抗浮锚杆在地下工程中的应用

郑毅

【摘 要】为解决地下建筑抗浮问题，抗浮锚杆以其布置灵活、易于施工、适应性强等优点，得到了越来越广泛的应用。本文以中央国际广场C地块工程为例，介绍了抗浮锚杆的施工工艺流程，以期为同类工程提供一定的借鉴。

【关键词】抗浮锚杆；地下工程；施工工艺

0 概述

为缓解城市用地紧张问题，地下空间得到了广泛的开发利用，随之而来的是地下建筑物的抗浮问题。锚杆具有布置灵活、易于施工、适应性强等优点，同时，由于其单向受力的特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑结构的应力与变形协调，减少结构造价，在许多条件下优于压重和抗浮桩方案[1-2]。近年来，抗浮锚杆在地下工程中得到了广泛关注和应用。

工程实例表明，无论在经济方面，还是在保证工程安全方面，抗浮锚杆都能很好的解决地下建筑物的抗浮问题[3-4]。本文以徐州中央国际广场C地块工程为例，对抗浮锚杆的施工工艺进行探讨。

1 工程概况

徐州中央国际广场C地块地下室4层，建筑面积为107322.16m2；-1F、-2F为商场，-3F、-4F为地下停车场。北侧为已建成投入使用的B地块工程。C地块建成后将与B地块连成一体，形成大型地下商业街和地下停车场。考虑到这一地区在历史最高水位时建筑物自重及地面回填土重不能平衡地下水浮力这一因素，需要设抗浮结构。

勘察报告显示，从沉积环境及成因分析，可将场地土层划分为四个土层单元，即人工填土（Qml）、新近沉积粘性土（Qpl+dl）、老城填土（Qml+al）、老粘性土（Qpl+dl），下伏基岩为下寒武馒头组砂岩、灰岩、泥岩等。场地杂填土与其下老城填土层之间的相对隔水层粉质粘土局部缺失，上层滞水及潜水连通，基岩的承压水未发现，故观测到稳定水位为上层滞水、潜水混合水位。混合稳定水位埋深1.95～3.50m，平均2.89m。

2 抗浮锚杆施工

本工程设计最高抗浮水位为-2.150（相当于绝对标高：32.000），采用天然基础承压。在正式施工之前，做好相应的施工准备工作，包括技术准备、材料准备、专业分包队选择、人员、机械准备及工期安排等。

抗浮锚杆采用包括普通岩石锚杆和预应力锚杆。主要施工程序为：土方开挖→垫层浇筑→锚杆施工→垫层修补→基础施工及后续施工。

2.1 普通岩石锚杆施工

普通岩石锚杆施工工艺流程为：前期准备→定位放线→钻孔→杆体制作→下锚→第一次注浆→第二次注浆及养护→底板结构施工。

钻孔作业采用机械为KW10型钻机，钻孔直径为200mm，钻孔过程中遇有溶洞、钻孔出水量大或成孔后塌孔造成无法下锚等特殊情况时，应采取双液注浆进行处理，采用以上方法处理完毕后，重新进行钻孔作业，有溶洞处锚杆长度延长1.5L（L为实测裂隙或孔洞深度）。

杆体由钢筋、注浆管、钢筋定位支架、可重复注浆的套管组成。主筋采用2×36+2×32（三级钢），杆体组装时，在距离锚杆端部1000mm处设置第一个钢筋定位支架，其后每隔1500mm设置一个钢筋定位支架；注浆管应与杆体绑扎牢固。可重复注浆的套管采用PVC塑料管，沿其轴线方向每隔0.5m左右设有一个进浆阀。

锚杆安放完毕后，立即进行第一次注浆作业（注浆材料为M30水泥砂浆，水灰比为0.45～0.6，灰砂比为1：2.36），注浆范围为：钻孔底至底板底以上20mm。待一次注浆形成的注浆体强度达到5.0MPa时（注浆完成养护约28h即可），进行该段注浆体的二次注浆，注浆材料为水灰比0.45～0.5的纯水泥浆，注浆压力可采用2.0MPa，持续时间不小于5min。

2.2 预应力锚杆施工

预应力锚杆施工工艺流程为：前期准备→定位放线→钻孔→杆体制作→下锚→第一次注浆→第二次注浆及养护→自由段注浆→钢管及角钢预埋→底板结构施工及养护→张拉验收试验及锁定→自由段注浆→养护。

钻孔与普通岩石锚杆钻孔方法相同，杆体由钢绞线、导向锥、隔离架、紧箍环、防腐套管、可重复注浆套管组成，主筋采用4或8根ΦS21.6钢绞线。杆体组装时按先隔离架后紧箍环的顺序交叉安装，最后在最前端为隔离架的一头安装导向锤，同时调节导向锤、隔离架、紧箍环三者间距离，隔离架及紧箍环间距均为1500mm；另外还需设置定位片，使锚索能在孔中居中；注浆管、排气管应与杆体绑扎牢固。可重复注浆的套管采用PVC塑料管，沿其轴线方向每隔0.5m左右设有一个进浆阀。防腐套管的长度按照锚杆类型严格控制，确保其伸入锚固段的长度200mm～300mm之间。

二次灌浆采用UB4B型砂浆泵，注浆材料为M30水泥浆，注浆范围为锚孔底部至锚固段，自由段注浆采用的机械为UB4B型砂浆泵，注浆材料为1：1纯水泥浆，注浆范围为锚固段顶部至垫层面以下150mm。

灌浆作业完成后，进行泥浆清理，然后重新复核垫层标高并进行修补。同时，清理锚孔内、垫层面以下150mm厚注浆体，并用沥青重新封闭。为将钢绞线与底板混凝土分开，在垫层以上部分用直径194mm，6mm壁厚的钢管套在钢绞线上，钢管伸入垫层下150mm。在垫层处用400mm长L40×4角钢固定，钢管与角钢焊接。

钢管及角钢预埋完成后，即可进行底板钢筋绑扎及混凝土施工，自然养护，待混凝土强度达到100%后方可进行张拉锁定工序。张拉时，在锚杆锁定前，取0.1～0.2轴向拉力设计值Nt进行1～2次预张拉，使杆体完全平直，各部位接触紧密。锚杆张拉至1.05～1.10Nt时，对岩层、砂性土层保持10min，对粘性土层保持15min，然后卸荷至锁定荷载设计值进行锁定。锚杆张拉荷载的分级和位移观测时间应遵守表1的规定。

3 结语

经锚杆实验和长期监测，抗浮锚杆的抗拔力符合设计要求。工程竣工后，无异常情况出现，表明抗浮锚杆的施工效果良好。随着抗浮锚杆在地下工程中的广泛应用，有必要对抗浮锚杆进行系统和全面的研究，如注浆工艺参数、布置方式、力学稳定性、新型锚杆等，以便其工程应用更为经济、可靠。

【参考文献】

[1]柳建国，吴平，尹华刚，等.压力分散型抗浮锚杆技术及其工程应用[J].岩石力学与工程学报，2005，24（21）：3948-3953.

[2]贾金青，宋二祥.滨海大型地下工程抗浮锚杆的设计与试验研究[J].岩土工程学报，2002，24（6）：769-771.

[3]王贤能，叶蓉，郑建昌.抗浮锚杆的应用实例[J].地质灾害与环境保护，2001，12（1）：68-71.

[4]陈棠茵，王贤能.抗浮锚杆应力-应变状态的线弹性理论分析[J].岩土力学，2006，27（11）：2033-2036.

[责任编辑：汤静]