压力型预应力抗浮锚杆桩施工技术研究

陈海波 施崇强

摘要：复杂的地质条件，地下结构的不断加深，使地下水压力越来越受到关注。一种被称为压力型预应力抗浮锚杆桩的新型锚杆体系，能显著提高抗浮锚杆的承载力及耐久性，同时地下室筏板浇筑后，底板与锚杆连接处的渗漏问题通过在锚杆杆体及筏板底部设置多道防水构造得以解决。压力型预应力锚杆桩在实际施工应用中具有工艺简单，防水、防腐效果好，与岩体锚固稳定等优点，地下室抗浮的可靠性相比于传统抗浮锚固有提高，社会经济效益较好且抗浮锚杆布置方式灵活，对各种地层适应能力强，已越来越多地用于工程实践中。

关键词：预应力抗浮锚杆桩；防腐；锚固

Construction technology of pressure type prestressed anti floating anchor rod

Chen Haibo ,Shi Chongqiang

(Zhejiang First Construction Group Co., Ltd.)

Abstract: The complex geological conditions and the continuous deepening of underground structures have attracted increasing attention to groundwater pressure. A new type of anchor rod system called pressure type prestressed anti floating anchor rod pile can significantly improve the bearing capacity and durability of the anti floating anchor rod. At the same time, after the basement raft is poured, the leakage problem at the connection between the bottom plate and the anchor rod is solved by setting multiple waterproof structures at the bottom of the anchor rod body and raft plate. Pressure type prestressed anchor piles have the advantages of simple process, good waterproof and anti-corrosion effects, and stable anchoring with rock mass in practical construction applications. Compared with traditional anti floating anchoring, the reliability of basement anti floating is improved, and the social and economic benefits are better. The arrangement of anti floating anchor rods is flexible, and they have strong adaptability to various strata. They have been increasingly used in engineering practice.

前言

武义县职业技术学校迁建工程（一期）标段一项目包括宿舍楼、图书行政楼、体育馆、食堂，其中图书行政楼、体育馆、食堂下部设有地下室，场地土质为各类风化砂岩，基础形式为筏板柱墩基础。拟建场地浅部地下水的主要潜水类型为第四系孔隙潜水及基岩裂隙潜水，勘探时未揭露承压水，但不排除局部残丘凹谷处的强风化岩层破碎带存在微承压水。其中填土层孔隙相对较大，渗透性较好，为强透水～极强透水土层，为地下水贮存和径流提供了较好空间和通道，是本项目地下水的主要含水层。做为相对隔水层的全风化砂岩层，渗透性较差。场地内岩土层上部为强透水性的填土层，下部为弱透水的全风化岩层和基岩。按照勘探孔的地下水分布，第四系孔隙潜水主要分布于填土层中，与下伏基岩的裂隙水水力联系较为密切。填土受其成分影响，局部含有透镜体式分布的上层滞水。

考虑梅雨季节水位高，采用压力型预应力抗浮锚杆桩进行抗浮，防腐等级II级，预应力锚杆杆采用PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋，锚杆设计使用年限 50年。

1、地质情况

根据地质勘察报告，本工程地下室抗浮区域土层情况如下为：①层素填土（Q

4ml），层厚0.7-2.6，层底标高98.4-100.66；②2层强风化粗砂岩（K1c），层厚1.7-2.7，层底标高92.9-98.96；②3层中风化粗砂岩K1c，层厚7.9-12.6，层底标高85-86.36；土质强度高。了解地质情况后，做好施工前的准备以及工艺做法的确定，钻孔穿过的土层、成孔条件、锚固类型、锚杆长度、经济性、施工速度等因素在钻孔机械选型时应综合考虑。采取措施保证成孔直径及不塌孔。当锚固段遇到岩体破碎，土质较差等情况时，采取固结灌浆处理。成孔完毕后，必须使用高压空气清孔，确保全部清除出孔内岩粉，防止水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度降低，放置预应力钢筋时，采用更先进方便的做法，将钢筋外包PE塑料膜，以保护钢筋在下放时不被损伤并达到一定的防水效果；同时严格保证灌注水泥砂浆时，一次灌注到位，注浆管埋入骨料中的长度不小于1000mm，防止夹泥缩颈产生，注浆应连续进行，浆液应溢出孔口方可。施工过程中应严格执行相关工艺要求，保证锚杆施工质量。

