变截面囊式扩体抗浮锚杆施工

邓凤财

身份证： 11022819760917 ****

摘 要

变截面囊式扩体锚杆作为一项较新的技术，被广泛应用于基础抗浮工程中。变截面囊式抗浮锚杆的端头锚固段采用囊袋式扩大头，传力及受力机理科学合理，与传统的扩大头锚杆相比，其单根锚杆抗拔力大大加强，有效地减少了锚杆数量，节约材料、绿色环保，具有良好的社会效益和经济效益。结合工程实例，重点阐述变截面囊式扩体锚杆技术在地下抗浮结构中的应用，以期为类似工程提供借鉴。

绪 论

本工程因地质情况制约，地下水位较高，对建筑物整体的抗浮要求较高，传统的增加自重方法如：房心回填钢渣混凝土，对施工成本、材料要求较高，为节约施工成本及施工周期，采用新型技术抗浮锚杆作为建筑物的抗浮措施，成本低、施工速度快，无需周转运输，施工现场直接加工。本文就此分项工程的实际施工经验初步进行讨论，为后续工程提供经验借鉴及参考。

1. 工程概况

平房乡姚家园新村三期安置房项目属于群体住宅民生工程，地处北京市朝阳区姚家园，位于朝阳大悦城商圈内。本工程总建筑面积18万㎡，主要包括8栋住宅楼和1个地下车库，地上标准层高2.8m，地下层高3.6m，建筑层数9F~18F/-2F~-5F，建筑高度26.1m~53.9m。基础形式为筏板基础，结构形式为现浇剪力墙结构。

2. 抗浮锚杆设计

本工程地下水位较高，为了有效解决基础抗浮问题，初步设计方案考虑采用回填钢渣混凝土和抗浮锚杆工艺，由于地下车库面积1.7万㎡，经粗算回填钢渣混凝土将比抗浮锚杆贵1千万，为此建设单位决定采用抗浮锚杆施工工艺。针对此工艺，设计院提出2种设计方案，一种为普通型抗浮锚杆，另一种为变截面囊式扩体抗浮锚杆。具体初设方案如下：

普通型抗浮锚杆施工工效为25根/台/日，变截面囊式扩体锚杆施工工效为20根/台/日，经过核算对比，变截面囊式扩体锚杆施工成本比普通型抗浮锚杆成本节约40%，施工工期节省50%以上。

3. 施工工艺特点

变截面囊式抗浮锚杆的基本结构是由高强钢筋构成的普通锚固段和带有囊式膨胀挤扩体的端部扩体段组成。

将变截面囊式抗浮锚杆置入钻孔中的预设位置后，通过预设的分离式注浆管，向囊袋内注入一定配合比的水泥浆；随着浆体的注入，钻孔内的囊袋逐渐向预设的形状膨胀，同时囊体周围土体和浆液逐渐被挤密；伴随膨胀压力的提高，土体挤密区范围不断扩大，最终预估挤密区的影响范围可以达到囊体膨胀后直径的2倍左右。在经过挤密后，根据土体的密度—有效应力—抗剪强度的对应原则，囊体周围土体的强度提高，从而在膨胀水泥浆挤扩体的端头承载效应下，大大提高单根锚杆的极限承载力。传统抗浮锚杆依靠杆体与周围土体的黏结力和摩擦效应来传递荷载，所以锚固力的大小取决于杆体的长度；而变截面囊式抗浮锚杆主要依靠膨胀挤扩体的端压作用承载，锚固力的大小主要取决于膨胀挤扩体的端头承载面积，所以膨胀挤扩体的长度只需满足能够对土体有效挤密的要求即可，放置变截面囊式锚杆的扩体段长度一般为4m。

四、工艺操作要点

1.场地平整

（1）采用工程机械（或人工）对施工场地进行平整，满足锚杆钻机的组装、钻进成孔及行走移机等作业时对场地平整度的要求。由于锚杆机自重较大，为确保移机顺利，对于土质松软时推荐铺设钢板，可周转使用且效果明显。

（2）施工现场应选取合适位置作为主要材料（水泥、钢筋、变截面囊式扩大头等）的堆放和加工场地，以便施工机械及人员进场之后能够顺利开展工作，为了便于场地调整，建议采用混凝土预制路面作为堆放和加工场地，布设灵活，吊运方便，大大提高了施工效率。

（3）根据地勘报告，提前对需要施工区域内的地面及其以下一定深度范围内，影响旋喷钻机钻进的建（构）筑物、建筑垃圾及孤石进行探查与挖除，不便挖除的可原地进行破碎处理。

2.设备组装与调试

根据现场具体情况及现场机械设备布置图，安装并调试相关机械设备，如搅拌桶、砂浆泵、高压注浆泵、浆渣分离器等。组装锚杆钻机，连接相关配套设备，并进行钻孔调试。

施工前必须对水泥浆进行高压喷射，且应保持高压喷射状态大于10 min；喷射压力应超过施工要求（最大压力10 MPa），以便检验高压喷射水泥浆质量、高压泥浆泵性能、高压管路的密封性等指标。

