全长粘结抗浮锚杆施工技术

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摘要：简述常见抗浮锚杆的类型、全长粘结抗浮锚杆的构造与成孔、施工方法、质量控制与检测。
关键词：抗浮锚杆；全长粘结抗浮锚杆；施工技术

1  前言
随着城市建设的发展，地下空间的开发日益得到重视，地下空间的用途也越来越多，包括地下车库、地下商城等。大跨度空间结构，如大型公共建筑、体育场馆、商场、停车场等，存在大面积区域与地下水浮力的平衡问题；特别是高层群体建筑普遍采用整体裙房或纯地下结构，地下室埋深也越来越深，在地下水作用下，地下结构的抗浮问题越来越突出。但目前地下水浮力的确定以及地下结构的抗浮计算缺乏统一的认识，现有可参考的规范也不够明确，给抗浮设计带来一定的困难，也有一些工程出现了地下室上浮等事故。以往的抗浮方法主要以压重法为主，近年来抗浮桩的应用也越来越多，但抗浮桩的裂缝控制与耐久性、抗浮桩与基础的变形协调等问题没有得到很好的解决。抗浮锚杆是一种新的抗浮手段，具有良好的地层适应性，所需作业面小，易于施工。其布置非常灵活，数量较多，锚固效率高，有利于地板均匀受力。由于其单向受力特点，抗拔力和预应力易于控制，有利于建筑结构的应力与变形协调，在许多条件下优于压重和抗浮桩方案。
2  常见的抗浮锚杆形式
2．1全长粘结抗浮锚杆
全长粘接抗浮锚杆杆体一般采用大直径螺纹钢筋，防腐采用加大钢筋截面及防腐涂层处理，锚杆头部直接浇注在混凝土底板内，防水较为简单。其不施加预应力，是一种被动抗力形式，锚固力发挥作用需要较大变形。但由于其构造简单，适合土层、岩层、沙砾层等，且施工效率高、周期短，相比其它形式的抗浮锚杆造价较为经济，是目前广泛采用的一种抗浮锚杆形式。
2．2普通预应力抗浮锚杆
普通预应力锚杆可施加预应力，有自由段，是一种主动抗力形式，杆体一般采用钢筋或钢绞线，锚杆通过锚具锚固在底板上，可重复张拉锚杆。
2．3压力分散型锚杆
压力分散型锚杆基于单孔复合锚杆法理论，是通过在锚杆的不同位置设置多个承载体，并采用无粘结预应力钢绞线将总的锚杆力分散传递到各个承载体上，将集中拉力转化为几个较小的压力，分散地作用于几个较短的锚固段上。
3  全长粘结抗浮锚杆施工技术
3．1施工流程
为确保抗浮锚杆达到设计抗拔力，应先做抗浮实验锚杆。抗浮试验锚杆成功后，才开始进行大面积锚杆施工。抗浮锚杆宜在浇筑底板垫层混凝土封闭基底土层后，再进行锚杆施工。这样可保护基底不受水浸泡破坏其原有土层结构，导致基底土层承载力降低，同时锚杆施工完成后不会扰动锚杆，破坏其水泥固结体；并且不会因基底泥泞而限制施工钻机移动，影响施工进度。
全长粘结抗浮锚杆施工流程如下：
制作锚杆→锚孔定位→成孔→清孔→下锚→一次注浆→二次注浆→清理作业面→锚杆养护→质量检测→浇筑底板混凝土

