近海高水位“M”形巖層地質(zhì)抗拔錨桿施工技術(shù)

孫凱旋，劉 壯，魏 濤，劉廣沖，王鈺博（中建八局第二建設有限公司青島分公司，山東 青島 266100）

1 工程概況

本項目位于位于煙臺市萊山區(qū)，北臨銀海路、南臨煙臺市政府，東西兩側(cè)分別為長安路和長寧路，項目為本年度煙臺市一類重點民生工程，建成后將承擔煙臺市政務服務中心功能。項目總建筑面積約 27 萬m2，其中地上建筑面積約 15萬 m2，地下建筑面積約 12 萬 m2。項目處于沿海地區(qū)復雜地質(zhì)，地下水壓力大，錨桿成孔困難。圖紙設計錨桿注漿為C35 混凝土，施工難度大，與此同時應甲方要求，7 300 根抗拔錨桿需在 30 d 內(nèi)施工完成。

2 技術(shù)特點及難點

2.1 技術(shù)特點

（1）根據(jù)巖層形狀優(yōu)化錨桿長度，且錨桿鋼筋加工長度與鋼筋原材模數(shù)匹配，無廢料產(chǎn)生，符合國家綠色施工要求。

（2）高水位下混凝土優(yōu)化為水泥漿，可大幅度節(jié)省工期。

（3）錨桿施工根據(jù)不同地質(zhì)選取不同施工工藝，選擇合適的操作機械，提高功效。

（4）樁頭防水施工工藝合理緊湊，施工質(zhì)量標準高，大幅降低樁頭漏水問題的出現(xiàn)。

2.2 技術(shù)難點

（1）深基坑工程，地質(zhì)條件復雜，基坑開挖深度 12 m，地下水位豐富，土方開挖 52 萬 m3，體量大，且開挖時四周止水帷幕未形成，帶水開挖困難。

（2）抗拔錨桿 7 300 根，處于沿海地區(qū)復雜地質(zhì)，地下水壓力大，錨桿成孔困難。圖紙設計錨桿注漿為 C 35 混凝土，施工難度大。

（3）工程處于沿海復雜地震帶，且地下工程為超長結(jié)構(gòu)，基坑面積 41 000 m2，開挖深度 12 m，施工區(qū)域涵蓋大量復雜地質(zhì)，錨桿施工體量大，難度高，施工降效嚴重。

（4）為保證本工程工期目標的順利實現(xiàn)，避免對其他工序造成影響，應建設單位要求，抗拔錨桿施工需在 30 d 內(nèi)完成，平均每日需完成 244 根抗拔錨桿的施工。

（5）位于市中心，南臨煙臺市政府，限行時段較多，材料運輸?shù)仁芟蓿哟笫┕るy度。

（6）施工作業(yè)正處冬季，冬季施工錨桿成型質(zhì)量控制是工程管理的重點。

（7）施工過程中錨桿加工產(chǎn)生大量鋼筋廢料，加重了項目運營成本。

（8）工程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)目標高，在非常規(guī)工期內(nèi)保證工程施工質(zhì)量亦是項目管理的難點。

3 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新

面對復雜地質(zhì)情況（“M”形），根據(jù)不同深度地質(zhì)條件，選取不同的施工工藝及施工機械，提高功效。即巖層較深的施工區(qū)域可采用先施工錨桿后澆筑基礎(chǔ)墊層的施工方法，采用長螺旋鉆機成孔；在巖層較淺的施工區(qū)域采用先基礎(chǔ)墊層澆筑，隨后在基礎(chǔ)墊層上施工錨桿的施工方法，采用潛孔錘鉆機成孔。該工藝施工簡單，操作靈活，很好的解決了抗拔錨桿施工慢，成孔困難的施工難題。利用地質(zhì)剖面圖使用軟件建立地質(zhì) BIM 模型，通過模型清晰直觀地對地基進行展示，同時將該地質(zhì)模型與抗拔錨桿結(jié)構(gòu)模型進行結(jié)合。

