近海高水位“M”形岩层地质抗拔锚杆施工技术

孙凯旋，刘 壮，魏 涛，刘广冲，王钰博（中建八局第二建设有限公司青岛分公司，山东 青岛 266100）

1 工程概况

本项目位于位于烟台市莱山区，北临银海路、南临烟台市政府，东西两侧分别为长安路和长宁路，项目为本年度烟台市一类重点民生工程，建成后将承担烟台市政务服务中心功能。项目总建筑面积约 27 万m2，其中地上建筑面积约 15万 m2，地下建筑面积约 12 万 m2。项目处于沿海地区复杂地质，地下水压力大，锚杆成孔困难。图纸设计锚杆注浆为C35 混凝土，施工难度大，与此同时应甲方要求，7 300 根抗拔锚杆需在 30 d 内施工完成。

2 技术特点及难点

2.1 技术特点

（1）根据岩层形状优化锚杆长度，且锚杆钢筋加工长度与钢筋原材模数匹配，无废料产生，符合国家绿色施工要求。

（2）高水位下混凝土优化为水泥浆，可大幅度节省工期。

（3）锚杆施工根据不同地质选取不同施工工艺，选择合适的操作机械，提高功效。

（4）桩头防水施工工艺合理紧凑，施工质量标准高，大幅降低桩头漏水问题的出现。

2.2 技术难点

（1）深基坑工程，地质条件复杂，基坑开挖深度 12 m，地下水位丰富，土方开挖 52 万 m3，体量大，且开挖时四周止水帷幕未形成，带水开挖困难。

（2）抗拔锚杆 7 300 根，处于沿海地区复杂地质，地下水压力大，锚杆成孔困难。图纸设计锚杆注浆为 C 35 混凝土，施工难度大。

（3）工程处于沿海复杂地震带，且地下工程为超长结构，基坑面积 41 000 m2，开挖深度 12 m，施工区域涵盖大量复杂地质，锚杆施工体量大，难度高，施工降效严重。

（4）为保证本工程工期目标的顺利实现，避免对其他工序造成影响，应建设单位要求，抗拔锚杆施工需在 30 d 内完成，平均每日需完成 244 根抗拔锚杆的施工。

（5）位于市中心，南临烟台市政府，限行时段较多，材料运输等受限，加大施工难度。

（6）施工作业正处冬季，冬季施工锚杆成型质量控制是工程管理的重点。

（7）施工过程中锚杆加工产生大量钢筋废料，加重了项目运营成本。

（8）工程质量创优目标高，在非常规工期内保证工程施工质量亦是项目管理的难点。

3 关键技术及创新

面对复杂地质情况（“M”形），根据不同深度地质条件，选取不同的施工工艺及施工机械，提高功效。即岩层较深的施工区域可采用先施工锚杆后浇筑基础垫层的施工方法，采用长螺旋钻机成孔；在岩层较浅的施工区域采用先基础垫层浇筑，随后在基础垫层上施工锚杆的施工方法，采用潜孔锤钻机成孔。该工艺施工简单，操作灵活，很好的解决了抗拔锚杆施工慢，成孔困难的施工难题。利用地质剖面图使用软件建立地质 BIM 模型，通过模型清晰直观地对地基进行展示，同时将该地质模型与抗拔锚杆结构模型进行结合。

根据勘察点平面布置图及勘察报告，将每个勘察点周边范围区域划分为一个标准区域，并将每个锚杆逐个标号，结合利用BIM生成的锚杆模型与地质模型，设定好锚杆外露钢筋长度与原图纸要求锚杆长度，进行锚杆钢筋长度的分析，然后通过设计及图纸要求计算出锚杆的理论长度，再选取9 m、12 m、13.5 m、15 m、18 m、21 m 和 24 m 等与成品钢筋 12 m、9 m 相匹配的模数尺寸优化钢筋下料长度，定尺加工，并根据每个区域的下料单整体进行钢筋组合匹配优化。结合入岩深度，计算出实际钢筋长度，本工程锚杆锚固段为（8）（8-2）强风化岩与（7-1）断层碎裂带。锚固段为（8-2）强风化岩时：实际钢筋长度L=lae+h1+9.95 m,高水位环境地质情况复杂，存在较高的塌孔风险，施工过程中采用空心钻杆与注浆管连接，在钻孔完成后，提出钻杆的同时通过空心钻杆向钻孔内灌注水泥浆，注浆过程中有钻杆护壁，无需额外的护壁操作，水泥浆通过钻杆直接进入钻孔的最底部，注浆密实度更高，减少气孔产生，明显提高了施工质量。施工过程中，水泥浆施工前进行水泥浆配合比试验，采用容器进行计量记录，严格现场配合比管控，保证注浆效果。

4 施工工艺流程

4.1 主要施工工艺流程

（1）根据现场情况划分若干标准区域→根据勘探报告计算锚杆理论长度并编号 → 根据钢筋原材模数匹配组合，优化钢筋下料长度，形成锚杆钢筋下料图 → 划定施工范围，不同地质选取不同设备及工艺 → 锚杆成孔、钢筋加工 → 锚杆注浆施工 → 后压钢筋 → 锚杆钢筋弯折 → 锚杆节点处防水处理。

（2）根据不同深度岩层选取不同施工工艺及机械,岩层较深的施工区域：清槽至锚杆设计标高 → 长螺旋钻机成孔 →注浆 → 后压锚杆钢筋 → 浇筑基础垫层 → 锚杆弯折处理 →锚杆端头校圆浇筑。岩层较浅的施工区域：清槽至垫层底标高 → 抗拔锚杆定位放点 → PVC 套管预留施工锚孔 → 浇筑基础垫层 → 潜孔锤成孔 → 注浆 → 后压锚杆钢筋 → 锚杆弯折处理 → 锚杆端头校圆浇筑。

