高層建筑地下室擴體錨桿抗浮施工技術

王宇光 曹戰峰 蔣 洪 葉九松

中建七局有限公司總承包公司 鄭州 450004

1 工程概況

鄭州市鄭東新區某項目建筑高95.80 m，基坑平均深約16.00 m，勘察期間地下水位埋深6.84～7.14 m，水位標高77.50 m，地下水位多年變幅在2.00～3.00 m。結合場地調查的歷史最高水位，抗浮水位標高按現地表以下2.00 m考慮，抗浮水位標高82.50 m。該項目位于鄭州市鄭東新區龍子湖湖心島崇德街以南，湖心四路（明理路）以西，緊鄰龍子湖。

抗浮部位為主樓周圍地下車庫部分，東、西側平行于基坑支護面長約為95 m，距離地面深度約16 m。南、北側平行基坑支護面長約為60 m，距離地面深度約16 m。

2 施工難點分析

基坑北面為龍子湖，水位較高，導致地下水源豐富，水浮力較大，如若處理不當將對地下室產生嚴重影響。本項目為23層的辦公樓，對主樓周圍車庫部分抗浮壓力大。同時該工程地下3層及夾層的基坑平均深度為19.00 m，屬深基坑，對抗浮能力又是一項考驗。另外，該工程北側為高校園區，對防塵、防噪聲等要求較高[1-3]。

3 抗浮施工技術

為解決抗浮問題，工程采用了一種新型抗浮錨桿。本工程采用承壓型擴體錨桿作為永久抗浮構件，抗浮錨桿有效長度為15.00 m，錨桿普通錨固段φ180 mm，長度為10.00 m；旋噴擴體段φ800 mm，長度為4.50 m；筏板預應力錨固長度為0.50 m，擴體錨固段置入第9層密實中砂層。與普通錨桿相比，擴體錨桿的抗拔力高，在相同地質條件下，其抗拔力至少比普通抗拔錨桿高3倍。錨桿施工成孔φ150 mm，旋噴擴孔后立即下錨并及時注漿。

注漿管與鋼筋綁扎在一起放入鉆孔，采用的注漿管能承受5.00 MPa的壓力，能使漿液順利壓灌至鉆孔底部擴體錨固段；擴體錨固段注漿采用高壓注漿工藝，水泥凈漿灌注，漿液攪拌均勻并過篩，隨拌隨用，漿液需在初凝前用完。注漿水灰比為0.40～0.50，注漿體設計強度不小于30 MPa，漿體強度檢驗采用的試件每50根錨桿不少于1組，每組不少于6個。抗浮錨桿在結構底板施工完成并完全達到設計強度后進行鎖定[4-6]。

4 施工要點

4.1 場地平整

1）采用工程機械（或人工）對施工場地進行平整，滿足旋噴鉆機在組裝、旋噴鉆進及行走移機等作業時對場地平整度的要求。

2）施工現場應達到“三通一平”的標準，以便施工機械及人員進場之后能夠順利開展工作，同時提供主要材料（水泥、鋼材等）的堆放和加工場地。

3）應對需要進行旋噴鉆進的施工區域內的地面及地面以下一定深度范圍內，影響旋噴鉆機鉆進的建（構）筑物、建筑垃圾及孤石進行探查與挖除，不便挖除的可進行原地破碎處理。

4.2 設備組裝與調試

1）根據現場具體情況及現場機械設備布置圖對相關機械設備進行布置安裝并調試（如攪拌桶、砂漿泵、高壓泥漿泵等）。

2）組裝旋噴鉆機，連接相關配套設備并進行高壓試噴。

3）注意事項：在旋噴鉆機進行高壓試噴時，必須要對水泥漿進行高壓噴射，而且應保持高壓噴射的狀態超過10 min；噴射壓力應比施工要求的最大壓力再大5～10 MPa，以便檢驗高壓噴射水泥漿質量、高壓泥漿泵性能、高壓管路的密封性等指標。

4.3 測量放線與鉆機定位

1）根據設計內容，對擴體錨桿的位置進行測量放線，并做好標記及施工測量記錄。

2）根據施工測量放線標記對旋噴鉆機進行定位，定位水平誤差控制在20 mm以內。對于已測量放線好的錨位，必須由現場技術人員進行校核，校核合格后在施工測量技術交底文件上簽字。同時，在該位置處做好標記，標記要清晰牢固，并在其周圍放置醒目的警示標志，以防其他施工人員或工程機械破壞該標記。旋噴鉆機定位完成后，應在鉆機調平（即鉆桿處于豎直狀態）時測量其鉆機定位水平誤差。

4.4 下鉆成孔

4.4.1 引孔

1）先用清水（或粉煤灰、水泥混合漿液）引孔，引孔后采用高壓噴射擴徑機械擴徑，非擴徑段直徑為180～200 mm，以錨桿能順利安放為準。

2）啟動高壓泥漿泵為旋噴鉆機供應高壓水（或水泥漿、粉煤灰漿液），并查看鉆頭噴射情況。

3）當鉆頭噴射穩定且鉆桿轉動平穩后下旋鉆進成孔至設計深度，鉆進至設計深度后停止向下鉆進，但需保持鉆桿轉動和高壓噴射狀態。

4）操作注意事項：在鉆進過程中，不得中斷噴射，若因故中斷噴射，應迅速提升鉆桿至孔外，防止孔壁坍塌而發生埋鉆事故。在鉆進過程中，應實時觀測孔口溢漿情況。一旦發現孔口不再溢漿或溢漿量明顯減少，應立即停止向下鉆進、加大漿液流量并檢查管路，若管路未出現泄露或堵塞且溢漿情況沒有明顯改變，則應及時將鉆桿提升至孔外，進一步查明跑漿原因。采用測量孔外鉆桿長度的推算方法進行成孔深度監測，計算精度不大于10 mm，成孔深度誤差應在0～+500 mm范圍內。

