建筑工程抗浮锚杆施工技术应用研究

文／黄伦英 广州市恒盛建设工程有限公司 广东广州 510540

引言：

在不良地质建筑物施工中，除了要考虑地下水等对建筑物稳定性的影响外，还应该兼顾建筑物变形等问题。随着现代施工工艺的发展，大量新式施工技术被广泛应用到建筑工程项目中，而抗浮锚杆施工技术则是其中的代表，与常规技术相比，抗浮锚杆施工技术具有施工工期短、工程施工质量稳定等，具有推广价值，值得关注。

1、工程项目简介

增城少年宫占地面积26291.3m2，总建筑面积5584 6m2，其中，建筑高度31.9m，地上6 层面积共3246 1m2，地下二层面积共23385m2。本工程地上6 层，层高分别为首层层高5.4m，二层层高5m，三层～六层层高4.8m。地下室2 层，分别为负一层层高5.5m，负二层层高4.2m。

本工程地下室梁板式筏基局部存在抗浮要求，设置永久抗浮锚杆，作为基础抗浮措施。共1704 根。锚杆杆体采用直径28mm 的三级钢筋，成孔直径为150mm，注浆采用普通硅酸盐水泥砂浆，锚杆锚固端设于砂质粘性土及全风化混合岩层，锚固长度不小于15m。锚杆抗浮承载力设计值为95KN。抗浮锚杆施工完毕后应按规范要求进行检测，合格后方能进行基础及底板施工。

2、抗浮锚杆施工技术研究

2.1 施工准备工作

2.1.1 施工技术准备

在案例工程项目抗浮锚杆施工之前，全体施工人员认真了解施工图纸，并编制工程施工方案，根据施工图纸内容做技术交底，使全体施工人员了解抗浮锚杆施工技术的关键点，降低质量风险发生率。

2.1.2 施工要求

为满足施工质量的相关要求，在抗浮锚杆施工过程中应遵照以下几方面要求：（1）锚杆钻孔要避免影响周围地层的稳固程度；（2）钻孔轴线偏斜率应小于等于锚杆长度的2.0%；（3）锚杆钻孔深度应大于设计长度，因此可按照“设计长度+50mm”的标准为钻孔最终深度，保障抗浮锚杆施工中能够适应复杂情况下的施工要求；（4）在项目施工中采用先插锚杆后注浆的施工工艺，当注浆管插入孔底反浆后，注浆时应待浆体从孔口位置溢出后再缓慢拔出注浆管；（5）在钻孔安装锚杆前应彻底清理孔内的土屑、岩粉等垃圾物；（6）注浆管的出浆口应插入至距离孔底约400mm 位置，使浆液自下而上做连续灌注，确保可以彻底清理孔内的水与气体，保证施工质量。

2.2 测量放线

根据桩位平面图确定桩位详细资料，并做好质量检查与预检，并将桩位的误差信息控制在规定范围内。现场桩位放样采用插木质短棍加白石灰点方法确定抗浮锚杆的点位，确定无误后将相关信息记录在《工程定位测量记录》中，经相关方检验合格后就可以进入到下一道工序。

2.3 地质嵌风钻机锚孔钻进方法

在桩位信息合格后，案例项目采用全液压步履式长螺旋钻机成孔，螺旋钻杆直径200mm，在调整钻机的位置确定安装就位后，即可校正锚孔的位置、垂直度等信息；在成孔前，在长螺旋钻机立柱上标定孔深控制线，确保其孔深满足施工规范要求。成孔钻进过程中可根据地层信息调整钻机的钻压、转速等，要避免因为转速过快而造成蹩钻等问题；当钻机钻至设计深度后切忌立即停钻，需稳钻60s 后再停止。

根据案例工程项目的施工经验，在本阶段施工中应重点关注以下几方面问题：（1）所有安装的锚孔钻机应做到调平、调立、稳固；（2）锚孔钻进期间应注意检查钻头尺寸等详细信息，确保钻孔的直径满足设计规范；（3）钻进期间注意随时纠正锚孔的中心度，避免因为不合理施工而导致锚孔偏斜；若在施工质量检测中发现跑斜或者偏斜等问题应采取措施及时成孔。