4.2 施工控制要点

（1）试验锚杆施工及检测。在锚杆施工前，在图纸设计锚杆周边随机施工 3 根锚杆，做好破坏性试验检测工作，试验锚杆施工完成经第三方检测单位现场拉拔检测合格后，方可进行大面积施工。

（2）增加勘探点数量，结合探岩情况，确定抗拔锚杆尺寸。原设计勘探点数量为 87 个点，为更准确的确定锚杆钢筋长度，联动业主、设计、勘察单位增加勘探点数量，增加后为 121 个勘探点。 现场根据勘查点探孔计算出理论计算长度，并计算出锚杆钢筋理论长度，结合钢筋模数尺寸，选取 9 m、12 m、13.5 m、15 m、18 m、21 m 和 24 m 定尺加工。另外注意锚杆施工过程中取出的土样，若与探岩情况偏幅较大，需综合考虑后，确定实际锚杆钢筋的加工长度。

（3）不同深度岩层地质抗拔锚杆施工方法及机械合理选用。面对复杂地质的情况下，各类型锚杆成孔设备在不同地质情况下工作效率有明显差异。在岩层较深的区域采用先施工锚杆后浇筑基础垫层的施工方法，采用水钻钻机泥浆护臂的成孔方式成孔，考虑到水钻泥浆对基槽影响较大，预留 500 高人工清土层后清槽清理，该类型钻机主要适用于地下的黏土、粉土、填土，中等密实以上的砂土，风化岩层。黏土地质施工效率高，岩层施工效率低。在岩层较浅的区域采用先基础垫层浇筑，随后在基础垫层上施工锚杆的施工方法，采用潜孔锤钻机成孔，该类型钻机主要适用于地下的适用于在卵石层、硬岩层、含水层、粘土层、流砂层。该机械适宜岩层较硬地质，在岩层深度较浅区域，该类型钻机工作效率较高。在抗拔锚杆施工区域清槽至设计标高后，浇筑垫层之前，提前把该区域抗拔锚杆定位放点，随后在锚杆点位放置 PVC 管（PVC 管径 200 mm，高度 100 mm）并用钢筋头固定，预留锚杆施工孔洞。PVC 管放置固定完成后施工基础垫层。

（4）抗拔锚杆钢筋加工及机械连接管控。根据锚杆钢筋长度确认图纸，总体部署钢筋下料，锚杆 3 根钢筋的接头不得设置在同一切断面，需互相错位焊接安装。

（5）水泥浆制备。锚杆注浆采用两次高压注浆工艺。注浆浆液水灰比分别为 0.5 ～ 0.6。搅拌前由技术员根据水灰比，测算搅拌桶每盘的用水量，并在搅拌筒上做出标记，再用磅秤计量出相应水泥量，采用先加水、后加灰的原则上料搅拌。要求水、水泥上料偏差 ≤2%。现场杜绝使用地下水，膨胀率掺量根据外加剂厂家出具的质量比重配比报告，限制膨胀率 ≤0.02%。

（6）锚杆注浆。采用空心钻杆与注浆管连接，在钻孔完成后，提出钻杆的同时通过空心钻杆向钻孔内灌注水泥浆，注浆完成后立即下入锚杆钢筋，不得随意敲击锚杆，也不得在锚杆上悬挂重物。注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用。

（7）下入锚杆钢筋。注浆完成后需快速下入锚杆钢筋保证钢筋完整进入孔内，因钢筋长度均在 9 m 以上且直径为28 mm 需使用吊车吊运锚杆钢筋，为有效控制底部 5 cm 保护层在施工过程中制作一种简易装置，严格控制外露钢筋长度，有效的保证了底部 5 cm 的厚度。

该简易装置钢筋为直径 20 钢筋圆环底部焊接 4 根Φ25钢筋支腿，锚杆钢筋外露部分在固定长度绑扎直径为 12 mm的定位筋，下入锚杆钢筋的同时定位筋起到作用使钢筋无法继续下坠，由于孔深与钢筋长度固定，在保证外露钢筋长度的同时有效保证了底部 5 cm 的保护层厚度。待水泥浆与锚杆钢筋固定后取下定位筋及装置可继续使用。

（8）锚杆端头的弯折措施。锚杆砂浆强度达到设计要求后，采用静压弯折机对锚固段钢筋进行弯折，弯折过程中采用液压顶机械性弯折，一次性成活，杜绝来回弯折造成砂浆扰动情况破坏锚杆。

（9）锚杆端头防水细部处理。锚杆端头校圆浇筑完成后，混凝土达到强度等级开始对端头进行防水细部处理，抗拔锚杆端头防水节点采用“三层防水处理”第一层在端头涂刷两边水泥基渗透结晶防水涂料，待涂料晾干随后施工第一道防水卷材，并在锚杆端头涂刷非固化防水涂料，端头卷材与非固化结合处，将加热挤油与非固化结合随后施工第二道防水卷材，保证抗拔锚杆桩头的防水效果。

5 结 语

通过以上抗拔锚杆施工技术有效解决了抗拔锚杆施工过程中施工慢、废料多的问题，采用该技术可在保证质量安全的前提下有效地提升抗拔锚杆的施工效率，降低了原材的损耗，有效提高项目的经济效益，为今后类似工程的设计、施工和业主决策提供了经验和借鉴依据。