富水卵石地層全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿施工關(guān)鍵技術(shù)

成都平原及周邊西區(qū)地層常為深厚的砂卵石、地下水豐富、地下水位高，地下室抗浮問題愈來愈凸顯，抗浮措施廣泛采用全長(zhǎng)粘結(jié)錨固拉力型非預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿。近年來由于極端天氣降雨的增多，即使設(shè)置了該類型抗浮錨桿的地下室，還遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)工作年限50年，仍然出現(xiàn)了不同程度抗浮失效、結(jié)構(gòu)損壞和滲水等情形，影響地下室的正常使用。究其原因，除了勘察、設(shè)計(jì)上的不足，該類型抗浮錨桿施工過程中對(duì)原材料質(zhì)量控制、施工工藝質(zhì)量控制、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)未做到足夠嚴(yán)格、合理與重視。本項(xiàng)目在地下室裙樓抗浮錨桿施工過程中，對(duì)富水卵石地層全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿施工的整個(gè)施工工藝環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，以解決上述技術(shù)難題，保證抗浮錨桿的施工質(zhì)量，確保其在設(shè)計(jì)工作年限內(nèi)可靠、有效、持久地發(fā)揮抗浮作用。

砂卵石； 全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿； 管井降水； 基本試驗(yàn)； 鋼套管； 礫石； 壓力注漿； 驗(yàn)收試驗(yàn)

TU46A

施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)

［定稿日期］2023-05-26

［作者簡(jiǎn)介］李萬春（1984—），男，碩士，工程師，主要從事建筑和市政工程EPC項(xiàng)目技術(shù)與管理工作。

1" 工程概況

蒲江智能制造產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目（第二次）F+EPC總承包標(biāo)段位于四川省成都市蒲江縣工業(yè)大道上段，總建筑面積為132 307.81 m2，共12棟單體，1號(hào)樓為倒班房（職工宿舍和食堂），2號(hào)樓為綜合樓（辦公），3～12號(hào)樓為丙類廠房。

場(chǎng)地地貌單元屬成都平原岷江水系I級(jí)階地，場(chǎng)地地下水主要為賦存于淺表填土中的上層滯水和賦存于砂卵石中的孔隙潛水。場(chǎng)地內(nèi)砂卵石層中的孔隙潛水與周圍環(huán)境水體徑流強(qiáng)烈，互為補(bǔ)排。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，場(chǎng)地潛水地下水位年變化幅度為 1 m左右，其中 12月、1月、2月為枯水期，7月、8月、9月為豐水期。場(chǎng)地砂卵石層為強(qiáng)透水層，建議含水層滲透系數(shù)k=25 m/d。

1號(hào)和2號(hào)樓地下室（一層）建筑面積11 489.57 m2，地上5層，建筑高度22.05 m。地下室抗浮設(shè)防設(shè)計(jì)水位對(duì)應(yīng)的絕對(duì)高程為496.40 m，合工程標(biāo)高±0.0 m，抗水板厚400 mm，板底相對(duì)標(biāo)高-6.3 m，抗浮錨桿抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值Fk=22 kN/m2。地下水對(duì)鋼筋和混凝土具微腐蝕性，抗浮錨桿防腐等級(jí)III級(jí)。抗浮錨桿設(shè)計(jì)工作年限50年。

主樓外共布置全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿1 693根，錨桿間距2.0 m×2.0 m均勻布置。孔內(nèi)置2根HRB400 d=25 mm螺紋鋼筋，錨固體直徑150 mm，錨固段長(zhǎng)度8.0 m，上部0.7 m作為構(gòu)造段，鋼筋長(zhǎng)度9.0 m，錨桿焊接HPB300 d=8@2000 mm的定位架，錨桿頂部預(yù)留1.0 m彎錨與基礎(chǔ)和抗水板相連接。孔內(nèi)填筑粒徑5～20 mm礫石，孔內(nèi)注水灰比0.45～0.5的純水泥漿，水泥采用P.O 42.5R配置，水泥漿體和水泥結(jié)石錨固體抗壓強(qiáng)度不低于30 MPa，單根抗浮錨桿抗拔承載力特征值為120 kN，抗浮錨桿構(gòu)造詳見圖1。

