狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工技術分析

黃潤強

（廣州市第三建筑工程有限公司，廣東廣州 510050）

0 引言

在狹窄空間內針對中風化砂巖以及強風化砂巖裂隙承壓水環境安裝錨桿，施工難度大大增加。為保障施工質量，充分提升施工效率，理應結合工況條件規范錨桿施工流程，以期錨桿質量得到保障。對此，相關人員應積極創新施工工藝及研發安裝裝置，確保增強注漿作業后錨桿結構穩定性。

1 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工條件

在分布著風化砂巖裂隙、承壓水環境的狹窄空間進行錨桿施工，施工條件相對復雜，影響施工進度。具體抗浮錨桿施工中，錨桿成孔后，會受涌水情況制約而嚴重影響注漿質量，甚至容易在孔口封堵步驟再度因裂隙產生滲水問題。

此次研究以白云公司石馬出租車服務中心為研究主體，該工程建筑面積為280636m2，兩層地下室，基坑采用鋼筋混凝土內支撐支護方式，基坑開挖深度約8m，抗浮水位16.7m，土層以砂巖為主，地基承載力特征值550kPa，地下水位變化幅度在3～5m，巖層厚度平均3.14m。為促使該工程地下室施工內容得以落實，理應進行技術突破，針對抗浮錨桿實施優化設計和施工。

2 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿設計方法

2.1 防水構造設計

一般在狹窄空間承壓水下條件開展抗浮錨桿施工時，需要提前準備錨桿鉆機、空壓機、空壓機、排污泵以及適量錨桿等材料。該工程中具體使用了2 臺錨桿鉆機和2 臺空壓機、電焊機以及注漿機，自主研發吊裝裝置1 臺，搭配2 臺ZB1 注漿機，創造有利的施工條件，以便在鉆孔、清孔、注漿、排污作業下改善施工質量。傳統方法采用排水溝排水，然而，低水壓下注漿方式在狹窄空間內富水區下可操作性較小，故而應加強對承壓水下抗浮錨桿的優化設計。該工程中抗浮錨桿現場作業如圖1 所示。其中地下室底板（長度≥14m，直徑150mm，巖層進入深度≥3m）為永久性抗拔錨桿，并結合400kN 抗拔承載力特征值實現抗浮設計。同時針對優化后的抗浮錨桿以0.3MPa 或0.5MPa 灌注壓力添加速凝劑，實施“一次注漿+二次微壓注漿”作業。

圖1 抗浮錨桿現場作業

考慮到狹窄空間承壓水下的施工條件復雜，應當保證抗浮錨桿能具有防水性。①可以在抗浮錨桿外端設計止水鋼板，用于阻隔涌水情況下水體外滲，且該結構以半球形為主，用于起到保護作用，而且還能助力抗浮錨桿在成孔、注漿步驟獲得良好的密封條件。②需在抗浮錨桿外側使用防水材料，以鋪貼設計方式均勻分布在抗浮錨桿防水構造外表面，這是為了杜絕狹窄空間內地下水滲漏影響。③在有序鋪貼防水材料后還可在連接點間隙內摻入防水油膏等材料，確保按照全新的研發設計方案制成的抗浮錨桿體現出卓越的抗浮與防水特性[1]。抗浮錨桿具體設計結構如圖2 所示。

圖2 錨桿設計結構（單位：mm）

2.2 抗浮應力設計

在新型抗浮錨桿設計階段，還需對其進行抗浮應力測試，以便優化錨桿性能。主要是根據拉拔試驗分析結果評估抗浮應力水平。第一步是準備拉拔試驗設備（錨桿、導線、承壓平臺、油壓千斤頂、加壓系統等）；第二步是設置加載標準，以8 級有序加載方式對錨桿予以加載處理，其極限荷載為80%標準值；第三步借助傳感器（振弦式）進行拉拔數據測量，隨之整理數據后得出最終結果，判定新型抗浮錨桿在承壓水下條件下的適用性。

抗浮應力測試中需對錨桿鋼筋軸力（N）及側摩阻力（τi）予以測量。其公式如式（1）和式（2）所示。

式中：K——鋼筋計標定系數；fi——初始頻率；f0——工作頻率；Ni——i 界面下軸力；Ni+1——i+1 界面下軸力；△li——待測錨桿長度；u——轉孔周長。

對新型抗浮錨桿予以測試時，可以通過鋼筋計均衡分布獲取測定結果，并且需加強對現場抗浮錨桿的有效保護，例如，可以使用鋼絲將其按照2m 間距予以固定，或是以白膠布（寬7mm）進行防護等。經過測試后發現上述計算所得數據未高于標準值，證實實際使用時安全水平較高。在大面積施工前選出最不利施工條件下至少3 根抗浮錨桿，以800kN 荷載為測試標準，判定改造后的抗浮錨桿是否符合該工程施工規定。

3 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工技術關鍵點

3.1 創新成孔工序

傳統抗浮錨桿施工工藝是先按照既定設計孔位進行打孔，然后安裝孔位錨桿和進行注漿施工。由于存在強、中風化砂巖裂隙承壓水，錨桿成孔后出現涌水現象造成注漿質量無法得到保障。本項目創新性提出以下方法，根據地質報告先在富水區按設計孔位打一定區域的孔，讓自然涌水減少水壓和水量，并設置排水溝引至集水井抽水，待水壓、水量變小后再安裝錨桿和進行注漿。采用該施工方法能有效減少涌水風險，大大提高錨桿注漿質量。抗浮錨桿創新成孔工序現場作業如圖3所示。

