狭窄空间承压水下抗浮锚杆施工技术分析

黄润强

（广州市第三建筑工程有限公司，广东广州 510050）

0 引言

在狭窄空间内针对中风化砂岩以及强风化砂岩裂隙承压水环境安装锚杆，施工难度大大增加。为保障施工质量，充分提升施工效率，理应结合工况条件规范锚杆施工流程，以期锚杆质量得到保障。对此，相关人员应积极创新施工工艺及研发安装装置，确保增强注浆作业后锚杆结构稳定性。

1 狭窄空间承压水下抗浮锚杆施工条件

在分布着风化砂岩裂隙、承压水环境的狭窄空间进行锚杆施工，施工条件相对复杂，影响施工进度。具体抗浮锚杆施工中，锚杆成孔后，会受涌水情况制约而严重影响注浆质量，甚至容易在孔口封堵步骤再度因裂隙产生渗水问题。

此次研究以白云公司石马出租车服务中心为研究主体，该工程建筑面积为280636m2，两层地下室，基坑采用钢筋混凝土内支撑支护方式，基坑开挖深度约8m，抗浮水位16.7m，土层以砂岩为主，地基承载力特征值550kPa，地下水位变化幅度在3～5m，岩层厚度平均3.14m。为促使该工程地下室施工内容得以落实，理应进行技术突破，针对抗浮锚杆实施优化设计和施工。

2 狭窄空间承压水下抗浮锚杆设计方法

2.1 防水构造设计

一般在狭窄空间承压水下条件开展抗浮锚杆施工时，需要提前准备锚杆钻机、空压机、空压机、排污泵以及适量锚杆等材料。该工程中具体使用了2 台锚杆钻机和2 台空压机、电焊机以及注浆机，自主研发吊装装置1 台，搭配2 台ZB1 注浆机，创造有利的施工条件，以便在钻孔、清孔、注浆、排污作业下改善施工质量。传统方法采用排水沟排水，然而，低水压下注浆方式在狭窄空间内富水区下可操作性较小，故而应加强对承压水下抗浮锚杆的优化设计。该工程中抗浮锚杆现场作业如图1 所示。其中地下室底板（长度≥14m，直径150mm，岩层进入深度≥3m）为永久性抗拔锚杆，并结合400kN 抗拔承载力特征值实现抗浮设计。同时针对优化后的抗浮锚杆以0.3MPa 或0.5MPa 灌注压力添加速凝剂，实施“一次注浆+二次微压注浆”作业。

图1 抗浮锚杆现场作业

考虑到狭窄空间承压水下的施工条件复杂，应当保证抗浮锚杆能具有防水性。①可以在抗浮锚杆外端设计止水钢板，用于阻隔涌水情况下水体外渗，且该结构以半球形为主，用于起到保护作用，而且还能助力抗浮锚杆在成孔、注浆步骤获得良好的密封条件。②需在抗浮锚杆外侧使用防水材料，以铺贴设计方式均匀分布在抗浮锚杆防水构造外表面，这是为了杜绝狭窄空间内地下水渗漏影响。③在有序铺贴防水材料后还可在连接点间隙内掺入防水油膏等材料，确保按照全新的研发设计方案制成的抗浮锚杆体现出卓越的抗浮与防水特性[1]。抗浮锚杆具体设计结构如图2 所示。

图2 锚杆设计结构（单位：mm）

2.2 抗浮应力设计

在新型抗浮锚杆设计阶段，还需对其进行抗浮应力测试，以便优化锚杆性能。主要是根据拉拔试验分析结果评估抗浮应力水平。第一步是准备拉拔试验设备（锚杆、导线、承压平台、油压千斤顶、加压系统等）；第二步是设置加载标准，以8 级有序加载方式对锚杆予以加载处理，其极限荷载为80%标准值；第三步借助传感器（振弦式）进行拉拔数据测量，随之整理数据后得出最终结果，判定新型抗浮锚杆在承压水下条件下的适用性。

抗浮应力测试中需对锚杆钢筋轴力（N）及侧摩阻力（τi）予以测量。其公式如式（1）和式（2）所示。

式中：K——钢筋计标定系数；fi——初始频率；f0——工作频率；Ni——i 界面下轴力；Ni+1——i+1 界面下轴力；△li——待测锚杆长度；u——转孔周长。

对新型抗浮锚杆予以测试时，可以通过钢筋计均衡分布获取测定结果，并且需加强对现场抗浮锚杆的有效保护，例如，可以使用钢丝将其按照2m 间距予以固定，或是以白胶布（宽7mm）进行防护等。经过测试后发现上述计算所得数据未高于标准值，证实实际使用时安全水平较高。在大面积施工前选出最不利施工条件下至少3 根抗浮锚杆，以800kN 荷载为测试标准，判定改造后的抗浮锚杆是否符合该工程施工规定。

3 狭窄空间承压水下抗浮锚杆施工技术关键点

3.1 创新成孔工序

传统抗浮锚杆施工工艺是先按照既定设计孔位进行打孔，然后安装孔位锚杆和进行注浆施工。由于存在强、中风化砂岩裂隙承压水，锚杆成孔后出现涌水现象造成注浆质量无法得到保障。本项目创新性提出以下方法，根据地质报告先在富水区按设计孔位打一定区域的孔，让自然涌水减少水压和水量，并设置排水沟引至集水井抽水，待水压、水量变小后再安装锚杆和进行注浆。采用该施工方法能有效减少涌水风险，大大提高锚杆注浆质量。抗浮锚杆创新成孔工序现场作业如图3所示。

