地下室施工中無粘結預應力抗浮錨桿的應用

楊家璽

（中鐵十五局集團有限公司，上海 200000）

0 引言

隨著城市地下空間開發越來越受到重視，為建造更多的地下室及地下停車場等，建筑物的地下埋深越來越大，需考慮抗浮設計。抗浮施工關系到結構的安全性與經濟性，其重要性愈發明顯。

《建筑工程抗浮技術標準》[1]系統描述了抗浮施工的設計、施工及檢驗標準。《巖土錨桿（索）技術規程》[2]詳細講述了錨桿施工的技術規程。夏亮等[3]結合高層建筑抗浮施工設計實例，分析了抗浮方案的選擇以及受力影響。李林桑等[4]結合現代建筑地下室施工，總結了地下室防水施工要點。本文以某高層建筑地下室抗浮錨桿施工為例，分析地下室抗浮措施的選擇，闡述施工工藝，并研究施工中易出現問題及解決措施，為類似工程提供參考。

無粘結預應力抗浮錨桿是通過在錨桿底部設置承載體，錨桿頂部在地下室底板上張拉鎖定，采用無粘結預應力鋼絞線（或鋼筋）將所受到的外力轉化為承載體壓力，作用于注漿體上，通過注漿體與周邊巖體、土體的摩擦力將應力傳遞至周邊穩定土體中，從而達到抗浮的目的。本文以某工程地下室抗浮錨桿的施工實例分析，研究探討無粘結預應力抗浮錨桿在地下室工程中的施工應用以及問題分析：

1 工程概況

本工程擬建物由3 幢17 層高層住宅樓及2 層的社區配套裙樓，1 幢6 層的社區服務中心，67 幢3 層住宅樓組成，其中高層住宅、裙樓及8 幢三層住宅樓下有一層整體式地下車庫，抗浮等級為甲級。根據場地水文地質并結合地形地貌、地下水位埋深、年變化幅值、補給及排水條件、場地平整地面高程等情況，應進行抗浮設計，并將設計室外地坪高程作為抗浮設防水位。

2 抗浮措施的選用

目前常用的抗浮治理措施有排水限壓法、泄水降壓法、隔水控壓法、壓重抗浮法、結構抗浮法以及錨固抗浮法幾種類型。

結合該項目進行分析，其本身為安置區工程，設計應盡量降低長期運行控制和維護管理難度。但是，排水限壓法中的排水井、抽水井、盲溝、排泄溝等工程、泄水降壓法中的壓力控制系統、隔水控壓法中的隔離系統均需長期運行控制和維護管理，且一般情況下排水限壓法與隔水控壓法宜作為其他抗浮措施的聯合措施，故不建議采用；而對比剩余的三種方法，壓重抗浮法通過增加基礎底板及結構荷載，增加填筑荷載，進行壓重配重填充等方法抵抗地下水浮力達到抗浮效果，但是它只適用于抗浮力與浮力相差較小的工程，且影響設計空間和使用功能；結構抗浮法主要通過增加底板或結構剛度，利用基坑圍護結構增加豎向抗力以及連接荷載大結構形成抗浮結構來達到抗浮效果，其適用抗浮力小且底板剛度不均勻的工程，有效范圍有限。最終，結合項目實際情況，綜合考慮技術性與經濟性對比，決定選用結構受力合理，不影響建筑功能且后期維護簡單的抗浮錨桿施工。

根據地質條件，初步確定采用抗拔錨桿為永久性錨桿，采用具有雙重防腐保護的P 型錨壓力型無粘結預應力錨桿，錨桿結構見圖1。錨桿孔d=200mm，錨桿進入中風化粉砂巖層不小于6.0m，每根錨桿采用5 束Φ13.2，fptk=1 860N/mm2 級的低松弛無粘結預應力鋼絞線，單根錨桿軸向抗拔承載力特征值 Nka=400kN，預張拉力為800kN，鎖定拉力值為440kN，最終確定以現場試驗樁結果為準。

圖1 錨桿結構大樣圖

各土層設計參數如表1 所示，抗浮錨桿設計參數如表2 所示。

表1 各土層設計參數

表2 抗浮錨桿設計參數

3 無粘結預應力抗浮錨桿施工

3.1 試驗樁

項目選取6 根無粘結預應力抗浮試驗錨桿（3 根6m 試驗錨桿，3 根7m 試驗錨桿），進行錨桿破壞性試驗，以確定錨桿的抗拔承載力特征值和相關施工技術參數。試驗過程中6m 試驗錨桿加載到接近兩倍抗拔承載力800kN 時錨桿上拔量明顯變大，直至破壞，不滿足設計抗拔承載力要求；7m 試驗錨桿加載到兩倍抗拔承載力800kN 時位移穩定，繼續加載至下一級 900kN 左右時錨桿上拔量明顯變大，直至破壞，受檢錨桿（索）合格，最終選擇本項目中預應力錨桿的有效入巖深度由≥6m修改為≥7m。