2.4 锚头的清理

在钻孔成功后，应将联接空压机的洗井管置入孔内，先自上而下的冲洗，再由下自上的反复冲洗，彻底清除孔内的垃圾屋。同时相关人员应做好孔口的维护，避免渣土进入孔洞影响施工质量。同时在施工过程中还需要注意的是矛头清理结束后应彻底清理施工现场的碎渣以及尘土等，并用自来水清理场地，为下一阶段施工提供必要的支持。

2.5 锚杆的制作与安装

案例工程项目的抗浮锚杆结构如图1所示。

图1 抗浮锚杆的结构图

该项目中的锚杆均由直径为28mm 的三级钢筋加工制作而成，该结构杆体的有效长度达到了15m；在装置中的定位器使用6mm 的一级钢筋焊接加固而成，并且一级钢筋焊接的间距应小于等于2m；注浆管内径为20mm，应确保其长度能满足注浆施工的工艺要求。

同时在制作锚杆期间，相关人员还应该兼顾以下几方面的工艺要求：（1）所有钢筋接长均采用滚轧直螺纹机械连接接头，设计为一级接头；在组装锚杆体期间使用纤维固定支架，其中第一道距离顶端的距离为2m，避免清槽后外露土层而影响其他步骤的施工；同时向下按照2m的间距标准依次布置，直至钢筋骨架满足设计规范，并且也要避免因为吊装或者下放等环节造成钢筋骨架变形。（2）考虑到地下水本身存在腐蚀性，所以在锚杆加工期间可采用环氧涂层钢筋，涂抹的厚度大于等于280μm；在钢筋接头位置补刷环氧涂料。当钢筋的主体结构组装结束后，技术人员先检查涂层完整性，若发现涂层破损应第一时间补修。（3）锚杆加工时，顶端部位暂时不弯折，应在垫层施工结束后再弯折。（4）结合现场的实际情况发现，在锚杆加工之后，其重量大于300kg，人力难以将抗浮锚杆运送至现场，因此需要改造长螺旋钻机，改造方案为：在支撑桁架顶端位置增设卷扬机，这样可以在满足设备性能要求的基础上强化装置的起吊功能[1]。（5）在吊起抗浮锚杆后，现场指派专业施工人员下放，在确认无弯折或者损伤后，沿着孔壁位置缓慢下放；下放过程中利用设备随时观察标高变化，警惕施工质量风险问题发生。

2.6 注浆施工

案例项目在注浆施工中，关键施工工艺包括：

（1）注浆浆液有专业部门统一配置，其配比方案为：M30 水泥砂浆，水泥采用P.O.42.5(普硅525R)；

（2）水泥浆在灌注前搅拌均匀，在保障低泌浆性之后再施工；

（3）注浆前泵送清水至孔口位置并返水，达到疏通管路的目的；在确定管路疏通效果后，可采用常压泵送方法注浆，此时注浆期间严禁随时拔除注浆管，使注浆管口与孔底维持恒定距离，可以保障锚杆底端注浆充实；

（4）采用水下混凝土灌注施工方法，其中首次注浆以注满孔为标准，在确定其充盈系数大于等于1.2 之后才能继续施工；

（5）采用连续注浆作业的施工方法，采用边注浆、边拔管的工艺，此时要保证拔管的高度不能超出孔内浆液面；

（6）当一次注浆的初凝强度大于5.0MPa 之后即可采用高压注浆管做二次注浆，此时二次注浆中可以根据试验结果确定工艺内容，在案例工程项目的二次注浆施工中，注浆管应随钢筋一同放入锚孔，水泥用量不小于80Kg/m，并且设计人员为了达到提升浆体早期强度的目的，在材料中添加了少量的外掺剂，在经过处理后混凝土的早期强度更理想，满足抗浮锚杆的施工要求；

