抗浮锚杆于筏板后施工技术分析及研究

1 工程概况

湖北武汉某项目总建筑面积84?646.8?m ² ，单层面积约9?458?m ² ；地上建筑面积56?193.69?m ² ，由31层塔楼和5层裙楼组成，地上建筑嵌固于地下室顶板上，结构面高度137.70?m，建筑高度149.0?m。

基础采用筏形基础，筏形基础面标高–13.900?m，主楼筏板厚度为2.5?m，筏板底面标高–16.400?m。基坑最大开挖深度为20?m，该工程基坑面积为9?230.37?m ² ，承压水水头标高在–16.400?m，属于超大面积深基坑。地下水类型为上层滞水和孔隙承压水，场地主要土（岩）层由上至下主要为：1-素填土、2-1 粉质粘土、2-2粉质粘土、3-1粘土、3-2粘土夹碎石、3-3粘土。3-3为天然地基持力层。

2??抗浮锚杆概述及施工要点

2.1??锚杆设计参数

本工程锚杆设计为永久抗浮锚杆，设计使用年限为50年，施工时锚杆伸至基础顶面再水平弯折，锚杆总计951根，总锚固长度不小于40? d ，锚杆验收符合规范CECS22：2005《岩土锚杆（索）技术规程》要求。岩石锚杆抗拔试验参照GB?50007—2011《建筑地基基础设计规范》附录M执行。

地下室抗浮锚杆长22?m，钢筋在岩土中锚固长度不小于40? d ，锚杆注浆体设计强度为M30，采用微膨胀水泥浆作为浆体，每米灌浆量不少于100?kg。锚孔注浆压力约0.5?MPa，锚杆灌浆材料要求见表1，锚杆大样如图1所示，隔离支架如图2所示。

表1??抗浮锚杆灌浆材料性能

   

   

图1??锚杆大样

   

图2??隔离支架示意

锚杆主体钢筋直径为22?mm，锚杆按照设计要求进行弯曲，弯曲成型后进行防腐、防锈处理。

2.2??锚杆原材料要求

严格把关原材料质量，锚杆钢筋使用前进行严格除锈、除油，涂抹环氧树脂防锈漆不少于2遍，钢筋接长采用机械连接，并且相互错开，对工程项目材料型号、规格进行测算，拟投入抗浮锚杆主要材料见表2。

表2??主要材料

   

2.3??锚杆施工机械设备选择

抗浮锚杆长达22?m，锚杆桩机选择潜孔钻机成孔，潜孔钻机重量较轻，转运较方便，施工效率高，施工人员操作潜孔钻机较轻松且劳动强度低，钻机选用徐工XMZ160，锚杆钻机参数配置见表3。

表3??锚杆钻机参数

   

2.4??锚杆施工要求

锚杆钻孔时不能扰动周围土层，锚杆水平方向孔距误差不大于100?mm，锚杆钻头直径不小于3?mm，安放锚杆前，将孔内的土屑、碎石和杂质处理干净，清孔至孔中流出清水停止，本项目注浆为二次注浆，在第一次注浆完成4?h后再进行第二次注浆。正式施工之前做6根试验锚杆，施工完成后取锚杆总数的5?%，且不小于5根进行抗拉验收试验。 

根据设计图纸及地勘分析，底板坐落于3-3碎石混粘土，锚杆施工要穿过3-4碎石混粘土层、5-2中风化泥质粉砂岩层，地层土密实，地层中存在碎石，锚杆施工时需要深入中风化岩层，如果采用传统钻机，会严重影响工期，从项目工期、文明及绿色施工角度出发，本项目锚杆施工采用全套管湿作业施工。

3??施工工艺及操作要点

3.1??工艺原理

地下室基础垫层浇筑完毕后，通过测量放线确定锚杆桩位置，并做好标记，绑扎筏板钢筋时，在之前做出标记位置预留30?cm×30?cm孔洞，而后使用垂直运输设备将内径为30?cm×30?cm的方钢管吊至预定部位安装，方钢管周围底板钢筋按洞口补强处理，设置加强筋，并与底板钢筋焊接牢固，底板混凝土浇筑完毕后施工锚杆桩，桩体端头部位使用高强螺栓固定，并在钢垫板下设置一圈橡胶止水条，锚杆端部上用3?mm钢板做扣帽与钢垫板密闭焊接，其周边200?mm范围内用聚氨酯灌浆料灌实。

