承壓富水厚砂層抗浮錨桿施工控制技術(shù)

畢研濤（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100000）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

合肥南郢項(xiàng)目工程施工區(qū)域緊鄰派河，錨桿鉆孔孔徑大、較厚砂層成孔難、灌漿質(zhì)量保證率低、工期緊。主要基礎(chǔ)為抗浮式鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力方樁基礎(chǔ)，其他部位為獨(dú)立基礎(chǔ)+抗浮錨桿，錨桿約3260 條，錨桿總長(zhǎng)8m，非擴(kuò)大段長(zhǎng)5.5m，擴(kuò)大段長(zhǎng)2.5m，桿體為PSB1080、Φ32mm 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用螺紋鋼筋，錨桿成孔為Φ 300mm 鉆孔。抗拔力特征值為250kN，鎖定值為350kN，極限值為500kN。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)地勢(shì)、揭露地層和區(qū)域地質(zhì)資料綜合判定，場(chǎng)地微地貌屬派河一級(jí)階地及河漫灘，本工程施工場(chǎng)地范圍內(nèi)地質(zhì)條件差，第一層為層厚0.6m～2.5m耕田土及垃圾土；第二層為層厚1m～2.3m粉質(zhì)黏土；第三層為層厚1.1m～3.5m 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；第四層為層厚0.5m～2.4m 黏土；第五層為厚層（6.6m～10.7m）、中密狀態(tài)、滲透系數(shù)高、透水性好、富水飽和砂層，砂層水為孔隙水，屬承壓水；第六層為層厚1.5m～5m強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)風(fēng)化巖穩(wěn)定性差，屬極軟巖，有裂隙水；第七層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，埋深較深，中風(fēng)化巖穩(wěn)定性好，是良好天然地基。

1.3 水文情況

黏土為相對(duì)隔水層，將地下水分上、下兩層滯水。上層滯水由大氣降水滲入及地表水徑流補(bǔ)給，下層滯水由地下巖土孔隙水、裂隙水補(bǔ)給。

1.4 存在地質(zhì)問題

上、下層滯水對(duì)地下室抗浮、錨桿施工均有影響，對(duì)抗浮錨桿成孔、注漿、錨固體強(qiáng)度、擴(kuò)大段摩擦效能有不同程度影響，上層滯水通過采用合理的排水措施，可有效降低或避免對(duì)地基及抗浮錨桿施工的影響，下層滯水不能通過降水解決，因此，對(duì)地下室抗浮及抗浮錨桿施工影響較大的為下層承壓滯水。

2 施工難點(diǎn)

本工程抗浮錨桿施工區(qū)緊鄰派河和已建建筑物，處于透水性好、補(bǔ)給充分砂巖地層地質(zhì)段。考慮地下水補(bǔ)給充分、降水影響鄰邊高層建筑物穩(wěn)定性，不能將地下水降至錨桿底部以下，因此，本工程施工地層流動(dòng)地下水會(huì)稀釋水泥漿漿液，配合比無法滿足設(shè)計(jì)要求，注漿后錨固體強(qiáng)度不足。

通過砂層物探預(yù)報(bào)檢測(cè)抗浮錨桿擴(kuò)大段塌孔嚴(yán)重，變徑檢測(cè)儀器無法自由張開，無法保證灌漿漿液充填于擴(kuò)大段、充分灌滿漿液。地下室平面尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地上面積，基坑開挖深度較大，地下室水位高，地層多為砂層。傳統(tǒng)砂層地質(zhì)抗浮錨桿施工工藝，泥漿護(hù)壁成孔及套管成孔施工工藝易造成塌孔且無現(xiàn)有大直徑套管成孔設(shè)備，質(zhì)量無法保障，且其施工成本較高，在效率、環(huán)保等方面也存在一些問題。

3 控制技術(shù)

為克服上述不足，采用了一種施工效率高、錨桿施工質(zhì)量好、成本低的厚砂層地質(zhì)抗浮錨桿施工工藝。

3.1 施工順序和要求

考慮鉆孔設(shè)備重量、孔內(nèi)返泥處理、泥漿池設(shè)置、墊層底部防水層施工工藝需求，抗浮錨桿在墊層施工前施工。為確保防腐質(zhì)量，錨桿、變直徑鋼筋籠等構(gòu)配件在工廠定制，防腐處理經(jīng)進(jìn)場(chǎng)核驗(yàn)合格才能拼裝使用。

3.2 工藝流程

施工準(zhǔn)備、移機(jī)就位、校正孔位、制漿、鉆至設(shè)計(jì)深度、高壓旋噴擴(kuò)孔、低壓氣體處理孔壁、成孔檢查、安放變徑鋼筋籠及灌漿管、懸吊錨桿、打開鋼筋籠、灌注摻5%水玻璃水泥漿、拔出灌漿管、懸吊間接鋼筋籠、成樁、水泥漿結(jié)石體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉、防水層及墊層完成后安裝錨固配件。