（7）锚固段注浆施工中采用孔底返浆法，将注浆管插入到距离孔底约50cm 的位置，利用压浆机(泵)将水泥砂浆经管道注入到孔底，此时随着水泥砂浆逐步填满孔洞，可以加快孔内的空气排出，最后水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体；

（8）制作试块。为满足施工质量管理的要求，案例项目在现场施工中除了见证取样之外，每天做三组试块，试块的规格70.7mm×70.7mm×70.7mm，取28d 抗压强度值，在确定其性能指标满意后才能保障施工质量；

（9）二次补浆。二次补浆主要在孔内素浆初凝后展开的施工工艺，需先开动注浆泵并用清水彻底清理泥浆后，采用上文介绍的相同施工工艺注浆，直至孔内的浆液饱满即可。而针对工程项目施工中发现的特殊地层，需要补浆3-4 次，保障孔内浆液数量充足。

2.7 抗浮锚杆施工的质量标准

2.7.1 主控项目的质量控制

根据案例工程项目的施工规范要求，在本次主控项目的施工质量管理中应关注以下内容：（1）考虑到原材料性能指标对工程质量的影响显著，所以施工前所有的钢筋与水泥等的性能参数必须满足设计方案，并且可以提供出厂合格证书以及试验报告等相关资料。（2）在项目施工过程中，抗浮锚杆的桩位信息应明确，严禁在非标定位置打设桩位；施工中的孔深等也应满足设计质量规范。（3）保障灌浆的压力水平满意，并且灌浆效果好，密实度满足设计规范[2]。（4）锚杆作为项目施工的关键点，锚杆长度质量管理成为现场施工控制的关键点，在施工中允许的锚杆长度偏差值为-30mm～+100mm。（5）应根据现场抗拔试验结果检查承载力，根据设计规范，案例项目中锚杆竖向抗拔承载力为190kN。

2.7.2 项目允许偏差值

根据上述施工过程可以发现，整个抗浮锚杆的施工难度偏高，在施工中存在诸多影响施工质量的因素，所以在本次施工中允许偏差值，详细内容如表1所示。

表1 抗浮锚杆施工中的允许偏差值

2.7.3 成品保护措施

成品保护措施关乎项目最终施工效果，根据案例项目的经验，在施工期间应重点关注以下内容：

（1）抗浮锚杆施工中的成品保护：①为避免后续施工步骤会影响抗浮锚杆的性能，所以在施工结束后应严禁任何机械设备进入到锚杆场所，避免锚杆因为机械作业而破坏；②抗浮锚杆施工中应制定严格的分区策略，严禁采用“遍地开花”的施工方法，这种现象会明显提升成品保护的难度；③在孔桩成形拔管期间应严格控制速度，做到“缓慢提拔”，避免因为提拔速度过快而造成塌孔或者垮孔等质量问题；④在灌浆结束后的12 小时应作为成品保护的重点，避免外物碰撞锚杆钢筋。

（2）底板施工的成品保护。在本次成品保护中，应主动避免锚杆体因为各种原因造成破坏，这是因为绑扎、焊接或者浇筑混凝土等施工步骤都会影响其完整性，所以应采取以下应对措施：①在基础底板施工期间，严禁对锚杆做火焰切割等深加工；②在浇筑混凝土材料前，应认真检查锚固部位的性能指标。

2.8 预防质量通病

施工经验证明，在抗浮锚杆施工中可能出现诸多质量通病，因此施工人员应重点做好以下工作：（1）应将轴线的水准点设定在不受施工过程影响的部位；（2）所有钻机垂直放置在现场，使孔底偏斜率小于等于1°；（3）灌浆管与受力钢筋之间的绑扎牢固，灌浆施工中，管底应高于钢筋底部，使浆液能够充分覆盖钢筋；（4）纯水泥浆水灰比为0.5-0.55，现场根据工况设定灌注浆压力，该项目中灌注浆压力为0.5-2.0MPa 之间，确保灌浆密实度良好[3]。

