光大銀行佛山分行地下室高壓噴射擴大頭錨桿施工技術(shù)

宋文均

摘 要：本文對高壓噴射擴大頭錨桿在地下室基礎(chǔ)的施工作業(yè)流程進行了闡述分析，并結(jié)合了中國光大銀行佛山分行工程實踐，闡述地下室基礎(chǔ)的施工過程中高壓噴射擴大頭錨桿施工技術(shù)，作為同類工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓噴射擴大頭錨桿;地下室基礎(chǔ);施工技術(shù)

一、概述

高壓噴射擴大頭錨桿是采用高壓流體在錨孔底部按設(shè)計長度對土體進行噴射砌割擴孔并灌注水泥漿或水泥砂漿，形成直徑較大的圓柱狀注漿體的錨桿。在地下室作業(yè)施工，設(shè)計單位會考慮到地下水對建筑物到來的不利負面影響，也會用采用抗浮錨桿，設(shè)置于建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)底部以抵抗地下水對建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)上浮力。而高壓噴射擴大頭錨桿施工形式可作為地下室抗浮錨桿，卻與傳統(tǒng)的普通抗浮錨桿存在施工區(qū)別。由于普通的錨桿為摩擦性錨桿，施工過程中錨固體與孔壁之間將存在一層的泥皮膜，降低了錨固體的摩阻力，錨桿抗拔力也相應(yīng)減少，而擴大頭錨桿則為端壓摩擦型錨桿，利用高壓噴射擴孔工藝對孔壁進行加糙作用，改變了錨固體的受力狀態(tài)使錨固力增大，從而提高它的抗拔力。而改變錨固體的受力狀態(tài)，提高抗拔力，則是高壓噴射擴大頭錨桿在施工作業(yè)流程中的目的，而施工技術(shù)要求為高壓噴射擴大頭錨桿的抗拔力提供保障。

二、工程與地質(zhì)概況

中國光大銀行佛山分行工程（以下稱本工程）地下室基礎(chǔ)抗浮錨桿采用高壓噴射擴大頭錨桿，錨桿設(shè)計數(shù)量共計152根，總工程量為2280m，主樓采用筏板基礎(chǔ)、裙樓及純地下室采用天然獨立基礎(chǔ)，而抗浮錨桿設(shè)計在裙樓獨立基礎(chǔ)位置，獨立基礎(chǔ)面積約450m2，抗浮錨桿在獨立基礎(chǔ)范圍內(nèi)均勻?qū)ΨQ分布。錨桿的施工標高及有效長度從基礎(chǔ)持力層開始。根據(jù)廣東佛山地質(zhì)工程勘察院提供的中國光大銀行佛山分行辦公樓巖土工程勘察報告，場地地下抗浮水位絕對標高為1.85m，基礎(chǔ)持力層為全風(fēng)化巖層。

三、錨桿設(shè)計要求

錨桿設(shè)計抗拔力450KN，設(shè)計有效長度為15m，其中擴大頭長度9m，鉆孔直徑0.15m，擴大頭直徑0.5m。則錨桿進入土層為全風(fēng)化巖層或強風(fēng)化巖層以下。擴大頭錨桿類型：桿體鋼筋1Φ36PSB930，L1段（普通錨固段）6m，孔徑150mm，L2段（擴大頭錨固段）9m，擴孔孔徑500mm，抗拔力設(shè)計值為450KN。錨桿固定承載體定位器采用Φ120型增強工程塑料承載體，與桿體采用螺紋連其接。外露錨桿端頭斜拉鋼筋（簡稱錨筋）綁扎于基礎(chǔ)主筋上，錨板固定于斜拉筋和基礎(chǔ)混凝土內(nèi)，采用與Φ36錨筋桿體配套錨板，錨具，錨桿體采用1Φ36（PSB930）鋼筋抗拉強度設(shè)計值930N/m。

四、施工技術(shù)