3.2 施工工藝流程

施工準備→錨孔定位編號→成孔→錨桿制作及插放→注漿→安裝止水裝置→張拉與封錨

3.3 操作過程及施工方法

（1）施工準備：現場土方開挖至抗浮錨桿施工標高并在地下室結構底板混凝土或墊層完成后進行施工。

（2）錨孔定位：根據測量控制網和錨桿布置圖定位錨桿的中心位置并做好標記。錨孔定位偏差值控制在±20mm 以內。

（3）利用潛孔鉆機干成孔：利用鉆桿和沖錘的旋轉和沖擊成孔。錨桿成孔直徑應不小于200mm，鉆孔深度超過錨桿設計長度，且不大于設計長度500mm；

（4）錨桿制作及插放：錨桿按設計尺寸及要求下料，每根無粘結鋼絞線偏差值控制在50mm 以內，張拉端操作長度不小于1 000mm。錨桿安裝時，確保預應力錨桿不扭曲變形，桿體居中插放于鉆孔內。

（5）注漿：要求采用二次高壓注漿施工工藝，注漿壓力值不低于2.0MPa，砂漿用砂經不大于2mm，攪拌時間不低于1min 并應隨用隨攪，第一次水泥砂漿實施灌注時，注漿壓力無需過大，控制在0.5MPa 左右。灌注時待孔口溢出，即可停止灌漿，約4～8h 漿體在終凝前應進行二次注漿，二次注漿的劈開壓力不宜低于2.5MPa，灌滿為止。

（6）張拉與封錨：底板鋼筋綁扎完成后，逐根安裝止水環裝置，安放金屬波紋管并在止水環內注入漿體材料，安放固定沉降式錨墊板，在澆筑混凝土時要采取措施，防止混凝土注入錨墊板內。同時應注意在底板混凝土強度達到設計強度后，方可進行張拉。

4 抗浮錨桿施工中容易出現的問題及解決措施

4.1 施工中易出現問題

（1）設計初定參數實施后無法滿足設計抗浮承載力要求，導致實際實施時抗浮力不滿足要求，產生結構破壞。

（2）孔壁粘結性能不足，導致實際抗拔承載力無法到達設計要求。

（3）錨桿防水防腐不到位，導致的錨桿銹蝕，耐久性下降，甚至結構破壞的問題。

（4）錨桿制作安裝不規范，安插不對中，影響整體抗浮質量。

（5）張拉不到位導致預應力不滿足設計條件，封錨質量問題導致的抗浮結構的防腐及耐久性下降問題。

（6）張拉時導致的混凝土結構破壞問題。

4.2 對應問題的解決措施

（1）嚴格按照《建筑工程抗浮技術標準》進行抗拔靜荷載試驗，確定最終設計參數。如本項目通過試驗樁試驗，將入巖深度由6m 調整至7m，調整后可滿足設計抗浮要求。

（2）一方面嚴禁水鉆，以確保孔壁的粘結性能；另一方面，鉆孔時利用風管向孔內吹入壓縮空氣，將鉆孔產生的粉塵吹出孔外，并在鉆孔完成進行清孔時加大壓縮空氣的吹入量，將孔內的粉塵吹干凈，直至洞口返出的風手感無塵為止，避免粉塵影響砂漿與巖體的粘結強度。

（3）錨桿防水防腐方面。一方面，采用鋼絞線作為預應力錨桿，防腐極為重要，應在鋼絞線套管內嚴密充滿專用防腐油脂，并使防腐油脂滯留管中，避免出現因油脂不足或流失導致的鋼絞線銹蝕問題；另一方面要保證錨桿防水措施到位，包括在過渡管和基礎底板連接處增加遇水膨脹止水圈，在止水鋼板處黏貼膨脹止水條，預應力鋼絞線張拉后對錨頭和錨桿自由段補漿充分填滿空隙，阻斷滲水通道。

（4）錨桿制作及安裝時，應預先在錨桿墊層以上處剝除PE 外套，清除油脂，并設置套管，注入防水防滲膠水，使膠水在套管中段位置，然后對鋼絞線進行擠壓，使鋼絞線露出擠壓錨，露出長度控制在1～5mm，然后套固定端墊板，組裝鋼結構承載體，每隔1 500mm 安裝一塊隔離架對中，用綁扎固定，確保安插時錨桿對中。

（5）采用應力控制方法張拉，并以伸長值進行校核。張拉控制應力設定為設計鎖定值的110%。伸長值偏差控制在±6%范圍內，并做好張拉記錄。張拉時避免局部區域集中張拉，并禁止對千斤頂及其他設備和錨夾具造成擾動。錨桿張拉結束后做好封端工作，進行錨固端波紋管補漿并將張拉端及其周圍清理干凈，刷兩道防水劑，凹槽處用C40 膨脹混凝土填充封閉，頂面設置12@200mm×200mm 鋼筋網片。封錨端結構如圖2 所示。

圖2 封錨端結構

（6）加強底板混凝土養護，適當推遲預應力錨桿張拉時間，待底板或墊層達到設計強度時，再進行張拉，避免張拉造成底板開裂或變形。

5 結論

由于近年來城市高大建筑地下工程的實施和城市地下空間等的大規模建設，基礎抗浮在施工中的運用越來越多對比其他抗浮措施，非粘結預應力錨桿經項目實際驗證，經濟性好，抗拔性能良好，滿足設計及施工要求，更利于在相關項目使用，其研究發展可為類似工程提供參考依據。