3．2施工方法
3.2.1制作锚杆
3.2.1.1杆体锚筋按设计焊接和弯折，根据锚固长度以及设计要求，并考虑与底板（筏板或承台）的锚固段长度，同时把注浆管捆绑在杆体锚筋骨架上，注浆管一般比杆体下端短150mm，绑扎松紧适度，以注浆后较易拔出为宜。
3.2.1.2杆体锚筋骨架间距1500mm（按设计要求）设置定位器，保证骨架制作平顺，焊接牢固。杆体保护层不小于25mm，锚头锚固在底板中不小于40d（d为钢筋直径）。
3.2.1.3锚杆孔口上下各250～500mm长部位进行防腐处理（可涂环氧树脂）；锚杆头部（按设计尺寸）出垫层处设置压浆封口钢板，尺寸不小于杆体直径。
3.2.2锚孔定位
3.2.2.1锚杆按设计或自行统一编号，用经纬仪或全站仪测放出各施工区抗浮锚杆的孔位，用木桩或钢筋头做出标记。
3.2.2.2锚杆孔位允许偏差≤50mm，特殊情况经设计单位与业主单位同意后适当移位。
3.2.3成孔
3.2.3.1岩层采用潜孔钻机配合空压缩机进行干作业成孔，成孔直径不小于130mm，注浆前保证空内干净。
3.2.3.2土层、沙砾层采用地质钻钻进，泥浆护壁，成孔后清水洗孔除浆。成孔完成后即下入锚杆注浆，以免时间过长塌孔。
3.2.3.3流塑性较大的土层、沙砾层当无法钻进成孔时，采用地质钻加钢管套管跟进钻入，进入锚杆底部后立即下锚，然后开始一次注浆，边注浆边拔套管。
3.2.3.4锚杆垂直度允许偏差应小于1%，成孔深度一般要求比设计深度大200～300mm，以防钢筋底端腐蚀。结合现场实际，成孔过程中应随时注意孔内返浆的变化，调整施工工艺，保证成孔顺利。每根锚杆都必须详细做好整个成孔的原始记录。
3.2.4清孔
清水清孔以排出空内沉渣，直至孔口返水较干净、无大量沉渣为止，但清孔时间不宜过长，以防塌孔影响注浆质量。
3.2.5下锚
3.2.5.1锚杆制作完成后，下锚前检查注浆管有无破裂或堵塞，接口处是否牢固。
3.2.5.2结合设计的杆体长度和现场实际，可用人工、钻机架、塔吊等将锚杆吊入孔中，安放时避免锚杆扭曲、弯折及部件松脱。下锚过程中若遇杆体无法下至孔底时，应将杆体拔出并用钻机重新扫孔后再下锚。
3.2.5.3杆体下至孔位后，应测量顶部标高，并做记录，保证整体平整，以防杆体在混凝土底板中的锚固长度不够或影响混凝土底板受力钢筋的安放。
3.2.6注浆
3.2.6.1注浆是锚杆施工的一个重要工序，填充土层中的孔隙，形成锚固体，防止锚杆钢筋腐蚀，形成锚杆抗拔力。
3.2.6.2注浆再用孔底返浆法，导管一端与杆体注浆管连接，另一端与压浆泵连接，导管一般采用Φ30mm的pvc管或胶管。水泥宜选用42.5MPa以上的普通硅酸盐水泥，水灰比宜为0.4～0.6并保证浆液的流动性与强度。根据设计要求以及地质层情况，可选用适合的外加剂掺入浆液中。
3.2.6.3锚杆采用简易二次注浆，结合穿越的地质层情况，一次注浆压力参考值可为0.6～1.2MPa，二次注浆压力参考值可为1.5～2.5MPa，一次注浆4～8h后进行二次注浆。注浆时，当见到浆液从孔口外溢时，即可将注浆管逐步外拔，但应保持浆液外溢孔口直至拔出。注浆应连续进行，不得中断，同时做好详细完整的施工记录。
4 质量保证措施
4.1施工前应会同业主、设计、监理、施工各方进行技术交底，认真分析抗浮实验锚杆的各项基础参数，严格按照施工方案施工。
4.2各种原材进场时应先进行相关检验试验，确保合格后方可施工。锚杆杆体下锚前应清除其表面油污及膜锈，确认无损伤、扭曲后方可下锚。
4.3锚杆注浆过程中产生的废水、废浆液、泥浆、沉渣应及时清运并冲洗场地，以免流入注浆锚孔中。
4.4注浆完成后，在浆体强度未达到设计要求前，不得承受外力、移动或者受扰动。
4.5施工过程中，应认真做好成孔以及注浆记录，并做好各个工序的检查记录。
5 锚杆抗拔承载力检测
      由于抗浮锚杆只承受单向抗拔力，所以抗拔承载力的检测即为抗浮锚杆质量与功效的最终检测。抗浮锚杆的检测数量可参照土层锚杆的检测数量，即为施工锚杆数量的5%。抗浮锚杆若分区施工，则按各个施工区数量的5%进行检测。
    锚杆抗拔承载力以单根锚杆抗拔极限承载力标准值（Rk）作为合格与否的评定标准，单根锚杆抗拔极限承载力标准值（Rk）根据试验确定。单根锚杆抗拔承载力特征值（Rt）与单根锚杆抗拔极限承载力标准值（Rk）的关系按下式确定：
Rt= Rk/K
式中K为安全系数，K=2.0。
6 结束语
抗浮锚杆因其具有经济性显著、施工方便、受力合理等优点，成为解决地下建筑物抗浮问题较为经济合理的方法，在地下建筑物工程中得到了越来越多的运用。但目前，对抗浮锚杆的设计及施工尚无专门的国家规范和标准可循，对一些环节和细部的问题处理还需进一步完善和统一。如抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水体系的薄弱部位、对抗浮锚杆的的耐久性也缺乏可靠的技术控制等等。随着抗浮锚杆广泛与深入的运用，相信抗浮锚杆技术将逐步得到完善和提高。

参考文献
[1]CECS22:90 土层锚杆设计与施工规范
[2]GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范
[3]程良奎，韩军 单孔复合锚固法的理论和实践.工业建筑.2001.31（5）