3、施工质量保证措施

3.1 完善施工质量管理机制

在抗浮锚杆施工前需要建立完善的质量管理机制，明确质量管理目标，完善技术培训机制，有序展开动态化质量检查、隐蔽工程质量验收、三重质量验收工作[4]。围绕施工质量应建立责任机制，形成以项目经理、专职质检员、监理人员、技术人员、施工班组长构成的质量管理小组，专门负责各项施工质量检查，从源头处控制施工工序，能够最大程度上规避质量问题，保证质量管理责任落实。

3.2 加强材料质量检验

重点展开材料质量的检验，每次材料入场都应检查材料合格文件或证明，到现场后应根据要求对材料质量展开试验测试，通过试验测试的材料才允许入库保存。对于水泥材料的检验，进场时应当重点关注水泥材料代号、含量以及强度等级等重要参数，逐一核对材料批号和数量，并随机进行取样测试。要求每200t 材料取20 部位材料12kg 以上，留样校验，并取一半进行性能测试，确保水泥材料性能达标。对于钢材材料应着重核对标牌、型号、尺寸等，并以60t 取样4 支标准，进行抗拉伸、抗弯曲强度的测试，验证材料质量是否达标。对于砂材料检测，应着重检查颗粒粗细程度，适合选择中细砂材料，检查材料含泥量是否达标，并随机取样进行含泥率测定[5]。材料入库后应注意对材料的妥善保管，定期根据领料单进行发放，定期对材料质量和库存进行清点，确定材料质量达标。施工人员在使用材料前也需要对材料进行检查，确保型号、外观正常，才能继续施工。

3.3 动态化施工质量检查

在施工过程中对现场展开动态化施工管理，跟随施工进度筛查质量问题，保证质量问题可以在施工过程中得到处理和解决。施工期间应根据施工内容进行质量检查，严格控制抗浮锚杆成孔深度及尺寸、锚杆质量、混凝土配比等参数，严格按照技术规范进行作业。已经完成的部分工程更需要在施工期间加强保护，避免下一工序施工过程中碰撞，威胁工程质量。监理人员应明确抗浮锚杆施工期间重要工序环节，尤其是对于工程产生整体影响的工序，必须要做到三重质量检查，需要由施工人员进行自检，根据技术交底内容严格检查施工质量。施工班组内部进行互检，每日进行互相检查，及时指出质量问题。监理人员在重要工序后应进行验收，严格按照标准验收质量，如果存在质量问题需要立即指出问题，要求监理人员和技术人员一同进行检查，以更专业层面进行质量检查，通过质量检查后才能进入下一工序施工。其次要重点关注隐蔽工程的质量，必须经过监理人员验收合格后，才允许进入下一阶段施工，从源头上杜绝工程质量问题。

4、试验

由建设方委托具有检测资质的单位进行检测，除了材料常规检测外，还应包括以下两项内容。

4.1 试件抗压试验

每组试件的抗压强度须大于30MPa。

4.2 抗浮锚杆的抗拔试验

抗浮锚杆达到一定强度后进行抗拔力检测，试验位置及数量根据图纸要求进行：（1）试验分级加载，荷载分级为8 级，确保每级加载后锚杆均稳定，位移值满足设计允许位移值8mm；（2）抗拔试验中，最大试验抗拔力为190KN。

4.3 试验结果

上述试验结果显示，抗浮锚杆、抗压试验等结果均满足性能标准，具有可行性。

结语：

在建筑工程项目施工中，抗浮锚杆施工工艺的出现可以进一步提升建筑施工质量，满足未来建筑工程项目发展要求，因此根据案例工程项目的施工经验，才抗浮锚杆职工期间，技术人员应将关注的重点放在放线定位、钻进、洗孔以及锚杆加工与安装、注浆、预防质量通病等多个方面，在制定最严格的质量管理措施后，才能有效降低质量缺陷的发生率，将其作为提高建筑工程施工质量的突破口。