大魔方7#、8#楼基础抗浮锚杆的施工与检验

吴伟德

(中国五冶集团有限公司第四工程分公司，四川成都610000)

1 工程概况

拟建成都大魔方项目商业、住宅及办公楼工程位于成都市南延线锦悦东街，成都市天府大道与民丰大道东段交汇处，场地地形较平坦，交通便利。拟建物为7#、8#住宅楼，高122.9m，7#楼37层，8#楼38层，为剪力墙结构，基础埋置深度为13.85m，单位荷载600kPa。设计±0.00=492.10m，地下室的板底标高为-13.850m，本次进行抗浮水位为486.50m。

本工程主楼筏板范围以内不进行抗浮处理，只对主楼筏板范围以外进行抗浮处理。根据设计要求：

A区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=300kN；

B区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=200kN；

C区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=250kN。

2 锚杆施工工艺

2.1 施工平面布置

本工程地下结构采用大开挖方案，开挖标高从±0～-13.850m，锚杆设在底板-13.850m以下。根据基础特点，可采取“先垫后锚”和“先锚后垫”的方法，因该基础为砂砾石层施工方便，即锚杆施工在混凝土垫层前进行。

2.2 裁锚工序

裁锚工序主要有预制锚杆、钻孔、清孔、栽锚杆、回填豆石、灌浆6道工序。

2.2.1 预制锚杆

首先在锚杆钢材进场后，须经物理试验，评定钢材等级后，才能准予加工。如进场钢材长度不够而必须采取对接焊时，尚应作对焊接头抗拉、抗弯试验。其次，进行锚杆钢材除锈。锚杆钢材断料及绑扎，应按设计要求进行。绑扎时应注意以下几点：

(1)为保持锚杆主筋间距均匀排列，使钢材形心在锚杆中心；为防止栽锚杆时，螺旋形箍筋下滑，宜在锚杆两端及中间，分成4～5段，用电焊固定。对螺旋形箍筋绑扎固定时，应注意开始第一圈和最后一圈，应扎成封闭环形，使锚杆整体性得到加强。

(2)为使锚杆主筋净保护层达到设计要求，绕制螺旋箍筋的胎筒加工务必正确，本工程木制胎筒外径75mm。

(3)为确保锚杆顶标高(-13.850m)，宜在锚杆上端加焊2根φ16吊钩，在其下穿2根φ20横筋(L=600mm)，作为栽锚杆时临时搁置点，在横筋下用对拔榫调整锚杆顶标高，使其达到设计要求。

(4)锚杆钢材如对接焊时，其接头锵位应符合设计规范要求，并应设置在锚杆下部为宜。

2.2.2 钻孔

根据本工程地质情况表明，施工面以下为中密卵石，再下面为经强风化泥岩，风化强烈。锚杆钻孔在表层卵石层及泥岩中进行。钻孔选用HM-90液压锚杆钻机，钻头选用直径146mm鱼尾钻及三翼钻，钻孔原设计深度见表1。考虑钻孔时下部易淤积，施工时加深300mm。

根据设计要求，对A、B、C取设置抗浮锚杆，要求抗浮锚杆提供的抗拔力设计值为300kN、200kN、250kN。按照《CECS22:2005 岩土锚杆(索)技术规程》计算后按表1设置。

经连续钻孔后，开孔直径扩大为150mm以上。该成孔采用跟管钻进，并且利用空压机产生的高压空气进行排渣。达到设计深度后，不得立即停钻，稳钻1～2min，防止底端头达不到设计的锚固直径以及后来的灌浆充分。当达到设计深度而其底为砂层时应穿过砂层进入卵石层。

2.2.3 清孔

钻孔达到设计标高后，利用高压空气清除孔内余渣，直到孔口返出之风，收杆无尘屑为止，避免孔内沉渣存在，同时现场工程师及质检员进行孔深检测，锚孔偏斜度(不宜大于5 %)，符合要求后进行下道工序施工经实测深度验收合格为止。

表1 抗浮锚杆设计表

2.2.4 栽锚秆

置入锚杆桩(制作)：钢筋制安见锚杆断面示意图，灌浆管底部0.2m起钻凿φ6泄浆孔8个，间隔500mm，管端口与孔底保持300mm。随时复核钢筋上余长度，控制好设计标高。