4.4.2 高壓旋噴擴孔

1）擴徑段φ800 mm，擴徑采用素水泥漿，水泥強度不低于P.O 42.5（可適當摻入20%粉煤灰，起到水泥漿緩凝及增加和易性的目的）。水泥用量按照設計圖紙要求執行，水泥漿水灰比為1.00，擴孔噴射壓力為25～30 MPa，噴射時噴管勻速旋轉，勻速擴孔2遍。

2）當鉆孔深度達到設計要求后，增大噴射壓力至30 MPa，以15 r/min的轉速進行高壓噴射擴孔。

3）采用測量孔外鉆桿長度來推算擴孔長度，當擴孔長度達到設計要求后，為了確保擴體段直徑滿足設計要求，對擴孔段進行復噴，噴射泥漿采用水泥漿。

4）注意事項：噴射擴孔時，應實時監測漿液狀態、噴射流量、壓力、鉆桿轉速及提升速度等施工參數，確保其符合設計要求。在高壓噴射擴孔過程中，不得中斷噴射，一旦出現噴射中斷，再次噴射時，搭接長度不得小于500 mm，且間隔時間不大于30 min。高壓噴射用水應經濾網過濾，泥漿及水泥漿應采用二級攪拌，并在泥漿轉移過程中進行過濾，以防發生堵管事故[7,8]。

4.5 錨索制作、安放（下錨）

1）現場擴體錨桿組裝：在平整硬化好的場地上用電動切割機切割φ32 mm的1080級螺紋鋼，下料長度誤差ΔL=0～+50 mm。然后，將切割好的螺紋鋼穿過擴體錨桿囊袋的預留孔，在囊袋的螺紋鋼固定端，由經過專門培訓的工人和專用設備安裝直螺紋套筒的固定裝置，因其加工設備價格便宜、操作簡單、質量穩定可靠、綜合造價低等優點而被廣泛采用。

2）采用旋噴鉆機附配吊裝系統，將現場已組裝好的擴體錨桿及時迅速地安放到錨孔中。下錨過程中，應盡可能勻速將其下放至設計深度；當遇到下放困難時，可采用下沖法輔助錨桿下放；如果仍無法下放到設計深度，則可采用再次復噴方式進行二次引孔。

4.6 囊袋內灌注水泥漿

1）采用二級攪拌配制無泌水水泥漿，水灰比為0.45；并在水泥漿轉移過程中采用過濾網對其進行過濾，以防發生管路堵塞。

2）待擴體錨桿下放到錨孔的設計深度后，使用泥漿泵將配制好的水泥漿壓灌擠入擴體囊袋內，待水泥漿固結后，可在孔底旋噴擴體段形成一個形狀規則的水泥結石體，該水泥結石體強度高且性能穩定。

3）水泥漿灌注完畢后，及時拆除注漿管并回收錨孔內注漿管，隨后對注漿系統進行清洗，可將剩余部分水泥漿灌入錨孔內。

4）注意事項：注漿距離（注漿泵與錨孔間的距離）不宜大于100 m。無泌水水泥漿的攪拌量根據囊體擴張后的體積計算。向擠擴囊體內灌注無泌水水泥漿時，應采用雙指標控制其灌注總量。通常注漿壓力不超過1.50 MPa，灌注量由攪拌桶內泥漿剩余量來推算。在對錨孔內注漿管進行回收操作時，一定要注意用扳手轉動注漿管的方向（順時針）。一旦注漿管沿逆時針方向轉動，則通常會引起注漿管中間接口處脫節，導致無法全部回收注漿管（鋼管），造成不必要的浪費[9,10]。

4.7 錨孔內補漿及錨桿鎖定

1）采用二級攪拌配制水泥漿（可回收利用灌注囊袋時剩余的部分水泥漿），水灰比為0.45。在水泥漿轉移過程中采用過濾網對其進行過濾，以防發生管路堵塞。

2）完成囊袋內無泌水水泥漿灌注后，將錨孔內注漿管與囊體脫離，然后通過脫離后的錨孔內注漿管進行錨孔補漿。

3）錨孔內補漿完畢后立即拔出注漿管，進行下一錨孔注漿或用大量清水對管路進行清洗。

4）注意事項：注漿管出漿口應在已灌注好的囊袋上部約30 cm處。注漿過程中應適當晃動錨孔注漿管，以便注漿管能順利拔出。

5）清理錨桿承壓面，安放錨桿錨具裝置。錨桿與底板連接如圖1、圖2所示[11,12]。

圖1 擴大頭囊體節點構造示意

5 結語

1）本工程車庫部分采用的新型抗浮錨桿與傳統錨桿相比，能夠與高壓噴射注漿或機械式擴孔技術等多種施工輔助工法相結合，從而能適應更廣泛、更復雜的地質條件，并提高錨固體系的承載力和變形性能；

2）錨固段長度和錨桿桿體長度大大縮短（錨固段一般可縮短至傳統錨桿的1/4），減少施工材料和設備的損耗，具有較高的經濟性；

圖2 擴體抗浮錨桿截面示意

3）與現有的一些土層擴體錨桿相比，錨固段錨筋完全居中，傳力及受力機理更具優勢。本技術相比原設計節約成本56.84萬元人民幣，同時其抗拔性能好，實體感強，保證了工程的安全性和穩定性；

4）施工全方位實現機械化，且該技術產生的廢漿、廢渣量少，施工時無噪聲污染，積極相應了綠色施工、綠色建筑的號召，得到了建設單位、監理單位的高度評價。