地下室施工中無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿的應(yīng)用

楊家璽

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，上海 200000）

0 引言

隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到重視，為建造更多的地下室及地下停車場(chǎng)等，建筑物的地下埋深越來(lái)越大，需考慮抗浮設(shè)計(jì)?？垢∈┕りP(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，其重要性愈發(fā)明顯。

《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]系統(tǒng)描述了抗浮施工的設(shè)計(jì)、施工及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?！稁r土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》[2]詳細(xì)講述了錨桿施工的技術(shù)規(guī)程。夏亮等[3]結(jié)合高層建筑抗浮施工設(shè)計(jì)實(shí)例，分析了抗浮方案的選擇以及受力影響。李林桑等[4]結(jié)合現(xiàn)代建筑地下室施工，總結(jié)了地下室防水施工要點(diǎn)。本文以某高層建筑地下室抗浮錨桿施工為例，分析地下室抗浮措施的選擇，闡述施工工藝，并研究施工中易出現(xiàn)問(wèn)題及解決措施，為類似工程提供參考。

無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿是通過(guò)在錨桿底部設(shè)置承載體，錨桿頂部在地下室底板上張拉鎖定，采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線（或鋼筋）將所受到的外力轉(zhuǎn)化為承載體壓力，作用于注漿體上，通過(guò)注漿體與周邊巖體、土體的摩擦力將應(yīng)力傳遞至周邊穩(wěn)定土體中，從而達(dá)到抗浮的目的。本文以某工程地下室抗浮錨桿的施工實(shí)例分析，研究探討無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿在地下室工程中的施工應(yīng)用以及問(wèn)題分析：

1 工程概況

本工程擬建物由3 幢17 層高層住宅樓及2 層的社區(qū)配套裙樓，1 幢6 層的社區(qū)服務(wù)中心，67 幢3 層住宅樓組成，其中高層住宅、裙樓及8 幢三層住宅樓下有一層整體式地下車庫(kù)，抗浮等級(jí)為甲級(jí)。根據(jù)場(chǎng)地水文地質(zhì)并結(jié)合地形地貌、地下水位埋深、年變化幅值、補(bǔ)給及排水條件、場(chǎng)地平整地面高程等情況，應(yīng)進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)室外地坪高程作為抗浮設(shè)防水位。

2 抗浮措施的選用

目前常用的抗浮治理措施有排水限壓法、泄水降壓法、隔水控壓法、壓重抗浮法、結(jié)構(gòu)抗浮法以及錨固抗浮法幾種類型。

結(jié)合該項(xiàng)目進(jìn)行分析，其本身為安置區(qū)工程，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量降低長(zhǎng)期運(yùn)行控制和維護(hù)管理難度。但是，排水限壓法中的排水井、抽水井、盲溝、排泄溝等工程、泄水降壓法中的壓力控制系統(tǒng)、隔水控壓法中的隔離系統(tǒng)均需長(zhǎng)期運(yùn)行控制和維護(hù)管理，且一般情況下排水限壓法與隔水控壓法宜作為其他抗浮措施的聯(lián)合措施，故不建議采用；而對(duì)比剩余的三種方法，壓重抗浮法通過(guò)增加基礎(chǔ)底板及結(jié)構(gòu)荷載，增加填筑荷載，進(jìn)行壓重配重填充等方法抵抗地下水浮力達(dá)到抗浮效果，但是它只適用于抗浮力與浮力相差較小的工程，且影響設(shè)計(jì)空間和使用功能；結(jié)構(gòu)抗浮法主要通過(guò)增加底板或結(jié)構(gòu)剛度，利用基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)增加豎向抗力以及連接荷載大結(jié)構(gòu)形成抗浮結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到抗浮效果，其適用抗浮力小且底板剛度不均勻的工程，有效范圍有限。最終，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，綜合考慮技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，決定選用結(jié)構(gòu)受力合理，不影響建筑功能且后期維護(hù)簡(jiǎn)單的抗浮錨桿施工。

根據(jù)地質(zhì)條件，初步確定采用抗拔錨桿為永久性錨桿，采用具有雙重防腐保護(hù)的P 型錨壓力型無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。錨桿孔d=200mm，錨桿進(jìn)入中風(fēng)化粉砂巖層不小于6.0m，每根錨桿采用5 束Φ13.2，fptk=1 860N/mm2 級(jí)的低松弛無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，單根錨桿軸向抗拔承載力特征值 Nka=400kN，預(yù)張拉力為800kN，鎖定拉力值為440kN，最終確定以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)樁結(jié)果為準(zhǔn)。