（一）施工工藝流程（圖1）

（二）施工現(xiàn)場準備、場地放樣、作業(yè)人員技術(shù)性交底

對場地的坐標控制點進行施工前校驗，并根據(jù)錨桿孔的分布情況適當加密控制點，并對施工場地無關(guān)機械設(shè)備、材料進行清理。要根據(jù)錨桿施工作業(yè)規(guī)模及圖紙設(shè)計的要求對所有錨桿孔進行編號，目的是使經(jīng)過編號的孔能夠結(jié)合已知坐標點和圖紙作為計算根據(jù)，計算出各個孔的孔位坐標，利用全站儀進行正規(guī)孔位放樣工作。而在定位放樣的同時，同步測出孔位的地面高程，為鉆孔深度提供指導(dǎo)依據(jù)。施工前熟悉設(shè)計圖紙求，針對錨桿施工過程中的關(guān)鍵點、難點、質(zhì)量和安全方面的要求以及操作工藝流程、相關(guān)注意事項等對班組長及操作工人進行全面的技術(shù)和安全交底，在各項施工環(huán)節(jié)落實執(zhí)行。

（三）桿體制作

高壓噴射擴大頭錨桿桿體原材料可采用鋼絞線或高強度的鋼筋錨桿，本工程按設(shè)計要求錨桿體采用Φ36（PSB930）高強度預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。桿體原材料使用前，清除表面錨桿有害物質(zhì)，鋼筋（或鋼絞線、鋼絲）應(yīng)采用切割及切斷，不允許采用電弧進行切割。加工成型的錨桿桿體在運輸和安放時，應(yīng)避免各種損傷和表面受污染。鋼筋桿體使用前應(yīng)保持平直、除銹，普通螺紋鋼筋接長可采用焊接、機械連接或?qū)Ｓ眠B接器，單采用焊接時，焊接長度不小于5倍鋼筋直徑。當桿體未高強度預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋時嚴禁進行任何電焊操作，而本工程采用高強度預(yù)應(yīng)力的螺紋鋼筋必須采用專用的套筒連接器。在桿體軸線方向每隔1m～2m設(shè)置一個桿體定位器，錨桿固定承載體定位器采用Φ120型增強工程塑料承載體，與桿體采用螺紋連其接，隨后安裝注漿管（dn25）與桿體綁扎牢固，而綁扎材料不宜采用鍍鋅材料。錨制作成型后，宜放置在環(huán)境干燥、清潔的場所，采取措施避免桿體受和表面污染，在使用前嚴格檢查。（圖2）

（四）防腐

本工程錨桿錨頭位于地下室基礎(chǔ)，則錨桿錨頭至地下室底板底面以下2m范圍內(nèi)的錨桿桿體，應(yīng)采用內(nèi)充防腐油脂的套管密封保護，或采用防腐涂層保護，套管或防腐涂層應(yīng)延伸進入過濾管或底板基礎(chǔ)混凝土并應(yīng)采用水密性接縫或構(gòu)造。擴大頭注漿體針對地層介質(zhì)中腐蝕成分的分類按國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》GB50046的規(guī)定采用能抗耐地層介質(zhì)腐蝕的水泥或摻入耐腐蝕材料。錨桿錨頭防腐保護根據(jù)不同類錨桿有不同做法：（1）需調(diào)整拉力的錨桿，應(yīng)采用可調(diào)節(jié)拉力的錨具，錨具和承壓板應(yīng)采用錨具罩封閉，錨具內(nèi)應(yīng)填充防腐油脂;（2）不需要調(diào)整拉力的錨桿，錨具和承壓板可采用混凝土封閉，封閉混凝土保護層最小厚度不小于50mm，封錨混凝土與承載構(gòu)件之間應(yīng)設(shè)置錨筋或鋼筋網(wǎng)，而本工程錨桿屬第二種做法。

（五）鉆孔

在鉆孔前，根據(jù)設(shè)計圖紙，放線定出錨桿孔位，作出可靠的孔位標記。錨桿鉆孔深應(yīng)符合設(shè)計圖紙長度要求，錨桿孔在平面水平、垂直方向的孔距誤差控制在10cm以內(nèi)，鉆孔角度偏差不應(yīng)大于2°，鉆孔作業(yè)作好記錄。鉆進工藝應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察情況進行選擇，對于砂層較厚的場地，鉆孔采用泥漿護壁鉆進工藝進行施工，并在砂層特別厚的地段采取曾大注漿濃度的措施避免塌孔。在不會出現(xiàn)塌孔和涌砂流土的穩(wěn)定地層中，可采用鉆桿鉆孔工藝進行施工。對于不穩(wěn)定地層、易出現(xiàn)涌砂流土的粉土層、存在易縮頸的淤泥等軟土地層以及水平或水平小傾斜的錨桿和回轉(zhuǎn)型錨桿的情況，鉆孔則采用套管護壁鉆孔。本工程持力層和錨桿施工標高在全風(fēng)化巖土層以下，屬于穩(wěn)定地層，因此采用鉆桿鉆孔施工工藝。