2" 施工工藝

2.1" 工藝流程

管井降水—基本試驗(yàn)—放線定孔位—鉆孔和清孔—錨桿制作和安放—孔內(nèi)填礫石—拔鋼套管—漿液制備和注漿—驗(yàn)收試驗(yàn)。

羅德彬等［1］研究表明，卵石地層抗浮錨桿施工只能采用先下錨桿，再下礫石，最后拔鋼套管的施工工藝順序。

2.2" 管井降水

地下室基坑采用管井降水，基坑周邊井深17.5 m，基坑內(nèi)增設(shè)的井深10 m，井間距約20 m，如圖2所示，要求將地下水位降至抗浮錨桿底部0.5 m以下。在所有抗浮錨桿施工完成前基坑內(nèi)部降水管井不得停止降水。

降水管井構(gòu)造：成孔直徑600 mm，采用鋼筋混凝土管，管內(nèi)徑300 mm，每節(jié)2.5 m；降水井上部5 m為井壁管，5 m之下均為濾水管（纏絲管），濾水管外包1～2層紗布，以嚴(yán)格控制出砂量；井管外側(cè)圍填粒徑8～15 mm規(guī)格礫石，填礫厚度約120 mm，井內(nèi)安放QJ型潛水泵抽水，如圖2所示。

2.3" 基本試驗(yàn)

正式施工前選做3根抗浮錨桿進(jìn)行基本試驗(yàn)［2-6］，試驗(yàn)點(diǎn)位由建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、檢測(cè)等單位按規(guī)范要求共同確定，選取原則為土質(zhì)最不利地段處。設(shè)計(jì)要求基本試驗(yàn)的設(shè)最大試驗(yàn)荷載為240 kN，不宜超過錨桿桿體屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍，水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后進(jìn)行。基本試驗(yàn)情況：①實(shí)際的極限抗拔承載力為250 kN;②地層情況、地下水控制與勘察設(shè)計(jì)相符;③成孔質(zhì)量（150 mm、深度8.3 m），清孔質(zhì)量；錨桿制作質(zhì)量；礫石填筑質(zhì)量；水泥漿液配合比（考慮孔內(nèi)濕潤(rùn)，水泥漿液施工水灰比確定為0.45，比設(shè)計(jì)水灰比降低0.05），水泥漿拌合質(zhì)量，水泥漿體體強(qiáng)度達(dá)到30 MPa；多次反復(fù)注漿壓力和飽滿度等滿足設(shè)計(jì)要求;④單孔實(shí)際注漿量平均值約150.0 L，折合單位水泥用量40.2 kg/m（因?yàn)榭變?nèi)礫石所占體積需扣除，砂卵石地層存在縫隙漿液滲漏增加注漿量，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確計(jì)算理論注漿量，必須通過基本試驗(yàn)取得飽滿注漿量參數(shù)［7］。不考慮礫石體積計(jì)算的單孔理論注漿量為146.7 L）。

基本試驗(yàn)經(jīng)各方共同確認(rèn)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，可正式進(jìn)行施工。

2.4" 鉆孔和清孔

基坑開挖至基底持力層標(biāo)高，放出錨桿孔定位點(diǎn)。采用HM90S型履帶式錨桿鉆機(jī)以高壓空氣（螺桿式空壓機(jī)LUY238D-1供氣）驅(qū)動(dòng)偏心潛孔錘鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度8.3 m，保證錨桿進(jìn)入稍密、中密及密實(shí)卵石層8.0 m以上，上部0.7 m作為構(gòu)造段，孔底預(yù)留0.3 m深的沉砂段。鉆孔垂直度應(yīng)不超過2%。

施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)李萬春， 李恩磊： 富水卵石地層全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿施工關(guān)鍵技術(shù)