圖1 錨桿結(jié)構(gòu)大樣圖

各土層設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示，抗浮錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。

表1 各土層設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 抗浮錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)

3 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿施工

3.1 試驗(yàn)樁

項(xiàng)目選取6 根無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力抗浮試驗(yàn)錨桿（3 根6m 試驗(yàn)錨桿，3 根7m 試驗(yàn)錨桿），進(jìn)行錨桿破壞性試驗(yàn)，以確定錨桿的抗拔承載力特征值和相關(guān)施工技術(shù)參數(shù)。試驗(yàn)過(guò)程中6m 試驗(yàn)錨桿加載到接近兩倍抗拔承載力800kN 時(shí)錨桿上拔量明顯變大，直至破壞，不滿足設(shè)計(jì)抗拔承載力要求；7m 試驗(yàn)錨桿加載到兩倍抗拔承載力800kN 時(shí)位移穩(wěn)定，繼續(xù)加載至下一級(jí) 900kN 左右時(shí)錨桿上拔量明顯變大，直至破壞，受檢錨桿（索）合格，最終選擇本項(xiàng)目中預(yù)應(yīng)力錨桿的有效入巖深度由≥6m修改為≥7m。

3.2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→錨孔定位編號(hào)→成孔→錨桿制作及插放→注漿→安裝止水裝置→張拉與封錨

3.3 操作過(guò)程及施工方法

（1）施工準(zhǔn)備：現(xiàn)場(chǎng)土方開(kāi)挖至抗浮錨桿施工標(biāo)高并在地下室結(jié)構(gòu)底板混凝土或墊層完成后進(jìn)行施工。

（2）錨孔定位：根據(jù)測(cè)量控制網(wǎng)和錨桿布置圖定位錨桿的中心位置并做好標(biāo)記。錨孔定位偏差值控制在±20mm 以內(nèi)。

（3）利用潛孔鉆機(jī)干成孔：利用鉆桿和沖錘的旋轉(zhuǎn)和沖擊成孔。錨桿成孔直徑應(yīng)不小于200mm，鉆孔深度超過(guò)錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，且不大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度500mm；

（4）錨桿制作及插放：錨桿按設(shè)計(jì)尺寸及要求下料，每根無(wú)粘結(jié)鋼絞線偏差值控制在50mm 以內(nèi)，張拉端操作長(zhǎng)度不小于1 000mm。錨桿安裝時(shí)，確保預(yù)應(yīng)力錨桿不扭曲變形，桿體居中插放于鉆孔內(nèi)。

（5）注漿：要求采用二次高壓注漿施工工藝，注漿壓力值不低于2.0MPa，砂漿用砂經(jīng)不大于2mm，攪拌時(shí)間不低于1min 并應(yīng)隨用隨攪，第一次水泥砂漿實(shí)施灌注時(shí)，注漿壓力無(wú)需過(guò)大，控制在0.5MPa 左右。灌注時(shí)待孔口溢出，即可停止灌漿，約4～8h 漿體在終凝前應(yīng)進(jìn)行二次注漿，二次注漿的劈開(kāi)壓力不宜低于2.5MPa，灌滿為止。

（6）張拉與封錨：底板鋼筋綁扎完成后，逐根安裝止水環(huán)裝置，安放金屬波紋管并在止水環(huán)內(nèi)注入漿體材料，安放固定沉降式錨墊板，在澆筑混凝土?xí)r要采取措施，防止混凝土注入錨墊板內(nèi)。同時(shí)應(yīng)注意在底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行張拉。

4 抗浮錨桿施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

4.1 施工中易出現(xiàn)問(wèn)題

（1）設(shè)計(jì)初定參數(shù)實(shí)施后無(wú)法滿足設(shè)計(jì)抗浮承載力要求，導(dǎo)致實(shí)際實(shí)施時(shí)抗浮力不滿足要求，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。

（2）孔壁粘結(jié)性能不足，導(dǎo)致實(shí)際抗拔承載力無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)要求。