（六）擴孔

本工程錨桿擴大頭段設(shè)計長度為9m，擴孔孔徑500mm。高壓噴射擴孔的施工參數(shù)根據(jù)設(shè)計圖紙擴大頭直徑要求以及場地地質(zhì)條件通過試驗確定，正式施工前應(yīng)進行試驗性施工對相關(guān)參數(shù)進行驗證，確保施工中能夠滿足設(shè)計要求。本工程錨桿擴孔的高壓噴射壓力應(yīng)大于20Mpa，取值在25～30MPa之間，噴嘴移動速度取值10～25cm/min之間，噴嘴轉(zhuǎn)速取值5～15r/min之間。用于擴孔的施工用水水宜采用自來水，當采用其他水源時，必須經(jīng)過試驗確認水源水質(zhì)對水泥漿體和桿體材料無害。拌合水的水質(zhì)應(yīng)符合《混凝土拌合用水標準》JGJ63，拌合水中酸、有機物和鹽類等對水泥漿體和桿體有害的物質(zhì)含量不得超出相關(guān)標準規(guī)定，不得影響水泥正常凝結(jié)和硬化。高壓噴射注漿的水泥，宜采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥進行水泥漿液的配制，水灰比為1.0。連接高壓注漿泵和鉆機的輸送高壓噴射液體的高壓管長度不宜大于50m，當噴射注漿管貫入錨孔中，噴嘴達到設(shè)計擴大頭位置時，即可按設(shè)計要求和試驗確定工藝參數(shù)進行高壓噴射擴孔施工。噴管應(yīng)均勻旋轉(zhuǎn)、均勻提升或下沉，由上而下或由下而上進行高壓噴射擴孔，噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于100mm。高壓噴射擴孔可采用水或水泥漿，采用水泥漿擴孔工藝時，至少上下往返擴孔兩遍，采用清水（自來水）擴孔時，最后還應(yīng)采用水泥漿擴孔一遍。而本工程采用下行清水擴孔，上行水泥漿擴孔，采用AWCG工藝（AWCG工藝為采用鉆頭鉆孔，高壓水分序噴射擴孔，高壓水泥漿噴射注漿，水泥漿置換注漿。分序擴孔提高了噴射切割土體的效率，擴孔完成之后，再采用高壓注漿進行置換，確保水泥漿能完全把擴孔內(nèi)的泥漿置換出來，保證擴大頭錨固體強度，利用注漿管進行二次注漿，在擴大頭內(nèi)進行高濃度的二次注漿。此這工藝做法一方面減少了水泥用量，另一方面可保證達到了擴孔與注漿達到設(shè)計要求。在高壓噴射擴孔過程中出現(xiàn)壓力驟然下降或上升時，應(yīng)查明原因并及時采取措施，恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。施工過程中填寫好各項監(jiān)測記錄和施工記錄情況。

（七）桿體安放

高壓噴射擴大頭錨桿擴孔完成后，應(yīng)立即提升并取出噴管并迅速將錨桿桿體安放進入錨孔，錨桿桿體應(yīng)符合設(shè)計深度要求。錨桿桿體的安放應(yīng)符合以下技術(shù)要求：①在錨桿桿體放入錨孔前，應(yīng)詳細檢查桿體的規(guī)格、長度尺寸和加工質(zhì)量，確保滿足設(shè)計要求;②安錨桿放桿體時，應(yīng)采取有效措施防止桿體扭壓和彎曲，注漿管宜隨桿體一同放入錨孔，注漿管到孔底的距離應(yīng)不大于300mm。③安放桿體時，應(yīng)采取有效措施防止防腐層受到損壞;④錨桿桿體插入孔內(nèi)的深度應(yīng)確保不小于錨桿設(shè)計長度，角度偏差不大于2°。（圖3）

