近海高水位“M”形巖層地質抗拔錨桿施工技術

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，北臨銀海路、南臨煙臺市政府，東西兩側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。項目處于沿海地區復雜地質，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 內施工完成。

2 技術特點及難點

2.1 技術特點

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

（2）高水位下混凝土優化為水泥漿，可大幅度節省工期。

（3）錨桿施工根據不同地質選取不同施工工藝，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，施工質量標準高，大幅降低樁頭漏水問題的出現。

2.2 技術難點

（1）深基坑工程，地質條件復雜，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，處于沿海地區復雜地質，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構，基坑面積 41 000 m2，開挖深度 12 m，施工區域涵蓋大量復雜地質，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，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，材料運輸等受限，加大施工難度。

（6）施工作業正處冬季，冬季施工錨桿成型質量控制是工程管理的重點。

（7）施工過程中錨桿加工產生大量鋼筋廢料，加重了項目運營成本。

（8）工程質量創優目標高，在非常規工期內保證工程施工質量亦是項目管理的難點。

3 關鍵技術及創新

面對復雜地質情況（“M”形），根據不同深度地質條件，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域可采用先施工錨桿后澆筑基礎墊層的施工方法，采用長螺旋鉆機成孔；在巖層較淺的施工區域采用先基礎墊層澆筑，隨后在基礎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。利用地質剖面圖使用軟件建立地質 BIM 模型，通過模型清晰直觀地對地基進行展示，同時將該地質模型與抗拔錨桿結構模型進行結合。

根據勘察點平面布置圖及勘察報告，將每個勘察點周邊范圍區域劃分為一個標準區域，并將每個錨桿逐個標號，結合利用BIM生成的錨桿模型與地質模型，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 相匹配的模數尺寸優化鋼筋下料長度，定尺加工，并根據每個區域的下料單整體進行鋼筋組合匹配優化。結合入巖深度，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,高水位環境地質情況復雜，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，減少氣孔產生，明顯提高了施工質量。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）根據現場情況劃分若干標準區域→根據勘探報告計算錨桿理論長度并編號 → 根據鋼筋原材模數匹配組合，優化鋼筋下料長度，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 → 錨桿節點處防水處理。

（2）根據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 → 澆筑基礎墊層 → 錨桿彎折處理 →錨桿端頭校圓澆筑。巖層較淺的施工區域：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第三方檢測單位現場拉拔檢測合格后，方可進行大面積施工。

（2）增加勘探點數量，結合探巖情況，確定抗拔錨桿尺寸。原設計勘探點數量為 87 個點，為更準確的確定錨桿鋼筋長度，聯動業主、設計、勘察單位增加勘探點數量，增加后為 121 個勘探點。 現場根據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，結合鋼筋模數尺寸，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）不同深度巖層地質抗拔錨桿施工方法及機械合理選用。面對復雜地質的情況下，各類型錨桿成孔設備在不同地質情況下工作效率有明顯差異。在巖層較深的區域采用先施工錨桿后澆筑基礎墊層的施工方法，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。黏土地質施工效率高，巖層施工效率低。在巖層較淺的區域采用先基礎墊層澆筑，隨后在基礎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，在巖層深度較淺區域，該類型鉆機工作效率較高。在抗拔錨桿施工區域清槽至設計標高后，澆筑墊層之前，提前把該區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墊層。

（4）抗拔錨桿鋼筋加工及機械連接管控。根據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。攪拌前由技術員根據水灰比，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%。現場杜絕使用地下水，膨脹率摻量根據外加劑廠家出具的質量比重配比報告，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，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合處，將加熱擠油與非固化結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 語

通過以上抗拔錨桿施工技術有效解決了抗拔錨桿施工過程中施工慢、廢料多的問題，采用該技術可在保證質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，有效提高項目的經濟效益，為今后類似工程的設計、施工和業主決策提供了經驗和借鑒依據。