為防止在局部不穩(wěn)定的軟土、粉土、砂土等夾層中鉆孔塌孔和孔頂?shù)粼肟變?nèi)，鉆孔過程中采用鋼套管護(hù)壁鉆進(jìn)。清孔采用高壓空氣將孔底碎屑、積水吹出。

2.5" 錨桿制作和安放

錨桿是由2根HRB400E d=25 mm鋼筋構(gòu)成，鋼筋9 m長(zhǎng)，上部預(yù)留1 m與基礎(chǔ)和抗水板彎錨連接，鋼筋之間采用48 mm短鋼管焊接，間距2 m，鋼管內(nèi)穿入1根DN20的PE注漿管，兩端用細(xì)鐵絲與鋼筋綁扎在一起。沿錨桿每2 m焊接一對(duì)HPB3008 mm弧形鋼筋居中定位架，鋼筋錨桿定位居中，錨桿鋼筋保護(hù)層厚度不小于25 mm［3-5］，如圖3所示。

采用錨桿鉆機(jī)吊放錨桿鋼筋入鋼套管孔內(nèi)，安放到設(shè)計(jì)深度并臨時(shí)固定，安放時(shí)應(yīng)順直入孔，防止扭壓、彎曲、過大變形和損傷，并對(duì)錨桿進(jìn)行編號(hào)標(biāo)識(shí)，如圖4所示。

2.6" 孔內(nèi)填礫石

向孔內(nèi)分層填筑粒徑5～20 mm規(guī)格碎礫石，每次填高不能超過500 mm，填礫石操作應(yīng)做到量少多次。將倒置的沖擊器和導(dǎo)管連接在一起，沖擊器另一端和鉆機(jī)動(dòng)力頭連接，邊沖擊邊起拔導(dǎo)管。

礫石與水泥漿形成的錨固體可增加全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿與土層之間的摩阻力、強(qiáng)度與耐久性。碎礫石料應(yīng)采用微風(fēng)化高強(qiáng)度的巖石破碎而成，其強(qiáng)度和壓碎值應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)混凝土指標(biāo)，堅(jiān)固性指標(biāo)不應(yīng)大于12%，含泥量不應(yīng)大于3%。

2.7" 漿液制備和注漿

注漿材料采用純水泥漿，采用P.O 42.5R普通硅酸鹽早強(qiáng)水泥配置，設(shè)計(jì)水灰比0.45～0.5，考慮到孔內(nèi)濕潤(rùn)，施工配合比采用0.45。

需保證水泥漿體和水泥結(jié)石錨固體（類似細(xì)石混凝土）抗壓強(qiáng)度達(dá)到30 MPa，其抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)留置試件，并應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。水泥漿體強(qiáng)度試塊留置要求［5］：每組試塊的數(shù)量不應(yīng)少于6件，尺寸70.7 mm的立方體試塊；單日施工的注漿的錨桿數(shù)量不足30根時(shí)，每天不應(yīng)少于一組；單日施工的注漿的錨桿數(shù)量超過30根時(shí)，每累計(jì)30根不應(yīng)少于一組。水泥結(jié)石錨固體強(qiáng)度試塊留置要求［3］：每300根錨桿應(yīng)留取1組試件，不足300根的按300根考慮，每組試件應(yīng)留取3個(gè)，尺寸150 mm的立方體試塊。

制漿設(shè)備采用NJ12009水泥漿攪拌機(jī)，有效容積1 200 L；注漿液應(yīng)隨攪隨用，停放時(shí)間不得超過漿液的初凝時(shí)間；采用3SNS130/20高壓注漿泵，使用前應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，管道接頭應(yīng)連接牢固、密封。每工作班完成的水下作業(yè)錨桿應(yīng)在24 h內(nèi)完成注漿［3］。

