唐利軍

（廣州建筑工程監(jiān)理有限公司，廣東廣州 510030）

1 工程概況

廣州市增城區(qū)某小區(qū)項(xiàng)目主體建筑物為11棟24～26層的高層住宅樓，設(shè)置2層地下車(chē)庫(kù)連成整體，中間為無(wú)塔樓地下室，地下室總面積62 682.4 m2，工程自2018年竣工并投入使用。2020年6月建筑物負(fù)二層地下車(chē)庫(kù)底板滲水。經(jīng)結(jié)構(gòu)檢測(cè)，無(wú)塔樓負(fù)二層地下室底板面高差測(cè)量范圍為0～39 mm，30個(gè)框架柱構(gòu)件存在柱頭水平裂縫、柱頭混凝土掉角，裂縫寬度為0.08～0.86 mm。

根據(jù)原地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)主要地層為人工填土、東江沖積淤泥層、粉細(xì)砂層、中粗砂、礫砂。人工填土以黏性土為主，局部為粉細(xì)砂，厚度為0.50～4.30 m；粉細(xì)砂層以粉細(xì)粒砂為主，局部夾薄層中砂，厚度為1.50～19.10 m；淤泥以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，局部夾薄層粉砂，厚度為1.00～13.80 m；中粗砂以黃色為主，局部灰色及灰白色，飽和，中密，底部偶見(jiàn)礫卵石顆粒，厚度為3.70～22.70 m；礫砂飽和，中密，礫石直徑一般為5～10 mm，底部偶見(jiàn)卵石顆粒，厚度為1.10～6.90 m；強(qiáng)風(fēng)化泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯呈土柱狀，厚度為0.40～10.00 m；中風(fēng)化泥巖巖石較新鮮，質(zhì)地較軟，屬軟巖類(lèi)。

2 事故原因分析

工程設(shè)計(jì)對(duì)地下水位高度預(yù)估不足，場(chǎng)地位于東江北岸約200 m，屬于河流第一階地，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水含水量豐富，水流量大，粉細(xì)砂層、中粗砂、礫砂各含水層間存在水力聯(lián)系，除接受大氣降水補(bǔ)給外，與東江存在互補(bǔ)關(guān)系，地下水位的標(biāo)高隨著東江水面的標(biāo)高變化，東江水面的最高水位與場(chǎng)地的最高水位相同。2020年5月連續(xù)暴雨，實(shí)測(cè)地下水水位3.720 m（珠江高程）。復(fù)核地下室底板水壓達(dá)69.5 kN/m2。設(shè)計(jì)抗浮力取值小于工程場(chǎng)地實(shí)際是工程地下室在竣工后上浮的主要原因。

本工程非塔樓地下室樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，結(jié)構(gòu)柱下承臺(tái)采用兩根預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)區(qū)域尺寸為8.4 m×5.1 m，單樁豎向抗拔承載力特征值為400 kN，地下室及其上永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值W=2 394.34 kN，水浮力標(biāo)準(zhǔn)值F=3 158.26 kN。根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ 15—31—2003），地下室抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)滿足W/F≥1.05，單樁需提供的抗拔力461 kN>400 kN。

基于抗浮計(jì)算水位為3.720 m（珠江高程），工程非塔樓地下室抗浮穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求。

3 處理方案比選

現(xiàn)階段較成熟的建筑結(jié)構(gòu)抗浮技術(shù)措施包括增加自重法、降排截水措施、抗拔樁（抗拔錨桿）。根據(jù)本工程現(xiàn)實(shí)情況，地下室停車(chē)場(chǎng)已交付使用，負(fù)二層地下室的各類(lèi)管線安裝造成凈空高度有限，大型施工機(jī)械無(wú)法進(jìn)入地下室內(nèi)作業(yè)。本工程中，增加底板厚度的壓載抗浮和在地下室外圍施工截水帷幕的降排截水抗浮均不適用。

根據(jù)工程現(xiàn)況，采用φ168 mm×10 mm微型鋼管樁（內(nèi)灌混凝土）作為抗浮樁和新加預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿。建設(shè)單位組織相關(guān)專業(yè)的專家人員對(duì)三家公司制定的施工方案進(jìn)行評(píng)比，綜合參考已勘明的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、作業(yè)條件。對(duì)施工方案進(jìn)行比選和優(yōu)化，確定在地下室底新加預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿，底板隆起部位壓力注漿填充，預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿施工完成，在底板面新加150 mm的鋼筋混凝土疊合板。

4 抗浮錨桿施工

4.1 錨桿類(lèi)型選擇

地下室底板通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨桿張拉固定在原位，較合理經(jīng)濟(jì)。預(yù)應(yīng)力錨桿作為建筑結(jié)構(gòu)抗浮措施的永久性構(gòu)件時(shí)，錨桿在張拉后的蠕變及其材料的應(yīng)力松弛特性不容忽視，其抗拔力可能隨著使用年限的增加而不足[1]。地下室地板下水含水量豐富，水流量大，地下水浮力作用隨東江水面的標(biāo)高變化，預(yù)應(yīng)力錨桿長(zhǎng)期在此循環(huán)動(dòng)荷載作用下可能發(fā)生抗拔承載力變化或不足[2]。因此，本工程選用由桿體、錨固段、自由段和錨頭組成的注漿型預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿體材料采用φ15.2 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa。

