大直径抗浮锚杆体施工技术在工程中的应用

何云志 陈世伟 刘文韬

中建二局第二建筑工程有限公司 广东 深圳 518052

1 工程概况

背景工程位于深圳市侨香路与侨城东路交汇处东南角，侨香路肩负连接深圳新东西商务纽带重任，侨城东路连接福田与南山两大商务区，南北连通深南大道、滨河大道、北环大道3条主干道；北侧按红线退5.3 m为地下室范围，其余三侧按红线退3 m为地下室范围，占地面积8 073 m2，总建筑面积约89 000 m2，场地十分狭窄。工程建筑地下4层，地上29层，建筑高度151.9 m，±0 m相当于绝对高程18.1 m，底板面标高－18.3 m，基坑开挖深度18.20～21.20 m；同时根据地质钻探测得地下水稳定水位埋深为2.40～4.20 m，水位标高介于－14.16～－12.38 m，经过与业主及设计单位沟通，决定采用大直径锚杆体施工。

2 工艺原理

本大直径锚杆体施工技术主要利用单根φ40 mm大直径PSB1080精轧钢筋作为杆体，最小锚固长度不小于6 m，并在水泥浆中添加10%的UEA材料，锚杆间距基本为1.7 m×1.7 m，相对原设计该锚杆杆体采用3根φ36 mm的HRB400钢筋，注浆体采用M30水泥砂浆，可以有效减少锚杆直径及杆体钢筋使用量，降低了施工难度并加快了施工效率。水泥砂浆改为水泥净浆，提高了注浆效率，减少了因堵管造成的施工不便；因水泥浆在强度形成过程中会产生一定收缩，进而导致水泥浆体与基岩、杆体之间的黏结力降低，也增加了杆体锈蚀的可能性。本工程考虑到此方面，经与设计多次沟通，考虑增加膨胀剂，且膨胀剂处于长期潮湿环境中，有利于其膨胀性能的发挥，增强效果；常规工程锚杆杆体钢筋直径一般在25～36 mm之间，本工程大胆采用φ40 mm的单根杆体，故为大直径锚杆杆体。

3 技术特点

1）该施工技术单根锚杆抗拔承载力较大、抗浮质量好、适用地下水位高地质、工艺简单且质量易保证。

2）用单根大直径PSB1080精轧钢筋作为杆体，并在水泥浆中添10%的UEA材料，防止水泥浆后续收缩而影响锚杆与基层的黏结力。

3）采用成品定位器，有效保证了钢筋保护层厚度，且提高了杆体与水泥浆的协同受力，杆体质量更可靠。

4）解决了锚杆密集且施工质量得不到保障、按照常规方式使用的地质钻机造成的租赁成本较高、现场场地限制搬运困难及劳效低等问题。

5）采用液压钻机（履带式潜孔锤钻机），大大提高了施工效率，满足设计要求。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

场地平整→定位放线→钻机就位→全套管钻进→入岩面确认→潜孔锤钻岩→入岩深度确认→锚杆制作→清孔→终孔验收→下锚→一次注浆→二次注浆→ 到龄期后锚杆拉拔检测[1-2]

4.2 操作要点

4.2.1 场地平整及定位放线

先对场地的障碍物进行清理，然后平整场地，按设计图纸用全站仪测放出各锚杆的孔位，用钢筋作标记并编号，然后利用水准仪测量出锚杆定位后的标高，锚杆孔位允许偏差≤50 mm。经现场测量，现有基坑支护施工单位在基坑东侧施工的混凝土垫层面标高大致为绝对高程－0.9 m（即为裙房底板垫层底面标高），则基坑支护单位在裙房无承台区域按此标高施工完成即可。

4.2.2 钻机成孔

在确定锚杆孔位后，用吊线法调整好钻杆的垂直度，垂直度要求≤1%。采用液压锚杆钻机钻进套管（边加套管边钻进），达到岩层面后，钻进困难停钻，换钻头钻进，用水泵将水沿钻杆中心灌入孔内，将泥沙等清理出孔外，钻头钻至岩面后，打开空压机用潜孔锤钻进岩层，通过喷出的砂砾判定是否进入岩面。

在成孔过程中施工人员应随时注意孔内返浆的变化，调整施工工艺，确保成孔顺利。成孔深度一般要求比设计深度深20～30 cm。

4.2.3 入岩及入岩深度确认

与监理、业主确定完岩面标高及成孔深度后开始制作锚杆体。

4.2.4 杆体制作

本工程锚杆杆体按设计要求制作。锚杆体的下料长度应根据将设计长度和现场实际施工长度相结合的方式进行制作，切好钢筋后按设计图纸加工钢筋的尺寸及形状，然后每隔1 500 mm设置1个成品定位器。锚杆钢筋宜采用通长钢筋制作，若需接长钢筋则采用配套连接器接长。制作好的锚杆需配2根φ25 mm的PVC管，管端距离锚杆底约200 mm，1根为一次注浆管，无需制作；1根为二次注浆管，管底端应进行包扎，距下端每500 mm设置一对φ6～φ8 mm出浆孔，并用电胶布包扎3层，共约15组。