3.2.1 施工準(zhǔn)備

做好鉆孔定位、分區(qū)編號(hào)、變徑鋼筋籠打開抽驗(yàn)工作。連接高壓灌漿泵和鉆機(jī)的輸送高壓噴射液體的高壓管的長(zhǎng)度不得大于30m，降低送漿壓力損失，避免添加外加劑水泥漿液沉淀、堵管。高壓管采用鋼鞭軟管，連接處檢查合格后才能使用。錨桿緊鄰鉆機(jī)組裝，避免搬運(yùn)中機(jī)械損傷、介質(zhì)污染構(gòu)配件。配備泥漿比重計(jì)、RTK、垂球、水平及豎向靠尺、錨桿及間接鋼筋籠懸吊支架、鍍鋅鋼制送漿管、高壓灌漿泵、高速制漿機(jī)、孔斜儀。

3.2.2 鉆孔

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)報(bào)告，施工區(qū)域地層內(nèi)存在較厚承壓、富水砂層。

改進(jìn)措施：調(diào)整鉆桿直徑，用相對(duì)較粗鉆桿代替鉆孔護(hù)壁套管，提高工效。將尾部圓鉆桿改造為螺旋鉆桿，長(zhǎng)度約2.4m。采用多電機(jī)組合變速箱式動(dòng)力組，提高鉆孔設(shè)備扭矩、回轉(zhuǎn)動(dòng)力。配置37MPa高壓灌漿機(jī)，為增加擴(kuò)孔直徑、漿液擴(kuò)散半徑、提高擾動(dòng)土加固性能，提供足夠壓力。1:1水泥漿擴(kuò)孔材料調(diào)整為水灰比0.5:1，同強(qiáng)度水泥漿灌漿料擴(kuò)孔，使水泥漿滲入擾動(dòng)砂層中，起到砂層加固作用，確保砂層整體穩(wěn)定性，同時(shí)濃漿具有較好包漿性能，能快速將擴(kuò)大段砂粒、泥土置換出孔口外，提高置換工效、降低孔底沉砂率。

鉆孔采用分段回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、分段清孔的干作法工藝成孔。鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)Φ300mm鉆頭、Φ270mm螺旋鉆桿(2.4m 長(zhǎng)）、Φ230mm 圓鉆桿回轉(zhuǎn)削切軟土，螺旋鉆桿回轉(zhuǎn)擠壓力，促使軟土通過圓鉆桿與地層空隙上升，從孔口露出、人工清除。

改進(jìn)效果：鉆孔順直；鉆孔、擴(kuò)孔動(dòng)力足，效率高；無水鉆孔不軟化泥土、不侵蝕砂層，減小地層土擾動(dòng)；排渣能力強(qiáng)，渣土易收集；通過擴(kuò)孔檢測(cè)儀器檢查，擴(kuò)孔保障率高；濃漿對(duì)擾動(dòng)地層有較好加固作用；孔壁泥皮處理、孔底砂粒、泥土置換效果好、效率高；鉆孔、擴(kuò)孔工效及質(zhì)量顯著提高。

3.2.3 低壓氣體處理孔壁

增加低壓氣體處理非擴(kuò)大段孔壁泥皮工序，使孔壁粗糙，增加非擴(kuò)大段灌漿體與地層之間摩阻力。

3.2.4 成孔檢查

擴(kuò)大段成孔檢查是抗拔錨桿施工關(guān)鍵工序，擴(kuò)孔質(zhì)量直接影響錨桿錨固質(zhì)量及抗浮可靠性。通過變徑檢測(cè)儀（詳見圖1 變徑收縮檢測(cè)器）完成孔底擴(kuò)孔直徑檢測(cè)，比現(xiàn)場(chǎng)開挖量測(cè)簡(jiǎn)便、高效，比通過灌漿量計(jì)算擴(kuò)孔直徑準(zhǔn)確、直觀。

圖1 變徑收縮檢測(cè)器

3.2.5 安放變徑鋼筋籠及灌漿管

安放時(shí)采取人工配合機(jī)械緩慢下放方式，防止扭壓、旋轉(zhuǎn)錨桿體，避免限位銷拉拔繩纏繞，限位銷難以拔出，變徑鋼筋籠無法打開。錨桿體裝入孔內(nèi)的角度、方向應(yīng)豎直向下，避免扭轉(zhuǎn)、抖動(dòng)。入孔后按設(shè)計(jì)要求調(diào)整桿體上端面的水平位置、豎向高度，達(dá)到要求在孔口將抗拔錨桿體懸吊固定牢固。錨桿標(biāo)高控制不嚴(yán)產(chǎn)生后果：錨桿標(biāo)高高于設(shè)計(jì)時(shí)，錨桿錨固段長(zhǎng)度不滿足要求；錨桿標(biāo)高低于設(shè)計(jì)時(shí)，錨入混凝土長(zhǎng)度不滿足，需要對(duì)錨桿桿體接長(zhǎng)。

