有承載力高、可以分散應(yīng)力、施工方便、造價低等優(yōu)勢被越來越廣泛地應(yīng)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(jìn)行抗浮設(shè)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(chǔ)設(shè)計等級為甲級，錨桿共設(shè)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(jī)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(jìn)行底板墊層澆筑，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值后進(jìn)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(jìn)度，提高了施工質(zhì)量。

2）錨桿鋼筋采用高強(qiáng)鋼筋＋機(jī)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(dān)或全部由錨固板承擔(dān)。高強(qiáng)鋼筋可以節(jié)約鋼筋的總量（圖1）。

圖1 機(jī)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(shè)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(zhǔn)備→測量定位→鉆機(jī)就位→錨桿孔位矯正→調(diào)整鉆進(jìn)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(hù)及成品保護(hù)→錨桿試驗→錨桿節(jié)點防水。

3.1 測量定位

1）采用全站儀進(jìn)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(biāo)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(jī)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(yīng)小于20 mm。對中完成后將鉆機(jī)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(jī)進(jìn)行鉆孔。本工程靠南側(cè)部分區(qū)段開孔即為中風(fēng)化巖層，開孔即使用合金鉆頭或金剛石鉆頭進(jìn)行施工。對于部分區(qū)段開孔部位有黏土層時，鉆進(jìn)采用麻花鉆頭加麻花鉆桿取土鉆孔，取土引孔至風(fēng)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(jìn)行施工。開始作業(yè)時采用低速擋鉆進(jìn)，確保開孔位置準(zhǔn)確。當(dāng)鉆具鉆進(jìn)深度超過1 m后再選用中速擋或高速擋鉆進(jìn)。

鉆進(jìn)過程中應(yīng)時刻觀察鉆頭鉆速和鉆進(jìn)深度的變化，在入巖后如果出現(xiàn)同樣的鉆速下突然鉆進(jìn)深度加大，則應(yīng)考慮底部存在溶洞；保持同樣速度繼續(xù)鉆進(jìn)時，如果發(fā)現(xiàn)鉆速突然變小并與巖層鉆進(jìn)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(jìn)時也應(yīng)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(jìn)的過程中，一邊鉆進(jìn)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?？字袩o過量的鉆渣或小石塊，確保成孔質(zhì)量，避免鉆進(jìn)過程中卡鉆或終孔后卡鉆導(dǎo)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(fēng)化巖深度4.5 m。成孔后應(yīng)反復(fù)用清水沖洗孔內(nèi)沉積物，以達(dá)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(jìn)行下一道工序?？讖?、孔深檢查一般采用設(shè)計孔徑、鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設(shè)計錨桿孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風(fēng)吹驗不存在明顯飛濺塵渣及水體的現(xiàn)象。同時要求復(fù)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(rèn)為錨桿鉆孔檢驗合格。

3.4 錨桿安裝

1）下錨桿前應(yīng)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(jī)架將錨桿和注漿管一同吊起放入孔中，安放時應(yīng)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(yīng)將桿體拔出并用鉆機(jī)重新清孔后再下錨。

4）錨桿體下到孔位后，要測量頂部標(biāo)高，做到整體平整，標(biāo)高無誤。

5）錨桿下放時應(yīng)有專人指揮、看護(hù)。

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(qiáng)度等級為42.5 MPa。水泥漿應(yīng)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(qiáng)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(jìn)行注漿時，將1根φ30 mm的PVC管或膠管作為導(dǎo)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(dāng)見到漿液從孔口外溢時，即可認(rèn)為初次注漿完成。漿液應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)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(yīng)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(jìn)行，注漿壓力不宜低于0.4 MPa。

3）注漿套管在一次注漿前預(yù)埋入錨體，注漿套管四周開孔。

3.7 桿體養(yǎng)護(hù)及成品保護(hù)

1）注漿施工完成后應(yīng)安排專人對錨桿進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和保護(hù)工作，防止人或機(jī)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(jìn)行補(bǔ)漿。注漿完后應(yīng)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(yīng)重新清孔、注漿。注漿過程做好詳細(xì)、完整的施工記錄。

4）自然養(yǎng)護(hù)時間10～14 d，直至錨桿體達(dá)到設(shè)計強(qiáng)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(yīng)采用直螺紋套絲機(jī)對鋼筋頭進(jìn)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后進(jìn)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(jìn)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(yīng)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(jì)效益的同時節(jié)約了大量的人力成本，同時使得施工進(jìn)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(jì)效益：本工法采用了高強(qiáng)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(yīng)用高強(qiáng)鋼筋、錨固板的工藝，優(yōu)化桿體形式，節(jié)約了鋼材，經(jīng)濟(jì)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(jī)械成本，保證錨桿有效的設(shè)計抗浮拉力，促進(jìn)施工企業(yè)節(jié)約成本，精細(xì)化施工，且深基坑的應(yīng)用越來越廣泛，抗浮錨桿的應(yīng)用必不可少，該工法應(yīng)用前景廣闊。