3.2??施工工艺流程

预埋方套筒制作→套筒预埋吊装及加固→底板钢筋绑扎及混凝土浇筑→抗浮锚杆桩施工→桩头固定及预留洞口封堵。

3.3??操作要点

3.3.1??预埋方套筒制作

钢套筒拼接采用双面满焊，止水钢板间距严格按照图纸要求施工，检查焊缝表面是否有裂缝及烧穿等缺陷，止水钢板与方钢管之间的焊接采用双面满焊。

3.3.2??钢套筒预埋吊装及加固

底板钢筋绑扎完毕后，采用双面满焊焊接钢筋与止水钢板接触部位，焊接长度不小于5? d ，钢管周围用被洞口截断1/2钢筋面积的加强筋补强，同时在钢管与底板钢筋之间焊接3根固定钢筋，避免在混凝土浇筑过程中产生偏移。预埋方管套筒由工厂批量化生产，套筒上3道止水钢板采用厚12?mm，宽200?mm和350?mm两种规格，沿套筒周边进行双面满焊，其数量由锚杆桩数量确定。套筒制作阶段所需材料设备见表4。

表4??套筒制作设备

   

3.3.3??地下室底板混凝土浇筑

底板混凝土浇筑时设置专职人员对混凝土浇筑全过程进行监督。由于方钢管与底板钢筋存在互相穿插，间隙较小，混凝土浇筑采用分层浇筑，浇筑时控制下料速度，防止混凝土发生离析。当表面出现浮浆或不再沉落时可停止振捣，预埋套筒顶部距底板面尚有30?cm高差，在套筒预留洞口周围支设模板或小眼钢板网隔断。

3.3.4??锚杆桩施工

锚杆内钢筋在使用之前进行除锈处理，除锈完毕后进行防锈保护，采用HRB400钢筋焊接3根主筋，焊接后钢筋应保持平顺，不应有弯曲，且支架与钢筋之间应焊接牢靠，不得出现漏焊，杆体位置应在锚杆桩中心；接头处应该错开，错开距离不小于35? d 。

（1）杆体制作。对钢筋进行除锈，并且做好防腐工作，钢筋与中间支架焊接牢固，不得出现漏焊，采用机械连接，接头错开不小于35? d 。锚杆自由端的锚固长度不小于40? d ，3根锚杆应均匀布置，夹角范围为120°±5°；杆体与杆体之间应设置定位环，定位环间距为6?m，使杆体与孔位中心对齐。

采用直径20?mm的塑料管对锚杆进行注浆，管壁厚度不小于3?mm，以防止因注浆压力发生爆管。将注浆管和锚丝捆绑在一起后放入孔中，注浆管应深入锚杆内保证注浆效果，避免设置接头。

（2）抗浮锚杆施工工艺及操作要点。

场地平整→浇筑垫层→测量放线→就位、钻孔、清孔、提钻→置入杆体→一次注浆→二次压力注浆。

1）测量放线：基坑开挖后进行锚杆施工，测量坐标点引入基坑深处时，施工人员需要对基坑底部做好围护。施工场地需要进行整平及压实处理，确保施工平台水平方向稳固牢靠，进行试桩放样并对试桩外侧设置固定点位，用红油漆进行标注，待检查使用。

放线完毕后检查桩位偏差，桩位偏差应不大于10?mm，由监理工程师确认后实施。

2）钻机成孔：对锚杆桩附近土体进行平整，并清理相关杂物，确保施工部位平整，以使钻机可以平顺施工为宜，钻机调整完毕后，对钻杆进行调整，确保钻机导杆方向垂直，使钻头与桩位中心保持在一条直线上，位置偏差不大于2?cm，垂直度误差严格控制在1?%以内，核验完毕后下放钻机进行钻孔施工。成孔速度不宜过快，需要严格控制成孔速度，速度过快会影响桩体倾斜度。桩体倾斜度应控制在1?%以内，保证锚杆孔位不发生偏斜，如果发现钻杆大浮动摇晃，应放慢钻孔进度。施工过程中若发现地质条件与地勘报告不一致，应立即通知监理与业主代表。钻头钻进要对钻头尺寸进行检查，确保钻孔孔径准确，钻孔时进行高压泵注水，充分利用泥浆及时排出钻出的钻渣。钻孔遇到碎石层钻孔困难时，换用气动潜孔锤头施工，要及时跟进套管，以防止碎石出现垮塌。当施工至桩底标高时，用空压机将孔内残余成渣吹出，拔出套管前下放锚杆体。钻孔过程中不得随意改变钻孔压力；转数控制在中等水平，当遇到松软土层时调整为低转数，当遇到基岩时调整为高转数。