3.测量放线与钻机就位

根据设计图纸，对每根抗浮锚杆位置进行测设，确保孔位偏差在允许范围内。

根据施工测量放线标记对锚杆机进行定位，定位水平误差控制在50 mm以内。

已测量放线好的孔位应做好标记，标记要清晰牢固。对于测量放线好的孔位，必须经现场技术人员和监理工程师进行校核，校核合格后方可进行后续施工。

4.下钻成孔

成孔前需测放施工点位场地标高，根据场地标高及锚杆顶标高进行钻孔施工，确定是否存在空桩段。桩机定位后，进尺仪表盘读数为零，根据仪表盘读数进行钻孔深度的控制。

钻机钻进时素水泥浆从钻管流向孔底，在一定的压力水头下，水泥浆包裹钻削下来的渣土屑排出孔外，由人工将渣土收集至指定地点集中存放外运；钻进过程中（包括接长钻管和暂时停机）要不断提供水泥浆护壁，而且要始终保持孔口水位。钻进长度为设计普通段长度-0.5 m，以保证扩孔段的成孔大小。

5.旋喷扩孔

锚杆钻机用水灰比为1.0的水泥浆以30 MPa高压进行旋喷，旋喷时以10～20 cm/min的提升速度及10～20 r/min的转速进行高压喷射扩孔，为保证扩孔段的大小，旋喷施工应重复2次。

6.浆渣分离处理

施工过程中，采用泥浆泵将扩孔施工过程中产生的泥浆抽排至浆渣分离器中，使用浆渣分离器将废旧泥浆分离成渣土和水，渣土集中外运，水随基坑排水系统排出并组织进行循环利用，保证场地的清洁、环保。

7.锚杆制作与防腐

按照每根锚杆实际深度统一制作锚杆，锚杆杆体采用1根PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋，直径为42mm。根据锚固长度及设计构造要求，确定钢筋的下料长度；顶部预留长度为底板厚度-50 mm。根据设计图纸确定防腐等级，钢筋采用外涂环氧富锌类底料。将精轧螺纹钢穿过扩体锚杆囊袋的预留孔，在囊袋的螺纹钢端，由经过专门培训的工人和专用设备安装预应力螺母的固定装置。

绑扎钢制注浆管，用作囊袋内注浆及二次注浆，用铁丝绑在杆体上，与囊袋的对应注浆丝口旋转固定，露出地面高度不小于0.55 m。

8.锚杆下放

锚杆下放主要为人工辅助锚杆钻机下放，杆体放入钻孔前，应检查杆体的质量，确保组装后杆体满足设计要求。下放杆体时，应防止杆体扭压、弯曲。在钻孔钻至设计要求深度并经验收后，进行下锚，锚杆体插入孔内深度为距孔底不超过0.10 m。锚杆安放后，不得随意提拔。

9.囊袋内灌注水泥浆

（1）囊袋内注浆水灰比取0.5，在水泥浆转移过程中采用过滤网对其进行过滤，以防发生管路堵塞。检测水泥浆的流动度，对符合要求的水泥浆进行取样检测，并做好取样记录。

（2）待扩体锚杆下放到锚孔的设计深度后，由泥浆泵将制配好的水泥浆压灌入挤扩囊体内，在孔底扩体锚固段形成一个形状规则的水泥结石体，强度高且性能稳定。

（3）水泥浆灌注完毕后，及时拆除注浆管并回收锚孔内注浆管，随后对注浆系统进行清洗；可将剩余部分水泥浆灌入锚孔内。

（4）囊袋内注浆量达0.8m³时即可将囊体注满，为保证囊袋注浆量，实际操作过程中的注浆量应大于0.8 m³，可以保证囊袋完全打开，囊内灌注完成后对囊体外锚固段进行注浆，注浆量为1.2m³。最后顶部进行水泥净浆灌注，灌注压力≤1MPa，且孔口返浆颜色明显变深后停止灌注。

10.二次补浆

如果当囊袋内注浆完成时孔口未溢出水泥浆，则应拧下与囊袋的对应注浆丝口旋转固定的高压注浆钢管，上提100～200 mm，开动注浆泵进行补浆直至孔口返浆变色补浆完成后除去快速接头后面的注浆外管，将高压注浆钢管全部提出冲洗，完成1根变截面囊式扩体锚杆施工。

11.防水措施

为了确保抗浮锚杆防水效果，防水施工前提前对设计节点进行优化，在原有水泥基渗透结晶防水涂料和止水环的基础上，细化防水卷材收头，同时增加防水卷材柔性封头处理，刚柔并济，大大提高防水效果。

12.安装垫板及锚具

待绑扎底板钢筋时，加装螺旋钢筋、垫板及锚具，并用斜拉钢筋与底板主筋相连。

结 论

变截面囊式扩体锚杆与普通型抗浮锚杆相比，端部扩大体采用囊式扩大头，注浆膨胀后可大大增加单桩抗拔效果，根据土质情况，抗拔效果有所不同，最低也可达到50t以上，最高可达到100t。由于抗浮效果显著，可大幅降低锚杆数量，节约工期和成果效果显著。

参考文献

[1]《平房乡姚家园新村三期安置房项目（1#住宅楼等23项）岩土工程详细勘察》（工程编号2020详勘020），中国建筑技术集团有限公司，2020.7。

[2]《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019。

[3]《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T282-2012。

[4]《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005。

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