2.2.5 回填豆石

安放好锚杆后，再往孔内回填豆石，回填豆石需填满，以便提高锚杆锚固力。

2.2.6 灌浆

锚杆灌浆用的砂浆所需制浆设备：100/3.5制浆机；

制浆材料：普通硅酸盐水泥P.0 32.5R；现场施工用水；

搅拌时间：t≮3min；

压力灌浆准备：灌浆前，检查制浆设备、灌浆泵是否正常；检查送浆管路是否畅通无阻，确保注浆过程顺利，避免因中断情况影响压浆质量；

灌浆设备：3SNS泵；

压浆管路检查：灌注前先压入压缩空气，检查管道通畅情况；

灌注方法：采用孔底反向注浆的方式，浆液从注浆管向内灌入，气直接排出；

灌浆压力：0.5～1.0MPa；

注浆结束标准：排出的浆液浓度与灌入的浆液浓度相同，且不含气泡时为止。

灌浆是锚杆灌浆成败关键所在，施工时必须由有经验的技工亲自掌握，才能保证锚杆的质量。锚杆杆体弯曲加工与底板钢筋连接，防水处理是重点要监控。

3 锚杆施工质量标准及技术要求

(1)锚杆孔位偏差100mm；(2)锚杆孔量大垂直倾斜度不大于0.5°；(3)锚杆孔清孔须无尘屑为止，淘砂高程允许偏差±100mm；(4)锚杆顶标高(-13.850m)允许偏差±20mm；(5)钻孔完成后6h内灌浆；(6)锚杆抗拉试验变形值，50t为2mm，90t为3mm。

根据设计要求：

A区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=300kN；

B区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=200kN；

C区域单根抗浮锚杆抗拔承载力设计值为Rt=250kN。

锚杆间距为2.25m×2.25m，其中局部为2.25m×2.10m，有一行分别为2.25m×2.35m和2.25m×2.00m。

锚杆材料防腐及灌浆：

锚杆材料采用HRB400(Ⅲ级)钢筋，钢筋由水泥浆封闭防腐。杆体上端钢筋伸入基础混凝土内长度不小于35 d(d为钢筋直径),底板混凝土厚度不足35 d,则钢筋末段采用弯钩形式(钢筋上端距离基础底板顶面不小于5cm)。

灌浆材料采用纯水泥浆,本工程采用P.O32.5R水泥,水灰比0.5∶1, 灌浆压力0.5～1.0MPa,孔口溢浆后应反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞，锚杆灌浆体强度达到30MPa。

4 锚杆试验

为了获得有关锚杆设计施工质量实测资料，为今后设计与施工时参考，根据“标准”结合本工程具体情况作抗拉试验。

图1 抗拉试验示意

由于锚杆栽入卵石或泥岩地层，锚杆变形能否达到设计要求，为此作了抗拉试验。最大试验荷载为设计承载力的1.2倍(即90t)，根据荷载和变形关系，确认锚杆在两种岩层中设计的安全性。锚杆抗拉试验从已打设好的44根杆中选出了41号和4号锚杆两根作为检验锚秆。其中41号锚杆埋设在卵石层中，4号锚杆埋设在泥岩层中。试验方法是采用千斤顶对锚杆施加拉力。锚杆用锚盘和钢梁连接在一起，钢梁的两端各设一个200t立式千斤顶，千斤顶的力通过钢梁传递给锚杆。锚杆受力后，产生相应的变形。锚杆周围地基因与锚杆结合在—起，也产生相应的变形。锚杆和周围的地基的变形，用百分表量测。千斤顶的荷载，由装在千斤顶上的压力表量测。锚杆试验的装置及量测仪表的布置详见图1。

锚杆抗拉试验结果详见表2。

表2 锚杆抗拉试验结果

根据试验表明，锚杆在既定的拉力下，变形量均小于设计要求。故可认为，锚杆锚在卵石层中，其承载力和变形量不低于泥岩层中锚杆。

5 锚杆技术经济指标

锚杆技术经济指标(以C型锚杆为例)见表3。

表3 技术经济指标

注：上述费用仅指工程直接费

6 问题与体会

(1)由于本工程在卵石地层上进行锚杆施工，为防止钻孔坍塌，根据灌浆所用水泥量，扣除灌浆孔冒出泥浆外，实际灌浆体积与原设计钻孔体积相比，约大于120 %，分析其原因是：

①锚杆实际钻孔深度控制不严，一般均发生超深为多。由于怕孔坍塌，施工时宁深不浅。

②锚杆钻孔成型时，原设计锚杆直径150mm，而使用鱼尾钻直径146mm，钻孔成型时有晃动现象，形成钻孔成圆台形，上口小下口大，加大了锚杆砂浆体积，造成一定浪费。

③锚杆孔位附近有裂隙水渗流，致使砂砾流失而发生局部坍塌。

防治方法：当采用管井排水时，如有必要应计算至锚杆底标高以下1m处为好，本工程原管井排水设计时，降水标高-5.6m，是考虑锚杆深度所致；当锚杆钻孔时，应选用膨润土护壁措施，这样不易塌孔。但对钻孔清洗一定要彻底，否则影响锚杆抗拔力。

(2)在锚杆设计上，锚杆孔直径应不小于15cm为宜，太小对清孔与灌浆带来困难，从而影响锚杆施工质量。钢筋保护层宜在40mm左右，以防止安装偏位，影响锚杆钢筋防锈。

(3)在一般情况下锚杆施工都是先锚后垫,但从标化现场管理选择“先垫后锚”则更易于现场管理和方便施工。在施工平面布置上，灌浆泵不宜离开锚杆过远，否则易造成灌浆压力不足，影响锚杆灌浆的质量。