4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

抗浮錨桿局部平面布置如圖1所示。錨頭防水樣式如圖2所示。

圖1 抗浮錨桿局部平面布置（單位：mm）

圖2 錨頭防水（單位：mm）

本工程設(shè)計(jì)的抗浮樁為永久性預(yù)應(yīng)力錨桿，在標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)區(qū)域8.4 m×5.1 m內(nèi)設(shè)置4根抗浮錨桿?？垢″^桿總數(shù)為1 396根。完整的抗浮錨桿在基礎(chǔ)底板下土層內(nèi)形成有效直徑180 mm，錨桿有效長(zhǎng)度不小于35 m，入中風(fēng)化巖層的深度不小于7 m，錨桿自由段長(zhǎng)度為5 m。

5 抗浮錨桿施工技術(shù)

5.1 地下室降水

抗浮錨桿施工時(shí)，需對(duì)地下室進(jìn)行降水處理，防止施工期間發(fā)生排水不暢造成安全事故，防止錨桿施工時(shí)出現(xiàn)涌沙現(xiàn)象。在地下室底板開(kāi)孔泄壓，過(guò)濾引導(dǎo)至現(xiàn)有集水井，利用原有集水井抽排，現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備4臺(tái)大功率潛水泵作為備用水泵，在原有集水井一圈砌筑高為350 mm的磚，圍擋預(yù)留進(jìn)水口并安裝隔砂網(wǎng)，防止流沙流入集水井堵塞水泵，泄壓水過(guò)濾后引流至集水井抽排。

隨著地下室底板逐步開(kāi)孔施工，大量的地下水涌出，原地下室排水系統(tǒng)未必能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，需實(shí)行分區(qū)泄壓排水，砌筑高30 cm的擋墻，將地下室負(fù)二層分為6塊分區(qū)，靠塔樓兩側(cè)砌筑300 mm×500 mm排水明溝，增加水泵，從分區(qū)內(nèi)集水井抽至水池，抽排至市政管道。降排水工作安排專人每天24 h值班抽排水，直至抗浮錨桿張拉鎖定及錨頭封堵完成。

5.2 鉆孔與成孔

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告顯示，場(chǎng)地內(nèi)存在較厚的砂層，抗浮錨桿施工方法采用履帶復(fù)合鉆機(jī)MDL-150H型進(jìn)行套管護(hù)壁鉆孔，鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿性能會(huì)隨著鉆孔情況變化。隨著鉆入砂層深度逐步增加，大量砂粒和地下水加入使水泥漿的密度和黏度降低、含砂量增加，對(duì)護(hù)壁套管起不到有效的潤(rùn)滑作用，嚴(yán)重時(shí)可能造成護(hù)壁套管抱死，無(wú)法拔管。護(hù)壁套管鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)采用中速、慢鉆及高泥漿密度、大泵量循環(huán)的原則，保障順利地鉆進(jìn)和拔出。綜合參考地質(zhì)報(bào)告、鉆進(jìn)深度、孔口返出的巖樣、機(jī)械鉆進(jìn)的壓力變化等，判斷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度[3]。護(hù)壁套管應(yīng)鉆入中風(fēng)化巖層0.2～0.5 m，防止砂粒進(jìn)入套管內(nèi)。目標(biāo)孔深應(yīng)按抗浮錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及入巖深度的雙控標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，判斷鉆孔深度達(dá)到錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及入巖深度時(shí)，為保障套管的順利拔出和錨桿的有效抗拔承載力，實(shí)際鉆孔深度比抗拔錨桿所需長(zhǎng)度深0.7 m以上。鉆至目的深度后，在鉆桿回轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)行初次清孔，將砂粒及小泥塊清理干凈，拔出鉆桿，快速進(jìn)行錨桿體安放。施工員在鉆孔施工過(guò)程應(yīng)及時(shí)認(rèn)真填寫(xiě)鉆孔原始記錄表。

5.3 錨桿制安

使用鋼絲刷除去鋼絞線表面的浮銹。對(duì)錨索鋼絞線自由段進(jìn)行防銹處理，涂抹防銹劑，在錨索自由段套裝聚乙烯軟管，兩端與鋼絞線利用細(xì)鋼絲綁扎牢固，使自由段不與水泥漿及孔壁間發(fā)生粘連，保證鋼絞線自由段能自由伸縮。錨索使用鋼絞線下料，每隔2.0 m設(shè)置一個(gè)對(duì)中支架（φ2 mm的細(xì)鋼絲捆扎4道），每隔2.0 m設(shè)置一個(gè)緊固件與對(duì)中支架交錯(cuò)布置，使錨索體處于鉆孔中心位置。錨索體在不同束鋼絞線間相互張開(kāi)無(wú)粘連，保證錨索的抗拔效果。注漿管應(yīng)綁扎在桿體中心，隨桿體放入孔中，注漿管端部距桿體端部距離為50～100 mm。二次注漿管的出漿孔及端頭應(yīng)具有密封措施，保證一次注漿時(shí)漿液不進(jìn)入二次注漿管內(nèi)。