根據(jù)勘察點平面布置圖及勘察報告，將每個勘察點周邊范圍區(qū)域劃分為一個標準區(qū)域，并將每個錨桿逐個標號，結(jié)合利用BIM生成的錨桿模型與地質(zhì)模型，設定好錨桿外露鋼筋長度與原圖紙要求錨桿長度，進行錨桿鋼筋長度的分析，然后通過設計及圖紙要求計算出錨桿的理論長度，再選取9 m、12 m、13.5 m、15 m、18 m、21 m 和 24 m 等與成品鋼筋 12 m、9 m 相匹配的模數(shù)尺寸優(yōu)化鋼筋下料長度，定尺加工，并根據(jù)每個區(qū)域的下料單整體進行鋼筋組合匹配優(yōu)化。結(jié)合入巖深度，計算出實際鋼筋長度，本工程錨桿錨固段為（8）（8-2）強風化巖與（7-1）斷層碎裂帶。錨固段為（8-2）強風化巖時：實際鋼筋長度L=lae+h1+9.95 m,高水位環(huán)境地質(zhì)情況復雜，存在較高的塌孔風險，施工過程中采用空心鉆桿與注漿管連接，在鉆孔完成后，提出鉆桿的同時通過空心鉆桿向鉆孔內(nèi)灌注水泥漿，注漿過程中有鉆桿護壁，無需額外的護壁操作，水泥漿通過鉆桿直接進入鉆孔的最底部，注漿密實度更高，減少氣孔產(chǎn)生，明顯提高了施工質(zhì)量。施工過程中，水泥漿施工前進行水泥漿配合比試驗，采用容器進行計量記錄，嚴格現(xiàn)場配合比管控，保證注漿效果。

4 施工工藝流程

4.1 主要施工工藝流程

（1）根據(jù)現(xiàn)場情況劃分若干標準區(qū)域→根據(jù)勘探報告計算錨桿理論長度并編號 → 根據(jù)鋼筋原材模數(shù)匹配組合，優(yōu)化鋼筋下料長度，形成錨桿鋼筋下料圖 → 劃定施工范圍，不同地質(zhì)選取不同設備及工藝 → 錨桿成孔、鋼筋加工 → 錨桿注漿施工 → 后壓鋼筋 → 錨桿鋼筋彎折 → 錨桿節(jié)點處防水處理。

（2）根據(jù)不同深度巖層選取不同施工工藝及機械,巖層較深的施工區(qū)域：清槽至錨桿設計標高 → 長螺旋鉆機成孔 →注漿 → 后壓錨桿鋼筋 → 澆筑基礎(chǔ)墊層 → 錨桿彎折處理 →錨桿端頭校圓澆筑。巖層較淺的施工區(qū)域：清槽至墊層底標高 → 抗拔錨桿定位放點 → PVC 套管預留施工錨孔 → 澆筑基礎(chǔ)墊層 → 潛孔錘成孔 → 注漿 → 后壓錨桿鋼筋 → 錨桿彎折處理 → 錨桿端頭校圓澆筑。

4.2 施工控制要點

（1）試驗錨桿施工及檢測。在錨桿施工前，在圖紙設計錨桿周邊隨機施工 3 根錨桿，做好破壞性試驗檢測工作，試驗錨桿施工完成經(jīng)第三方檢測單位現(xiàn)場拉拔檢測合格后，方可進行大面積施工。

（2）增加勘探點數(shù)量，結(jié)合探巖情況，確定抗拔錨桿尺寸。原設計勘探點數(shù)量為 87 個點，為更準確的確定錨桿鋼筋長度，聯(lián)動業(yè)主、設計、勘察單位增加勘探點數(shù)量，增加后為 121 個勘探點。 現(xiàn)場根據(jù)勘查點探孔計算出理論計算長度，并計算出錨桿鋼筋理論長度，結(jié)合鋼筋模數(shù)尺寸，選取 9 m、12 m、13.5 m、15 m、18 m、21 m 和 24 m 定尺加工。另外注意錨桿施工過程中取出的土樣，若與探巖情況偏幅較大，需綜合考慮后，確定實際錨桿鋼筋的加工長度。

