地下工程抗浮錨桿施工技術研究

陳鵬良

(福建省第五建筑工程公司，泉州 362000)

近年來，隨著我國經濟建設的快速發展，建筑工程施工技術也在不斷提高。在工程建設中，許多建筑物都設計有地下室，常見的有兩層至三層，目的是讓建筑物更好地實現其使用功能[1,2]。地下室的存在會使得建筑基礎工程的施工深度更深、體積更大，從而導致地下工程在水浮力作用下引起的上浮現象。

在地下水位較高時，由于地下水浮力過大，地下室底板容易受到破壞。地下水浮力對地下工程的破壞作用主要有兩類：第一類是建筑物整體上浮破壞，在這種破壞方式中，地下室底板和結構的梁、柱節點均遭到破壞，嚴重時會導致建筑物發生整體失穩；第二類是建筑物的局部破壞，主要表現為，地下室底板局部隆起，引起地下室漏水。為了有效地控制施工質量，避免建筑物因抗浮力不足而產生建筑物破壞，需要有針對性的施工方案來解決浮力的影響。該文以福建省泉州市某建筑工程為案例，介紹了地下室抗浮錨桿的施工工藝，并對地下工程抗浮錨桿成孔注漿施工工藝進行了分析研究。

1 抗浮錨桿簡介

在高層建筑地下室工程中，為了抵抗地下水的浮力，往往在基礎底板處設置抗浮錨桿，尤其是裙樓和地下室的施工，在處理地下室水浮力與建筑結構的相互作用方面效果顯著[3]。

在目前的工程應用中，抗浮錨桿因其施工便捷、作用方式簡單、造價相對較低，從而在地下工程施工領域中被廣泛應用。抗浮錨桿的作用機理在于，其通過灌漿體和周圍錨固層間的界面摩擦作用來提供錨固力，以此抵抗地下水浮力對地下室底板的荷載作用，作用機理與抗拔樁相似。

抗浮錨桿與普通基樁的最大區別在于，基樁是抗壓樁，樁身承受建筑荷載壓力，應力從樁頂傳遞到樁底，樁身應力隨著上層建筑荷載的變化而變化；而抗浮錨桿則是利用錨桿灌漿體與地層巖土體之間的摩擦力，有效地將地下室底板穩定在設計位置，不因外界條件變化(如大量降雨引起地下室底板水浮力驟增)導致底板被浮起發生破壞。抗浮錨桿的作用在于，將底板浮力通過錨桿與巖土體之間的剪應力分散至巖土體中。

2 工程概況

該項目位于福建省泉州市石獅市，石金路與南環路的交叉處。它由7棟高層住宅建筑(31層，建筑高度98.1 m)，1棟物業管理樓(2層，建筑高度9.7 m)組成，總建筑面積147 598 m2，標準層層高3.0 m。

在該項目中，裙房與地下室結構基礎底板標高為-22.4 m，抗浮設防水位為-4.8 m。通過設計計算可以得到，該地下室部分需要設置抗浮錨桿以滿足抗浮要求。項目施工時共設計布置1 346根抗浮錨桿，各錨桿間距1.5 m，其中錨桿桿體為直徑25 mm的鋼筋，鉆孔直徑為200 mm，三根鋼筋集合設置為一根錨桿，長度為7 m。灌漿材料為水灰比為0.55的水泥凈漿，單根錨桿抗拔設計值為500 kN，使用年限為70年。

3 抗浮錨桿施工技術及質量控制措施

3.1 施工工藝流程

錨桿孔定位、編號→鉆機就位、安裝→安放錨桿→校正孔位→錨桿置入→注漿→錨桿密封處理→錨桿端部焊接。

3.2 錨桿鉆孔與加工操作要點

1)確定孔位鉆孔。位置直接影響錨桿的施工質量和效果。因此，技術人員應在鉆孔之前根據設計要求設置孔的位置，標記明顯的標記，而不是直接通過目測確定位置。需嚴格按照錨桿的設計位置和一般施工設計順序來確定鉆機的施工位置。

2)鉆進與成孔。①安裝和調試設備后，必須對準每個鉆孔的中心點，即鉆頭的中心必須和錨桿的設計中心點匹配，并且對準誤差必須小于3 cm，垂直偏差小于1%。對準鉆孔中心點調整水平后，開始用錨桿鉆孔固定以形成孔；②為了確保鉆孔過程中的定位精度，應嚴格控制鉆孔速度。根據鉆孔過程，主要分為初始鉆孔和正常鉆孔兩個階段。為了保證開孔位置的準確性，在鉆至1 m深時需要進行低速鉆削。在消除了過度晃動和偏斜的現象后，可以切換為中速鉆或全速鉆進行鉆進；③孔的深度應比設計孔長500 mm以作為沉積區，確保錨桿的長度滿足設計要求。為了確保鉆探過程中地層的穩定性，避免偏差和控制孔的直徑，在鉆探過程中應在各段中安裝鋼套管，并且在各鋼套管之間采用電線連接。螺栓灌漿完成后，可通過提升機的提升功能將鋼制套管拆除，該套管可多次使用；④孔形成后，使用高壓水從鉆桿進入孔的底部，反復沖洗，直到返回的漿液沒有明顯的殘留物或砂礫為止。