（八）注漿

錨桿注漿時，注漿管的出漿口應(yīng)插入距孔底300～500mm，漿液自下而上連續(xù)灌注，且確保從孔內(nèi)順利排水、排氣。注漿設(shè)備應(yīng)有足夠的漿液生產(chǎn)和供應(yīng)能力，采用的注漿管應(yīng)能在1h內(nèi)完成單根錨桿的連續(xù)注漿。注漿完成后不得隨意敲擊桿體，也不得在桿體上懸掛重物。注漿材料采用純水泥漿，水灰比為0.45～0.5，必要時可以在孔口置細石或粗砂，注漿漿液應(yīng)充分攪拌均勻，隨拌隨用，應(yīng)采取措施嚴防石塊、雜物混入漿液，注漿漿液應(yīng)在初凝前用完。當孔口溢出漿液或排氣管停止排氣，排出的漿液與注入水泥漿液的顏色和濃度一致時，可停止注漿。高壓噴射擴大頭錨桿錨固段注漿體的抗壓強度應(yīng)大于20MPa，每30根錨桿留置不應(yīng)少于一組，每組不應(yīng)少于6個試塊，用于漿體強度檢驗。

（九）張拉、鎖定

對于采用高壓噴射擴大頭錨桿的工程，按設(shè)計要求需進行張拉和鎖定的，需滿足有關(guān)要求：（1）錨桿承載構(gòu)件的承壓面應(yīng)平整，并與錨桿軸線方向垂直;（2）錨桿張拉前對張拉設(shè)備進行標定;（3）錨桿張拉在同批次錨桿試驗合格后，且承載構(gòu)件的混凝土抗壓強度值不低于設(shè)計要求時進行;（4）錨桿正式張拉前，應(yīng)取10%～20%抗拔力特征值對錨桿張拉1次～2次，每次均應(yīng)松開錨具工具夾片調(diào)平鋼絞線后重新安裝夾片，使桿體完全平直，各部位緊密接觸;（5）錨桿應(yīng)采用符合現(xiàn)行國家標準《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T1437和設(shè)計要求的錨具。

（十）防水節(jié)點處理

在每道錨桿的桿體均設(shè)置防水加強層，防水加強層采用涂刷水泥基防水涂料、卷材防水兩道設(shè)防，其中卷材在錨桿桿體處環(huán)繞鋼筋進行熱熔包裹，卷材上卷高度從墊層向上至到地下室鋼筋混凝土筏板底部，卷材形成筒狀;卷材做完后向筒內(nèi)灌注與卷材材質(zhì)相容的防水密封膏。

（十一）工程質(zhì)量檢驗

高壓噴射擴大頭錨桿質(zhì)量保證資料，包括原材料出廠合格證、材料現(xiàn)場抽檢試驗報告、錨桿漿體強度檢驗報告、錨桿抗拔力試驗報告。其中，錨桿抗拔力試驗的數(shù)量不小于錨桿總數(shù)的5%且不少于3根，最大試驗荷載不小于錨桿抗拔力特征值2倍。當出現(xiàn)不合格錨桿時，應(yīng)增加錨桿試驗數(shù)量，數(shù)量為不合格錨桿的3倍。本項目高壓噴射擴大頭錨桿工程完成后，經(jīng)過檢測，各項指標滿足設(shè)計及規(guī)范要求。（圖4）

五、結(jié)語

隨著目前國家經(jīng)濟水平不斷提高，建筑地下空間開發(fā)規(guī)模日增，如何增大地下室對地下水的抗浮力，避免結(jié)構(gòu)遭受破壞，是當前工程地下作業(yè)設(shè)計和施工考慮的重點問題。而高壓噴射擴大頭錨桿施工技術(shù)的出現(xiàn)，能為地下空間開發(fā)和建設(shè)提供技術(shù)的保障，緣由于其比傳統(tǒng)抗浮錨桿的抗浮力性能更顯著。在此，在建筑地下室基礎(chǔ)進行高壓噴射擴大頭錨桿施工時，必須要根據(jù)設(shè)計要求和國家行業(yè)標準，熟悉掌握施工作業(yè)流程，有機結(jié)合和總結(jié)相關(guān)工程經(jīng)驗，以此不斷增強高壓噴射擴大頭錨桿在地下室施工的經(jīng)驗，提高施工技術(shù)水平，使高壓噴射擴大頭錨桿技術(shù)體系發(fā)展越加成熟。

參考文獻：

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