（3）不同深度巖層地質(zhì)抗拔錨桿施工方法及機械合理選用。面對復雜地質(zhì)的情況下，各類型錨桿成孔設備在不同地質(zhì)情況下工作效率有明顯差異。在巖層較深的區(qū)域采用先施工錨桿后澆筑基礎(chǔ)墊層的施工方法，采用水鉆鉆機泥漿護臂的成孔方式成孔，考慮到水鉆泥漿對基槽影響較大，預留 500 高人工清土層后清槽清理，該類型鉆機主要適用于地下的黏土、粉土、填土，中等密實以上的砂土，風化巖層。黏土地質(zhì)施工效率高，巖層施工效率低。在巖層較淺的區(qū)域采用先基礎(chǔ)墊層澆筑，隨后在基礎(chǔ)墊層上施工錨桿的施工方法，采用潛孔錘鉆機成孔，該類型鉆機主要適用于地下的適用于在卵石層、硬巖層、含水層、粘土層、流砂層。該機械適宜巖層較硬地質(zhì)，在巖層深度較淺區(qū)域，該類型鉆機工作效率較高。在抗拔錨桿施工區(qū)域清槽至設計標高后，澆筑墊層之前，提前把該區(qū)域抗拔錨桿定位放點，隨后在錨桿點位放置 PVC 管（PVC 管徑 200 mm，高度 100 mm）并用鋼筋頭固定，預留錨桿施工孔洞。PVC 管放置固定完成后施工基礎(chǔ)墊層。

（4）抗拔錨桿鋼筋加工及機械連接管控。根據(jù)錨桿鋼筋長度確認圖紙，總體部署鋼筋下料，錨桿 3 根鋼筋的接頭不得設置在同一切斷面，需互相錯位焊接安裝。

（5）水泥漿制備。錨桿注漿采用兩次高壓注漿工藝。注漿漿液水灰比分別為 0.5 ～ 0.6。攪拌前由技術(shù)員根據(jù)水灰比，測算攪拌桶每盤的用水量，并在攪拌筒上做出標記，再用磅秤計量出相應水泥量，采用先加水、后加灰的原則上料攪拌。要求水、水泥上料偏差 ≤2%。現(xiàn)場杜絕使用地下水，膨脹率摻量根據(jù)外加劑廠家出具的質(zhì)量比重配比報告，限制膨脹率 ≤0.02%。

（6）錨桿注漿。采用空心鉆桿與注漿管連接，在鉆孔完成后，提出鉆桿的同時通過空心鉆桿向鉆孔內(nèi)灌注水泥漿，注漿完成后立即下入錨桿鋼筋，不得隨意敲擊錨桿，也不得在錨桿上懸掛重物。注漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用。

（7）下入錨桿鋼筋。注漿完成后需快速下入錨桿鋼筋保證鋼筋完整進入孔內(nèi)，因鋼筋長度均在 9 m 以上且直徑為28 mm 需使用吊車吊運錨桿鋼筋，為有效控制底部 5 cm 保護層在施工過程中制作一種簡易裝置，嚴格控制外露鋼筋長度，有效的保證了底部 5 cm 的厚度。

該簡易裝置鋼筋為直徑 20 鋼筋圓環(huán)底部焊接 4 根Φ25鋼筋支腿，錨桿鋼筋外露部分在固定長度綁扎直徑為 12 mm的定位筋，下入錨桿鋼筋的同時定位筋起到作用使鋼筋無法繼續(xù)下墜，由于孔深與鋼筋長度固定，在保證外露鋼筋長度的同時有效保證了底部 5 cm 的保護層厚度。待水泥漿與錨桿鋼筋固定后取下定位筋及裝置可繼續(xù)使用。

（8）錨桿端頭的彎折措施。錨桿砂漿強度達到設計要求后，采用靜壓彎折機對錨固段鋼筋進行彎折，彎折過程中采用液壓頂機械性彎折，一次性成活，杜絕來回彎折造成砂漿擾動情況破壞錨桿。

（9）錨桿端頭防水細部處理。錨桿端頭校圓澆筑完成后，混凝土達到強度等級開始對端頭進行防水細部處理，抗拔錨桿端頭防水節(jié)點采用“三層防水處理”第一層在端頭涂刷兩邊水泥基滲透結(jié)晶防水涂料，待涂料晾干隨后施工第一道防水卷材，并在錨桿端頭涂刷非固化防水涂料，端頭卷材與非固化結(jié)合處，將加熱擠油與非固化結(jié)合隨后施工第二道防水卷材，保證抗拔錨桿樁頭的防水效果。

5 結(jié) 語

通過以上抗拔錨桿施工技術(shù)有效解決了抗拔錨桿施工過程中施工慢、廢料多的問題，采用該技術(shù)可在保證質(zhì)量安全的前提下有效地提升抗拔錨桿的施工效率，降低了原材的損耗，有效提高項目的經(jīng)濟效益，為今后類似工程的設計、施工和業(yè)主決策提供了經(jīng)驗和借鑒依據(jù)。