摘要：本文通过工程实例对抗浮锚杆的设计、施工、质量控制进行了探讨，对提出了注意事项。

 

 

　　现在，随着城市建设规模不断扩大，城市可用建筑用地趋于紧张。为改善目前状况，各城市开始考虑建设地下工程，如地下街道、地下停车场、地下交通等。在水位较高的地区，建设地下工程不可避免要考虑到地下水浮力对建筑物影响，地下水浮力可以使建筑物产生变形而影响到建筑物的使用，甚至使结构发生破坏。解决这个问题，往往采用岩石锚杆，来约束建筑物的变形。

 

　　另外，在城市污水处理厂中抗浮锚杆也得到广泛应用，处理厂中的沉淀池和蓄水池中管道布置密集，管道对变形敏感，对变形要求严格，在其进行设备检修，排空蓄水时，同样要考虑到地下水对结构变形的影响。

 

 

　　2.1工程概况

 

　　某技术中心楼，主楼19层，基础埋深10.00米（地面标高-1.20米，基础底标高-11.20米），在主楼北侧建有地下二层停车场，停车场基础埋深8.80米，地下停车场底面积40.00×32.00=1280.00平方米，停车场上方为绿化带。

 

　　2.2工程地质及水文地质概况

 

　　⑴工程地质

 

　　施工场地经降水，已挖至地面下8.50米，其底层概况如下：

 

　　①残积土：厚度5.50-11.00米；

 

　　②全风化闪长岩：厚度0.30-3.90米；

 

　　③强风化闪长岩：厚度2.50-12.40米；

 

　　④中风化闪长岩：该层未揭穿；

 

　　⑵水文地质：根据场地地质结构，地下水为第四系潜水和基岩裂隙水，其稳定水位埋深2.60-3.80米。

 

　　2.3设计方案

 

　　岩石锚杆结构通过上部结构将浮力传给锚杆，再由锚杆传给稳定岩体。按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第6.7.6条规定，岩石锚杆抗拔承载力特征值Rt可按下式计算：

 

　　Rt=ζfurhr

 

　　f—水泥砂浆与岩石间粘结强度特征值

 

　　ur—锚杆周长

 

　　hr—锚杆锚固段入岩层中有效锚固长度

 

　　ζ—y经验系数，对于永久性锚杆取0.8。

 

　　抗浮设计方案为预应力砂浆钢筋锚杆，共布设147根抗浮锚杆，锚杆直径φ180mm，锚杆长18.30-22.60米，要求锚杆入中风化闪长岩6.00米，锚杆主筋为3φ32，单根锚杆抗拔承载力特征值280kN，抗拔承载力设计值350kN，注浆材料比为1：0.3水泥砂浆，强度为30MPa。

 

　　2.4锚杆施工操作要点

 

　　锚杆施工工艺流程：锚杆定位→成孔→制作杆体→清孔→吊放→注浆→张拉锁定。

 

　　⑴成孔：

 

　　成孔钻机选择了XY—1型和XY—15型工程地质钻机，并根据技术要求事先加工8套金刚石钻头。该种钻机体积小，便于施工组织，现场移动灵活，取出岩芯便于鉴别等优点。

 

　　⑵杆体加工

 

　　①主筋接头型式的选择

 

　　锚杆主筋为3φ32，长度均在19.00m左右，需要考虑到连接的方便和快捷。对主筋接头类型主要考虑采用三种方案，并对这三种方案进行比较，见下表：

 

　　经比较选择直螺纹连接，在工程施工中，该种接头连接快捷方便，操作工人不需要专门培训，配合力矩扳手，将套筒拧紧，外不露整丝，就可达到质量要求。

 

　　②主筋导向架的设置：为确保锚杆下入孔内其位置在孔内居中，主筋每隔3米设置一组三根马蹄形导向支架。导向支架用φ8钢筋弯折成型，然后将其点焊在主筋上，沿主筋均匀分布。

 

　　③锚杆主筋的防腐处理：为保证锚杆主筋长久使用中不发生锈蚀，锚杆外表刷一道防锈漆，防锈漆漆膜均匀，且不得过厚，过厚影响锚杆主筋与砂浆的握裹。根据这些要求，选用机械喷漆方法，达到漆膜均匀，且施工快捷。

 