（3）錨桿防水防腐不到位，導(dǎo)致的錨桿銹蝕，耐久性下降，甚至結(jié)構(gòu)破壞的問(wèn)題。

（4）錨桿制作安裝不規(guī)范，安插不對(duì)中，影響整體抗浮質(zhì)量。

（5）張拉不到位導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力不滿足設(shè)計(jì)條件，封錨質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的抗浮結(jié)構(gòu)的防腐及耐久性下降問(wèn)題。

（6）張拉時(shí)導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題。

4.2 對(duì)應(yīng)問(wèn)題的解決措施

（1）嚴(yán)格按照《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行抗拔靜荷載試驗(yàn)，確定最終設(shè)計(jì)參數(shù)。如本項(xiàng)目通過(guò)試驗(yàn)樁試驗(yàn)，將入巖深度由6m 調(diào)整至7m，調(diào)整后可滿足設(shè)計(jì)抗浮要求。

（2）一方面嚴(yán)禁水鉆，以確保孔壁的粘結(jié)性能；另一方面，鉆孔時(shí)利用風(fēng)管向孔內(nèi)吹入壓縮空氣，將鉆孔產(chǎn)生的粉塵吹出孔外，并在鉆孔完成進(jìn)行清孔時(shí)加大壓縮空氣的吹入量，將孔內(nèi)的粉塵吹干凈，直至洞口返出的風(fēng)手感無(wú)塵為止，避免粉塵影響砂漿與巖體的粘結(jié)強(qiáng)度。

（3）錨桿防水防腐方面。一方面，采用鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力錨桿，防腐極為重要，應(yīng)在鋼絞線套管內(nèi)嚴(yán)密充滿專用防腐油脂，并使防腐油脂滯留管中，避免出現(xiàn)因油脂不足或流失導(dǎo)致的鋼絞線銹蝕問(wèn)題；另一方面要保證錨桿防水措施到位，包括在過(guò)渡管和基礎(chǔ)底板連接處增加遇水膨脹止水圈，在止水鋼板處黏貼膨脹止水條，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后對(duì)錨頭和錨桿自由段補(bǔ)漿充分填滿空隙，阻斷滲水通道。

（4）錨桿制作及安裝時(shí)，應(yīng)預(yù)先在錨桿墊層以上處剝除PE 外套，清除油脂，并設(shè)置套管，注入防水防滲膠水，使膠水在套管中段位置，然后對(duì)鋼絞線進(jìn)行擠壓，使鋼絞線露出擠壓錨，露出長(zhǎng)度控制在1～5mm，然后套固定端墊板，組裝鋼結(jié)構(gòu)承載體，每隔1 500mm 安裝一塊隔離架對(duì)中，用綁扎固定，確保安插時(shí)錨桿對(duì)中。

（5）采用應(yīng)力控制方法張拉，并以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。張拉控制應(yīng)力設(shè)定為設(shè)計(jì)鎖定值的110%。伸長(zhǎng)值偏差控制在±6%范圍內(nèi)，并做好張拉記錄。張拉時(shí)避免局部區(qū)域集中張拉，并禁止對(duì)千斤頂及其他設(shè)備和錨夾具造成擾動(dòng)。錨桿張拉結(jié)束后做好封端工作，進(jìn)行錨固端波紋管補(bǔ)漿并將張拉端及其周圍清理干凈，刷兩道防水劑，凹槽處用C40 膨脹混凝土填充封閉，頂面設(shè)置12@200mm×200mm 鋼筋網(wǎng)片。封錨端結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 封錨端結(jié)構(gòu)

（6）加強(qiáng)底板混凝土養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)推遲預(yù)應(yīng)力錨桿張拉時(shí)間，待底板或墊層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，再進(jìn)行張拉，避免張拉造成底板開(kāi)裂或變形。

5 結(jié)論

由于近年來(lái)城市高大建筑地下工程的實(shí)施和城市地下空間等的大規(guī)模建設(shè)，基礎(chǔ)抗浮在施工中的運(yùn)用越來(lái)越多對(duì)比其他抗浮措施，非粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨桿經(jīng)項(xiàng)目實(shí)際驗(yàn)證，經(jīng)濟(jì)性好，抗拔性能良好，滿足設(shè)計(jì)及施工要求，更利于在相關(guān)項(xiàng)目使用，其研究發(fā)展可為類似工程提供參考依據(jù)。