灌漿管隨錨桿體一同放入錨孔，灌漿管管底插入導(dǎo)向帽，通過導(dǎo)向帽（詳見圖2導(dǎo)向帽）出漿口灌漿。錨桿、灌漿管安裝、固定達(dá)標(biāo)后進(jìn)入灌漿環(huán)節(jié)。

圖2 導(dǎo)向帽

3.2.6 灌漿

為增強(qiáng)灌漿錨固體密實(shí)性、整體性，縮短水泥漿液凝固及沉淀時(shí)間，避免地下承壓水侵蝕漿液，確保錨固體強(qiáng)度，提高錨固體漿液性能，確保錨固體與錨桿握裹力，對(duì)灌漿材料進(jìn)行調(diào)整，采用摻5%水玻璃水泥漿液灌注錨桿擴(kuò)大段，其優(yōu)點(diǎn)：克服了動(dòng)水稀釋、單液水泥漿凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)且不能控制、結(jié)石率低等缺點(diǎn)，提高了水泥灌漿效果，減少錨桿漿液等強(qiáng)時(shí)間，加快施工速度，擴(kuò)大了水泥灌漿的適用性。同時(shí)，將JGJ/T282-2012《高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程》所述距離孔底一段距離灌漿調(diào)整為孔底導(dǎo)向帽灌漿，提高返砂、返泥、返水效率，實(shí)現(xiàn)均勻出漿，避免孔底砂及泥沉淀、積水。

灌漿采用孔底導(dǎo)向帽返漿法、二次灌漿工藝施工。第一次灌漿壓力不小于1MPa，從孔底開始，注至孔口返漿，一次灌漿管必須拔除：二次灌漿應(yīng)在一次灌漿結(jié)束0.5h～1h 后，用高壓灌漿泵進(jìn)行補(bǔ)灌，壓力不小于2MPa，由于漿體凝結(jié)收縮，應(yīng)在孔口處隨時(shí)補(bǔ)漿。灌漿漿液水灰比為0.4～0.5。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的配合比配制漿液，漿液應(yīng)攪拌均勻，經(jīng)過篩選方可泵送，灌漿要連續(xù)，不得中斷，并應(yīng)在初凝前用完。灌漿過程中，當(dāng)見到漿液從孔口外溢時(shí)，即可將灌漿管逐步向外拔出，直至拔出孔口，要求保證孔內(nèi)水泥漿飽滿，灌漿完成后需將錨桿頭懸吊，以確保錨桿在孔口中央位置。

灌漿管需隨錨桿體一同放于孔中，灌漿管安裝在導(dǎo)向帽內(nèi)，距孔底10cm。因漿液凝固時(shí)收縮使?jié){體回落后必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。灌漿后，在漿體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前，錨桿體不得承受外力或由外力引起的錨桿移動(dòng)。

3.2.7 防塌孔措施

砂層孔隙水豐富、流動(dòng)性大，需采用水泥濃漿擴(kuò)孔，以提高孔內(nèi)護(hù)壁效果。根據(jù)鉆進(jìn)速度、孔口返出土質(zhì)、鉆進(jìn)所需壓力變化等判斷地層的變化情況。

調(diào)整鉆桿直徑、改造底部鉆桿形式，使孔內(nèi)渣土通過鉆桿與孔壁間隙上升至孔口，上升土擠壓力使孔壁土受壓密實(shí)，不易縮孔、塌孔。調(diào)整鉆孔工藝，采用無水鉆孔，分段（段長(zhǎng)2m～3m）鉆進(jìn)、分段清孔，減小對(duì)孔壁鄰邊地層土泥化、侵蝕、擾動(dòng)，降低塌孔率。濃漿加固擾動(dòng)地層效應(yīng)，杜絕持續(xù)塌孔情況。

4 結(jié)語

文章介紹合肥項(xiàng)目工程地下抗浮錨桿在施工地質(zhì)條件差，有超厚砂層和承壓、豐富地下水，通過優(yōu)化施工方法，采取有效技術(shù)措施，解決了較厚砂層地質(zhì)條件下的錨桿抗拔力不達(dá)標(biāo)問題，確保了抗浮錨桿施工質(zhì)量，并滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)類似地質(zhì)抗浮錨桿施工有較好的參考和借鑒作用，為今后對(duì)地下砂層中快速凝固劑種類的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

通過對(duì)施工質(zhì)量、安全環(huán)保、成本、進(jìn)度等各方面綜合分析比較，采用該類技術(shù)施工的地質(zhì)錨桿來解決承壓、富水、厚砂層抗浮錨桿的技術(shù)問題，具有施工工藝優(yōu)、工期短等特點(diǎn)，為總包單位在業(yè)主方贏得了較好的聲譽(yù)，有較好的質(zhì)量保證和社會(huì)效益。