　　④锚杆主筋吊放：根据终孔深度，计算出主筋长度，分节加工钢筋，每节钢筋长6.00-8.00米，并将接头相互错开40d，三根锚杆主筋分别与各主筋连接后，并在焊点处补刷防锈漆一遍。

 

　　⑶注浆

 

　　①砂浆配合比：

 

　　砂浆配合比强度达到M30设计要求，同时还得满足泵送注浆流动性的要求。经现场多次试验，如砂浆稠度小于110mm，泵送较困难。经在试验室试配，其配合比为：水泥（P·O32.5R）：水：砂：PNC—4为1：0.30：0.43：0.1，配合比中掺加的PNC—4为流化膨胀剂，是一种复合外加剂，主要起到减水、膨胀、防冻作用，砂浆稠度130mm。

 

　　②注浆

 

　　注浆前先将镀锌注浆管分节连接下至孔底，先用清水冲洗锚孔，清除锚孔泥皮。搅拌水泥砂浆搅拌时间不得低于5min，灰浆经长时间搅拌，方能保证灰浆均匀，保持高流动性和足够粘合力，保持砂粒在浆液中不沉淀，保证泵送的连续性。

 

　　注浆至孔口时，由于上部水泥砂浆和泥浆混合，与纯水泥砂浆颜色不易区分，不易控制锚孔是否注满，在该工程中采用比重法控制，纯水泥砂浆比重一般在1.80—2.10之间，水泥砂浆和泥浆混合后，比重明显偏小，一般在1.50左右，等孔口返出浆液比重达到1.80以上时，方停止注浆，这样就控制好注浆孔口标高。

 

　　⑷张拉锁定

 

　　①锁定的要求：锚杆设计锁定力为35kN，锚杆通过与之相焊接锚板，用三根撑脚螺栓支撑在C15垫层上。

 

　　②张拉方法：使用一台20t穿心式千斤顶进行张拉，先在千斤顶下放置钢板凳，钢板凳支撑C15砼垫层上，千斤顶穿过锚杆放在板凳上，上口锁紧通过加压对锚杆施加预应力。

 

　　在开始张拉时，加设百分表观测锚杆变形，加荷至35kN，锚杆变形很小，大约在0.10—0.20mm之间，这样小的变形预应力极易损失，根据这种情况采用超张拉方法，将预应力提高到50kN，并稳荷3min，即可上紧螺栓对锚杆进行锁定。

 

　　2.5工程效果

 

　　工程完工后，随机抽取5根锚杆作抗拔实验，各锚杆加荷至560kN，累计上拔量最大3.84mm，最小2.18mm，U—△曲线属缓变型，无明显比例界限，根据曲线分析，锚杆未达到极限状态（下表为122号桩试验数据）。

 

 

　　3.1施工质量：锚杆的施工质量对锚杆抗拔力影响很大，在灌注水泥砂浆前，应先用清水冲洗锚孔，减少泥皮存在。再之，在施工中要采取可靠措施来保证锚杆主筋接头质量。

 

　　3.2水泥砂浆的强度：本工程中使用P·O32.5R水泥配制，砂浆28天试验室强度为36.4MPa，根据试配强度计算公式fcu，。=fcu，k+1.645σ（式中fcu，。为混凝土的施工配制强度，MPa；fcu，k为混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；σ为混凝土强度标准值，MPa。）而得：fcu，。=fcu，k+1.645σ=30+1.645×5.0=38.2MPa，也就是说，其试配强度不能满足95%保证率的要求，若使用P·O42.5水泥配制M30水泥砂浆，强度更有保证。

 

　　3.3水泥砂浆搅拌：水泥砂浆搅拌不匀，往往出现砂浆沉淀，泵送困难，同时，浆液硬化时收缩性大。搅拌的均匀性，主要提高搅拌机转速和搅拌时间，经长时间搅拌的水泥砂浆，才能保持一种高流动性和足够粘合力，更便于符合施工中泵送要求。

 

　　3.4要对地下建筑物的可能出现的最高水位进行调查，根据地下水浮力进行计算设计抗浮锚杆的直径、长度、根数。

 

　　3.5通过采用岩石抗浮锚杆，有效地解决了建筑物的抗浮问题。同时与普通抗浮桩相比较，工程造价、工期方面都具有很大的优势。