3.2 合理制作錨桿結構

首先，錨桿制作的要根據其設計要求確定設計材料，一般選用螺紋鋼作為主要桿體，并選用鋼墊板作為主要安裝平臺，需要注意的是需要在鋼墊板上加裝止水器，一般選擇在距離墊層200mm 的地方進行設置安裝。其次，由于存在支撐梁，錨桿不可以進行一次性制作及安裝，研發一種能吊裝錨桿及用套筒分段接長錨桿的裝置，并且由于抗浮錨桿需要固定在建筑物底板與地基的持力層中，在進行受力時需要起到抗浮作用，因此，錨桿結構的制作中需要注意錨桿下料平直段長度不夠與起彎點位置與設計圖紙不符的問題[2]。最后，為了防止在實際應用中因為錨桿張拉導致孔口封堵產生裂隙，需要在錨頭的制作上加裝部件，避免發生滲水現象，一般選擇加裝橡膠密封板來保證構件的密封性。此外，在制作前需要對錨桿進行處理，防止在制作過程與使用過程中構件出現材料質量問題，可以使用防腐油脂對錨桿的主要部位進行除銹防腐處理，在滿足抗浮錨桿制作需求的同時，提升構件本身的使用質量。

3.3 測量放線與現場安裝

在進行抗浮錨桿現場安裝前需要進行測量放線工作，來確定錨桿的正確安裝定位以及為焊接保護層工作打好施工基礎。首先，在施工前需要利用全站儀對現場標高進行測量，根據施工設計方案與圖紙明確作業面的所有施工流程。其次，需要根據控制點與施工圖對錨桿位置進行彈線定位，并以此進行測放工作。最后根據測放數據明確所有抗浮錨桿的安裝位置，并進行實地精準放出。該工程中以先對錨桿進行明確編號，后在測量員指引下放線，并在設計圖紙指導下采用紅色油漆對孔位做好標注。根據實際錨桿安裝位置，按照施工方案要求安裝錨桿定位支架，定位支架的主要作用是保障錨桿在安裝過程中的垂直度，并且為鋼筋焊接保護層施工提供作業面，進一步穩固錨桿。在錨桿的現場安裝過程中需要利用起重機等相關設備進行吊裝，在吊裝過程中以安全作業為首要施工重點，根據指揮員的現場調度進行緩慢下放，在下放中要保持作業精準度，保證抗浮錨桿可以垂直安裝，以此類推完成所有鋼筋骨架的安裝工程。在安裝完成后需要注意孔底與桿底的位置差異，如果孔底位置較低，可能會出現錨桿向下滑落的情況，不僅影響工程質量，還會造成安全事故，因此，可以在孔口錨桿處焊接固定鋼筋來保證錨桿的穩固，如果工期較為緊張，也可采用鋼板和螺栓進行臨時固定[3]。

3.4 注漿連接與防水保護

在抗浮錨桿安裝完成后，需要對其進行注漿，幫助構件之間的相互連接。在水泥漿液的使用上，需要根據抗浮錨桿實際使用需求及施工現場環境進行相應的強度等級與添加劑的選擇，在攪拌過程中需要進行均勻拌和，并且由于是在狹窄空間承壓水下條件進行施工，水泥漿液最好隨拌隨用。根據該工程的實際情況需求，需要采用添加了速凝劑的二次注漿工藝進行施工，在進行第一次注漿施工時需要注意注漿壓力、水泥強度等參數的控制，并在注漿施工開始與二次注漿前停止注漿，利用水或其他材料對管道進行潤滑。進行二次注漿前需要注意對壓力的控制，采用微壓注漿的方法進行一次性注漿工作以滿足施工設計要求，注漿后效果如圖4 所示。而且在上述工程中還應控制好注漿時機，多按照0.5MPa 強度標準先后兩次實施注漿操作，且間隔6h。該工程中對錨桿成孔后孔洞進行注漿施工，具體按照0.45 的水灰比標準配制泥漿，注漿位置以相距錨桿成孔底部50cm 的點位予以注漿，先后兩次注漿作業環節，要求泥漿應比墊層面高50mm 左右。經過對新抗浮錨桿注漿施工細節的有效把控，為后續狹窄空間工況內錨桿施工任務給予科學指引[4]。注漿環節為保障注漿質量，還專門以硬塑料管（30mm）進行輔助注漿，并使用φ28mm 鋼筋充當支撐載體，等到錨桿置入后啟動注漿機，此時基本上能夠在較快時間內完成90%以上的注漿任務，無論是注漿速度還是注漿后成孔質量，都將符合施工要求[5]。在錨桿張拉前于錨頭處加設橡膠密封板，避免錨桿因張拉導致孔口封堵產生裂隙而出現滲水情況發生。橡膠密封板使用如圖5 所示。

圖4 注漿后現場

圖5 橡膠密封板使用

4 結語

綜上所述，狹窄空間承壓水下錨桿施工條件較為復雜且施工難度較大，所以應對錨桿成孔施工流程進行優化，從防水構造、抗浮應力兩個方面予以優化設計，并分析成孔泄壓、錨桿制作、測量放線、現場安裝、注漿連接、防水保護等要點，促使錨桿經過張拉后不會因承壓水下條件出現嚴重滲水問題，就此提高施工質量，為狹窄空間裂隙承壓水下抗浮錨桿施工項目保質高效施工給予可靠指引。