錨桿制作應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，錨桿體安放前，報(bào)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收合格。安放鋼絞線錨桿時(shí)應(yīng)順著鉆孔方向、彎度不宜太大，防止扭壓、彎曲。桿體安裝時(shí)應(yīng)防止注漿管拔出，注漿管被拔出長(zhǎng)度超過(guò)0.5 m時(shí)，應(yīng)將錨桿體拔出，重新修正后安放。鋼絞線伸出底板約0.8 m，利于安裝錨具和錨墊板及千斤頂張拉鎖定。

5.4 清孔注漿

連接注漿管，利用注漿泵向孔內(nèi)泵送大泵量清水，將孔內(nèi)的泥漿及沉渣沖出孔外，直至孔口返出清水。注漿材料及配合比應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定，需要時(shí)可以摻入外加劑及摻合料，使用自來(lái)水進(jìn)行水泥砂漿或水泥凈漿的拌制，不使用地下水、污水及含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有害物質(zhì)，以免對(duì)錨桿體造成不良影響。工程選用42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，采用二次注漿，第一次為M20水泥砂漿，砂的粒徑≤2 mm，含泥量≤3%；第二次為水泥凈漿，水灰比為0.45～0.50，注漿壓力不小于2.0 MPa。

漿液現(xiàn)場(chǎng)攪拌均勻，隨攪隨用。注漿機(jī)械的工作壓力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)值要求，考慮輸漿過(guò)程中管路損失對(duì)注漿壓力的影響，實(shí)際注漿機(jī)械的壓力表顯示壓力應(yīng)大于設(shè)計(jì)值。一次注漿時(shí)，漿液從孔口溢出后停止注漿。一次注漿漿體初凝后，進(jìn)行二次注漿。灌注要連續(xù)，不得中斷，每次注漿至孔口冒出錨固體。注漿過(guò)程應(yīng)作詳細(xì)、完整的施工記錄。

5.5 張拉鎖定

錨桿張拉前應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)標(biāo)定。錨固體施工時(shí)間大于28 d或錨固體試件強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，進(jìn)行張拉鎖定。地下室底面打鑿平整并清理干凈，鋼墊板與錨索的軸線方向垂直。錨索的張拉順序考慮鄰近錨索的相互影響，采用錨桿間隔張拉鎖定。錨桿張拉鎖定的控制應(yīng)力和過(guò)程按單根錨桿抗拔承載力特征值的設(shè)計(jì)值和《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》的荷載分級(jí)和位移觀測(cè)時(shí)間要求進(jìn)行。錨桿鎖定后，有明顯應(yīng)力損失時(shí)及時(shí)補(bǔ)償張拉。

錨索張拉驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量不少于總錨桿數(shù)的5%，且不少于6根，總計(jì)70根。最大試驗(yàn)荷載取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.2倍。驗(yàn)收試驗(yàn)的初始荷載取軸向拉力的0.1倍，分級(jí)加荷值宜取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的0.50、0.75、1.00、1.20倍。驗(yàn)收試驗(yàn)中，每級(jí)荷載穩(wěn)定5～10 min，記錄位移增量，最后一級(jí)試驗(yàn)荷載維持10 min，待位移穩(wěn)定后，卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定。

5.6 封錨頭及錨頭防水

錨桿注漿強(qiáng)度滿足張拉要求后在錨頭頂利用環(huán)氧膠泥填實(shí)找平，錨頭安裝鋼板作為鎖具墊板，鋼板邊緣一圈設(shè)置遇水膨脹止水條。

錨桿張拉完成利用錨具鎖定，剪除突出的錨桿，采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行錨頭封閉，封閉前預(yù)埋灌漿嘴，環(huán)氧膠泥達(dá)到強(qiáng)度后采用二次灌改性環(huán)氧進(jìn)行防水處理。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)樁基礎(chǔ)地下室的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不應(yīng)忽視地下水對(duì)建筑物的浮托作用。建筑物抗浮設(shè)計(jì)中，除了考慮勘察報(bào)告表明水文地質(zhì)條件，還應(yīng)綜合考慮建筑工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、周邊水系及特殊情況的相互作用和影響。設(shè)計(jì)初期需要重視有關(guān)工程基礎(chǔ)抗浮設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工。在預(yù)應(yīng)力錨桿施工項(xiàng)目中，施工單位應(yīng)明確整個(gè)施工項(xiàng)目的流程，結(jié)合施工項(xiàng)目的特殊情況，采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?；?duì)可預(yù)見(jiàn)的施工工藝問(wèn)題提前采取預(yù)防和處理措施，從而順利完成施工任務(wù)，確保施工質(zhì)量。