3)錨桿桿體的制作安放。首先，應根據設計要求制造錨桿，錨桿必須是平直且除油除銹。其次，在放置錨桿體時，應防止桿體扭曲和彎曲，應使桿體始終在鉆孔的中心安裝。然后根據設計要求，錨桿主體采用三根直徑為25 mm的鋼筋，鋼筋的長度必須滿足錨桿的設計長度。同時，將一次性灌漿管牢固地綁在錨桿上。錨桿制作成品見圖1。安裝錨桿桿體時，桿體應緩慢向下滑入錨孔中，避免損壞錨桿鋼筋中的定位件，以確保錨桿鋼筋的垂直度。

3.3 錨桿置入

抗浮錨桿置入如圖2所示，其放置時應注意如下要求：

1)由于錨桿本身就是鉆桿，因此將鉆頭安裝在前端，根據設計長度直接垂直放入，并采用旋轉式工程鉆機或沖擊器進行錨桿施工。2)根據設計要求在鉆孔前調整孔位置。3)在鉆孔之前，將灌漿孔用膠帶紙包裹并密封，以防止泥土和砂子進入鉆孔。4)在鉆進過程中，應小心操作，精神要集中，合理掌握鉆進參數，合理控制鉆進速度，確保鉆進平穩，并使錨桿垂直穿入。5)當鉆機遇到堅硬的地面而無法鉆入時，使用氣動錘進行強夯，并嚴格按照設計長度施工。

3.4 抗浮錨桿注漿操作要點

首先，施工時為了保證漿液飽滿，應采用二次注漿法。在初次注漿時，注漿壓力應保持在0.5～1.0 MPa，注漿管頭應距離孔底0.5 m；二次注漿壓力保持在2.5～4.5 MPa間。在兩次注漿過程中，注意在注漿過程中應邊注漿邊拔注漿管，且保證注漿管在漿液頁面以下，不可露出液面直至注漿完畢。注漿完成后應按照規范進行養護。其次，錨桿施工前應根據設計要求檢查注漿材料，同時根據水泥砂漿配合比實驗報告確定砂漿的配合比，水泥砂漿中需摻入早強劑和膨脹劑[4]。

4 施工質量控制與建議措施

4.1 施工質量控制

在錨桿施工過程中，應當注意如下幾點施工質量控制要求：1)確保鉆孔位置的準確性，要求錨孔位置偏差應小于50 mm。為實現這點目標，應根據設計圖紙和參考坐標，計算出抗浮錨桿的鉆孔位置坐標，通過全站儀測量和確定鉆孔位置，降低測量誤差。2)保證鉆孔深度應至少比設計深度深0.5 m，且孔的斜度應不大于5%。將鉆頭移到錨桿的孔中，并調整鉆頭的水平和垂直方向，以使鉆桿的軸線與孔的中心線成一條直線。3)在完成錨桿鉆孔后，使用高壓水清潔孔中的殘渣。4)制作錨桿時，根據孔的設計深度和錨固平臺的長度來切割桿體。錨桿的錨固長度按40d(d為錨桿桿體的直徑)進行調整，并采用雙面焊接或直螺紋套筒連接。5)錨桿桿體應保證安裝筆直，桿體應安裝在固定支架上，在注漿12 h后達到一定強度后再拆除固定支架。6)拔出套管前，排氣管和注漿管應用塑料布密封，防止石頭掉入套管，同時應檢查裸露部分的長度，以防止將錨桿整體拉起，從而影響錨固效果。

4.2 施工建議措施

由于抗浮錨桿屬于抗拉構件，其作用方向與地面垂直，通過灌漿體與周圍錨固層的粘結應力來傳遞荷載。抗浮錨桿上端與地下室底板連接，下部錨固至巖土層中，由灌漿體將所受的外部荷載分散傳遞至巖土體，以此平衡基礎結構的浮力，從而發揮錨固作用。根據其受力特點，在施工過程中應注意以下問題：

1)正式施工前，應組織施工人員學習并貫徹施工工藝等各項技術要求，并進行全面的技術交底，做到對施工過程非常熟悉。2)鉆進過程采用跟管鉆進模式，即從鉆進開始至結束，整個孔內全部采用套管護壁，避免卡鉆、塌孔、擴孔的現象。3)在確定錨桿的數量和間距時，不僅要考慮總的抗拔力，還要考慮錨桿與錨桿之間的相互影響。間距太小不僅會影響成品錨桿的質量，而且也會出現多個錨桿的錨固效率比單個錨桿的錨固效率低的情況。4)應該長期觀察建筑物的上浮量，由于地下水位不斷變化，因此基礎結構受外部環境的影響很大，該項檢測可與建筑物的沉降觀測同時進行。5)采取二次壓漿工藝：錨桿鉆孔工序完成后，隨即進行清孔，經質量驗收達到成孔質量要求后即可下放錨桿。

5 結 語

抗浮錨桿具有良好的抗拔承載能力，通過與地下室底板結合使用，主要針對地下工程或基礎工程承載力滿足要求而抗浮不滿足要求的情況下使用，目的是提高建筑物的抗浮作用。該項目的施工經驗表明，將抗浮錨桿應用于基礎結構抗浮不僅是可行的，而且是可靠的。首先，抗浮錨桿布置非常靈活，結構簡單，無環境污染，無施工噪音。其次，抗浮錨桿具有較高的抗拔承載力和良好的抗浮效果，施工后的基礎承載力可以滿足要求。最后，針對抗浮錨桿在施工過程中面臨的施工問題與困難，提出相應的建議措施，希望為類似抗浮錨桿施工工程提供建議與參考。