注漿采用多次反復(fù)壓力注漿，初次注漿應(yīng)孔口溢出一定量的純漿液后，且注漿量符合基本試驗(yàn)要求，注漿壓力不小于1.0 MPa，可停止注漿；多次反復(fù)注漿應(yīng)在一次注漿4 h后（初凝前）進(jìn)行，注漿壓力不小于1.5 MPa，且穩(wěn)壓5 min［4］。注漿體凝結(jié)后不得碰撞桿體。

全部錨桿完成后對(duì)注漿量統(tǒng)計(jì)，單孔實(shí)際注漿量平均值約153.1 L，折合單位水泥用量41.0 kg/m，由于地層的不均勻，采用多次反復(fù)注漿，注漿次數(shù)增多水泥漿損耗加大，導(dǎo)致注漿量和水泥用量稍有增加。

2.8" 驗(yàn)收試驗(yàn)

錨桿抗拔驗(yàn)收試驗(yàn)［2-6］的數(shù)量抽取總根數(shù)的5%且不少于5根；試驗(yàn)點(diǎn)位由建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、檢測(cè)等相關(guān)單位按規(guī)范要求共同確定，選取原則：隨機(jī)、均勻選擇，其應(yīng)選擇在地質(zhì)條件變化較大、較差和出現(xiàn)異常地段部位。

永久性抗浮錨桿的驗(yàn)收荷載應(yīng)取設(shè)計(jì)要求的錨桿抗拔承載力特征值的2倍，驗(yàn)收試驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求的最大試驗(yàn)荷載為240 kN，實(shí)際最大試驗(yàn)荷載為250 kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

3" 質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿的質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合表1［2-4］的規(guī)定。主控項(xiàng)目的質(zhì)量經(jīng)抽樣檢驗(yàn)均應(yīng)合格，一般項(xiàng)目的質(zhì)量經(jīng)抽樣檢驗(yàn)合格點(diǎn)率不應(yīng)低于80%。

4" 建議

（1）富水卵石地層地下水豐富，所采用的純水泥漿注漿工藝可摻加早強(qiáng)劑，以降低地下水對(duì)對(duì)注漿錨固體質(zhì)量的影響，但需征得設(shè)計(jì)單位同意。

（2）抗浮錨桿定位架宜采用成品硬質(zhì)塑料制作［5］，取代鋼筋定位架，以滿足永久性抗浮錨桿的耐久性要求。

（3）富水卵石地層抗浮錨桿施工技術(shù)，可采用水下細(xì)石混凝土澆筑，甚至增加后注漿工藝［7］，取代普遍采用的下礫石和注漿工藝，以提高錨桿錨固體強(qiáng)度、飽滿性、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，但需勘察、設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)單位的進(jìn)一步試驗(yàn)研究、驗(yàn)證和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

5" 結(jié)束語

本項(xiàng)目對(duì)富水卵石地層全長(zhǎng)粘結(jié)型抗浮錨桿施工關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施，施工快速、方便，施工質(zhì)量可靠，錨桿抗拔承載力較高，達(dá)到了抗浮錨桿專項(xiàng)設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求，順利推進(jìn)后續(xù)工序施工。總結(jié)出單孔最低水泥漿注漿量和單位水泥用量，供同類型工程的參考、借鑒，控制施工成本。

參考文獻(xiàn)

［1］" 羅德彬，張衛(wèi)旭，馬剛，等.成都地區(qū)卵石層抗浮錨桿的施工工藝探討［J］.施工技術(shù)，2019，46（9）：61-62.

［2］" 成都市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì).成都市建筑工程抗浮錨桿質(zhì)量管理規(guī)程：成建委〔2018〕573號(hào)［S］.成都.

［3］" 四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：DBJ51/T102-2018［S］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2019.

［4］" 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ 476-2019［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2020.

［5］" 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.建筑結(jié)構(gòu)抗浮錨桿：國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集22G815［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022.

［6］" 四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.四川省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程：DBJ51/014-2021［S］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2021.

［7］" 何開明，馬 杰，孫雁榕.成都地區(qū)抗浮錨桿的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述［J］.四川建筑科學(xué)研究，2019，45（6）：49-54.