3.2 合理制作锚杆结构

首先，锚杆制作的要根据其设计要求确定设计材料，一般选用螺纹钢作为主要杆体，并选用钢垫板作为主要安装平台，需要注意的是需要在钢垫板上加装止水器，一般选择在距离垫层200mm 的地方进行设置安装。其次，由于存在支撑梁，锚杆不可以进行一次性制作及安装，研发一种能吊装锚杆及用套筒分段接长锚杆的装置，并且由于抗浮锚杆需要固定在建筑物底板与地基的持力层中，在进行受力时需要起到抗浮作用，因此，锚杆结构的制作中需要注意锚杆下料平直段长度不够与起弯点位置与设计图纸不符的问题[2]。最后，为了防止在实际应用中因为锚杆张拉导致孔口封堵产生裂隙，需要在锚头的制作上加装部件，避免发生渗水现象，一般选择加装橡胶密封板来保证构件的密封性。此外，在制作前需要对锚杆进行处理，防止在制作过程与使用过程中构件出现材料质量问题，可以使用防腐油脂对锚杆的主要部位进行除锈防腐处理，在满足抗浮锚杆制作需求的同时，提升构件本身的使用质量。

3.3 测量放线与现场安装

在进行抗浮锚杆现场安装前需要进行测量放线工作，来确定锚杆的正确安装定位以及为焊接保护层工作打好施工基础。首先，在施工前需要利用全站仪对现场标高进行测量，根据施工设计方案与图纸明确作业面的所有施工流程。其次，需要根据控制点与施工图对锚杆位置进行弹线定位，并以此进行测放工作。最后根据测放数据明确所有抗浮锚杆的安装位置，并进行实地精准放出。该工程中以先对锚杆进行明确编号，后在测量员指引下放线，并在设计图纸指导下采用红色油漆对孔位做好标注。根据实际锚杆安装位置，按照施工方案要求安装锚杆定位支架，定位支架的主要作用是保障锚杆在安装过程中的垂直度，并且为钢筋焊接保护层施工提供作业面，进一步稳固锚杆。在锚杆的现场安装过程中需要利用起重机等相关设备进行吊装，在吊装过程中以安全作业为首要施工重点，根据指挥员的现场调度进行缓慢下放，在下放中要保持作业精准度，保证抗浮锚杆可以垂直安装，以此类推完成所有钢筋骨架的安装工程。在安装完成后需要注意孔底与杆底的位置差异，如果孔底位置较低，可能会出现锚杆向下滑落的情况，不仅影响工程质量，还会造成安全事故，因此，可以在孔口锚杆处焊接固定钢筋来保证锚杆的稳固，如果工期较为紧张，也可采用钢板和螺栓进行临时固定[3]。

3.4 注浆连接与防水保护

在抗浮锚杆安装完成后，需要对其进行注浆，帮助构件之间的相互连接。在水泥浆液的使用上，需要根据抗浮锚杆实际使用需求及施工现场环境进行相应的强度等级与添加剂的选择，在搅拌过程中需要进行均匀拌和，并且由于是在狭窄空间承压水下条件进行施工，水泥浆液最好随拌随用。根据该工程的实际情况需求，需要采用添加了速凝剂的二次注浆工艺进行施工，在进行第一次注浆施工时需要注意注浆压力、水泥强度等参数的控制，并在注浆施工开始与二次注浆前停止注浆，利用水或其他材料对管道进行润滑。进行二次注浆前需要注意对压力的控制，采用微压注浆的方法进行一次性注浆工作以满足施工设计要求，注浆后效果如图4 所示。而且在上述工程中还应控制好注浆时机，多按照0.5MPa 强度标准先后两次实施注浆操作，且间隔6h。该工程中对锚杆成孔后孔洞进行注浆施工，具体按照0.45 的水灰比标准配制泥浆，注浆位置以相距锚杆成孔底部50cm 的点位予以注浆，先后两次注浆作业环节，要求泥浆应比垫层面高50mm 左右。经过对新抗浮锚杆注浆施工细节的有效把控，为后续狭窄空间工况内锚杆施工任务给予科学指引[4]。注浆环节为保障注浆质量，还专门以硬塑料管（30mm）进行辅助注浆，并使用φ28mm 钢筋充当支撑载体，等到锚杆置入后启动注浆机，此时基本上能够在较快时间内完成90%以上的注浆任务，无论是注浆速度还是注浆后成孔质量，都将符合施工要求[5]。在锚杆张拉前于锚头处加设橡胶密封板，避免锚杆因张拉导致孔口封堵产生裂隙而出现渗水情况发生。橡胶密封板使用如图5 所示。

图4 注浆后现场

图5 橡胶密封板使用

4 结语

综上所述，狭窄空间承压水下锚杆施工条件较为复杂且施工难度较大，所以应对锚杆成孔施工流程进行优化，从防水构造、抗浮应力两个方面予以优化设计，并分析成孔泄压、锚杆制作、测量放线、现场安装、注浆连接、防水保护等要点，促使锚杆经过张拉后不会因承压水下条件出现严重渗水问题，就此提高施工质量，为狭窄空间裂隙承压水下抗浮锚杆施工项目保质高效施工给予可靠指引。