3）清孔。当钻孔至设计深度后，施工人员通知监理工程师对孔洞进行检查及验收，验收合格后，采用高压泵进行注水清孔。清孔后，对孔口进行覆盖保护，避免杂物及建筑垃圾掉入孔中，然后放入杆体，采用水泥浆液进行注浆。

4）锚杆运送下放。采用塔式起重机吊运抗浮锚杆钢筋，操作要求平稳，上部空孔部分用8?mm钢筋做吊筋，以控制桩顶标高。钢筋下放时应保持方向垂直，避免钢筋在孔内变形，将钢筋稳固安装在孔内，避免锚杆体发生倾斜及偏移，下放锚杆达到设计标高后，圆环焊接在吊筋上方，然后一同穿入钢筋，注浆管位置在孔底100?mm上方，避免压浆管道阻塞。

5）压浆。选用高压专用压浆泵作为压浆机械，水泥采用P·O?42.5普通硅酸盐水泥，强度不低于32.5?MPa，按照规范要求严格控制水灰比，每米注浆量不小于100?kg。现场浆液应搅拌均匀，并且在初凝前使用完毕，套管拔出后及时注浆，确保孔壁侧面有持续压力以防塌孔，第一、二次注浆时间应间隔4?h，注浆要求为必须将桩孔注满，且浆液流出为止。按规范制作试件，每组试件以不超过30根桩为宜，进行标准养护，达到28?d龄期后送往质监站 进行检测。

（3）桩头固定及洞口封堵。锚杆桩达到龄期后，项目部组织专业检测人员对锚杆抗拔承载力进行检验试验，锚杆达到设计标准后，凿除部分注浆体至孔口下方30?cm处，对孔口部分混凝土进行凿毛处理，清除孔内杂物，用高强螺栓将桩头端部固定，端头部分设置橡胶止水垫进行防水处理，聚氨酯灌浆料灌实并涂抹防水涂料，最后采用微膨胀细石混凝土进行 封堵。

3.4??施工工艺特点

（1）预埋方钢套筒标准化程度较高，实现了构件的定型化和标准化生产，预埋方钢套筒生产效率较高，节省施工工期。

（2）预埋套筒采用垂直设备吊装，安装速度快、偏差小、精度高、牢固可靠。

（3）施工工艺流程简单，施工作业人员容易掌握，无需高级技术工人，普通工人即可进行施工。

4??经济效益及实施效果评价

将通过降水后传统锚杆施工工艺与采用后锚施工工艺的成本进行分析对比。

（1）降水后传统锚杆施工方法。一口深井的造价约2万元，根据本工程条件，计算抽取地下水量 Q _总 = 5?187.3?m ³ ，在5?d内完成需10口井，共计20万元。

（2）抗浮锚杆于筏板后施工工法。每个套筒的费用：材料费（套筒+钢板+焊条+橡胶止水条+水泥基防水涂料）+人工费（焊接+安装）=331.5元/个； 锚杆钻机进场费用2万元/台，需2台，工程费用共计79?780.00元。

经过对经济效益对比分析，有止水措施的高强螺栓固定锚头连接法的后锚施工法成本比降水后传统锚杆施工方法节约12.022万元。

通过现场施工实践证明抗浮锚杆后于筏板施工工法在施工效率、施工现场管理及成本控制方面均具有很大优越性，有效解决了地下水上涌对抗浮锚杆施工的影响，现场无湿作业，在绿色施工方面取得较大 突破。

5 结论

（1）在地下水丰富、地下水位较高地层中，当潜孔钻机穿过承压水层形成大量地下水向外涌出时，简单的防堵措施收效甚微，采用锚杆后于筏板施工方法极大地加快了施工速度，有效避免地下水上涌对抗浮锚杆施工的影响。

（2）通过后锚施工工艺与降水后传统锚杆施工工艺对比，后锚施工工艺可以有效降低施工成本，取得较大经济效益。

（3）抗浮锚杆于筏板后施工，有效克服了在地下室结构中预留孔洞后封堵等质量通病，相比使用设置井点降水的方法，该工法需要的资源极少，锚杆注浆后窜孔至降水井中风险，符合绿色施工的要求。

（4）锚杆后于筏板施工技术的人工成本明显低于降水后传统锚杆法施工，施工成本得到较好控制，创造了较好的经济效益，具有广阔的发展前景和良好的推广性。