4.2.5 清孔、终孔

终孔后钻机不再往下钻进，钻杆固定在终孔位置，再利用高压风力吹洗孔洞清孔，清除孔内残留粉渣和泥水，直至孔内喷出的水较清澈，则孔内基本清理干净；注意清孔时间不宜过长，以防坍孔影响灌浆质量。经施工方、监理、业主方检测确认符合设计要求后进行下道工序施工。

4.2.6 杆体安装

1）吊装时采用履带钻机、人工配合吊装，杆体分段制作、整体吊装、采用连接器连接，并符合设计及规范要求。

2）将1根灌浆管绑扎在锚杆上，绑扎松紧适度，以灌浆后较易拔出为宜；灌浆管下端比锚杆体下端短150 mm，下端管口用胶布暂时封闭，防止下锚时孔内土体堵塞灌浆管口。

3）锚杆下到孔底后将锚头用水泥袋临时支撑以确保锚杆轴线与钻孔中心线重合。4）锚杆下锚安装后，测量锚杆顶部标高，做到锚杆整体处于同一标高上。

4.2.7 注浆

1）采用强度等级为M30水泥浆加10%的UEA灌注，水灰比为0.5，氯离子含量不得超过水泥质量的0.1%，选用P.O 42.5R水泥，不宜采用高铝水泥，在水泥浆体中添加10%的UEA材料可防止水泥浆后续收缩影响锚杆施工质量。

2）注浆压力为0.5 MPa。注浆过程中，当见到浆液从孔口外溢时，即可将注浆管逐步向外拔出，但管口应保持埋在水泥浆底直至孔口，这样可以把孔内的空气及水分逐步往外排出。

3）因浆体初凝后收缩致使浆面回落，必须进行二次注浆。二次注浆压力为2.0～3.0 MPa，注浆完毕后将锚杆临时支撑好，保证在达到设计强度之前锚杆位于孔中央。

4.2.8 试验锚杆

锚杆的抗拔力承载力特征值应通过现场抗拔试验确定，且经设计复核后，方可大面积施工。抗拔试验和验收按相关规范执行。

1）试验数量：岩锚共4组，每组3根，分别在微风化区域和中风化区域；土锚共1组，每组3根，持力层为强风化或中风化。

2）为缩短检测时间，抗拔试验锚杆采用P.O 42.5R水泥。

3）本工程抗拔锚杆全部的施工作业、施工记录和呈报资料须满足相关国家及地方规范标准的要求。

4）本工程抗拔锚杆须进行基本试验、验收试验，以保证锚杆设计的有效性及施工质量满足设计要求。

5）注浆的时候，应进行注浆液取样制作70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方试件，基本试验锚杆留1组（每组6块）试件，经标准养护至龄期后送检进行强度试验。

5 其他要求及说明

1）本次施工范围为正式抗浮锚杆，经业主明确，全强风化区域抗浮锚杆长度统一按7 m（施工作业面以下锚固段），中微风化区域按表1施工；抗浮锚杆成孔直径150 mm，最小锚固长度不小于6 m，当岩面位中微风化花岗岩层时，不小于最小锚固长度，锚杆共757根。

表1 中微风化区域抗浮锚杆长度要求

2）锚杆钢筋宜采用通长钢筋，若需采用接长钢筋，应采用配套机械式接头连接。锚杆锚固段长度在作业面以下，锚杆在开挖面以上预留长度按设计图纸的垫层厚度0.45 m＋0.14 m（锚垫以上预留长度）。

3）施工时，做好降水措施，降水标高为底板下0.5～1.0 m，降水停止时间应根据实际施工进度确定，并经设计人员复核确认方可停止降水。

4）锚杆钻孔应符合下列要求[3-4]：锚杆钻孔不得扰动周围地层；锚杆水平、垂直方向的孔距误差不应大于100 mm，钻头直径不应小于钻孔设计直径3 mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的1%；锚杆沿孔深方向每隔1.5 m设对中承载体，并确保钢筋保护层厚度不小于30 mm。

6 结语

本技术运用于抗浮力要求高的地下室，具备单根锚杆抗拔承载力较大、施工可操作性强的特点，有效地保证了地下室结构的安全，提高工作效率；同时也解决了锚杆密集且施工质量得不到保障的、按照常规方式使用的地质钻机造成的租赁成本较高、现场场地限制搬运困难及劳效低等问题，取得了良好的效果。