2、施工流程

抗浮锚杆桩施工流程为:施工准备一桩位放样一钻孔一清孔一放置钢筋、注浆一锚杆张拉与封锚一锚杆验收试验

3、施工工艺

3.1施工准备

锚杆桩施工前，基本将地下室地基土开挖到位，材料进场验收完成、水泥砂浆配合比设计完成、方案先行施工方案的编制及审批完成、安全技术交底完成，锚杆桩编号完成。在工程施工前，先对6根试验锚杆做破坏性试验，试验得到的相关锚杆数据如抗拔承载力特征值等技术参数，经设计单位复核确认后，方可进行工程锚杆施工。

3.2桩位放样

根据地下室锚杆平面图将预应力锚杆桩位置放出，桩位点采用石灰粉做十字标记，定位偏差不宜大于20mm，锚孔偏斜度不应大于1%。。

3.3钻孔

根据孔的位置及锚杆施工顺序，安装锚孔钻机、调平、调立、稳固，使钻机就位。钻孔前检查钻头直径，校核钻孔位置、钻杆倾角及方向，锚孔偏斜度不应大于1%，采用冲击跟进的方法。施工时需对每个孔做施工记录。

3.4清孔

锚孔施钻完成后，必须使用高压空气(风压0.2~0.4MPa)清孔，确保全部清除出孔内岩粉，防止水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度降低；当锚固段遇到岩体破碎，土质较差等情况时，采取固结灌浆处理。

3.5锚杆加工及安装

锚杆为压力型预应力锚杆桩，预应力筋PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋（精轧螺纹钢），每根锚杆采用1根φ32钢筋，fptk=1230MPa，fpy=900MPa。锚杆杆体钢筋的加工的下料、除锈防腐、外包PE塑料均在杆体钢筋加工工厂直接完成，成品运至施工现场，另外包含对中支架的安装、注浆管与对中支架的连接固定、安装张拉端与固定端的锚固板、下孔等阶段。预应力筋下料长度为孔深+筏板厚度+预留长度，预留长度主要用于锚杆的验收与检测，根据设计要求检测数量随机预留，约预留1.0-1.5mm。杆体材料下料和安装前应检查锚杆钢筋表面防腐土层厚度（要求＞280μm），锚杆钢筋外包PE塑料膜完整性、是否有油污、泥土等附着等情况，对中支架厚度，注浆管连接牢固度等情况，严禁采用不符合设计要求的材料。锚固段每隔1.5m设一个外径200，内径50塑料材质的带肋空心圆环，厚度5mm的对中支架（详图1），对中支架使用铁丝绑扎牢靠。在下方预应力螺纹钢前周围套装波纹管。钢筋焊接导向架，导向架与承压钢板焊接。

预应力筋在承压钢板处（张拉端）及孔底部（固定端）采用内径32，上口直径70，下口直径120材质采用40Cr的锚固板固定，锚固板表面均需做防腐处理，达到相应防腐蚀等级的要求。（详图2）。预应力锚杆中心两侧设2根注浆管，注浆管埋入骨料中的长度不小于1000mm。

预应力筋采用人工安放，必要时借助手动葫芦下放；下放前，锚杆预应力筋制作质量和长度需经监理验收合格后，方可下入孔内。

图 1

图 2

3.6注浆

1、注浆管绑扎在对中支架上同预应力钢筋一起放入孔内。应预埋2根注浆管，注浆管的直径需要能承受一次注浆时1.0Mpa的压力以及二次高压注浆时不应小于5.0Mpa的压力，同时能使浆体压值钻孔底部；

2、水泥砂浆浇灌时，须一次灌注完毕，导管埋入骨料中的长度不小于1000mm，防止产生夹泥缩颈。注浆应连续进行，浆液应溢出孔口方可停止注浆，应观察浆液标高无明显下降。

3、要求采用二次高压注浆工艺，二次注浆应在一次注浆后4~8小时进行，且注浆压力应达到2.5MPa以上应稳定5min。

3.7防水处理及成品保护

在注浆浆料强度达到一定程度后，进行底板垫层的浇筑，垫层浇筑后为消除杆体与底板连接处的渗水隐患，以杆体钢筋为中心刷一圈直径800mm的2mm厚非固化橡胶沥青防水涂料，涂刷两层，并在垫层上方约3cm处和底板上口往下20cm处的杆体钢筋上各设置一道遇水膨胀止水条（详图3）；底板内的杆体钢筋确保外包PE塑料包裹完整，底板钢筋绑扎前在杆体钢筋上放置一道d=150mm,L=300mm的φ10@50螺旋箍筋，；底板钢筋绑扎完成之后，在杆体钢筋周边预留一个280×280×150H的张拉孔，张拉孔底部设置250x250x25厚钢垫板，钢垫板下部使用埋弧焊焊接4C16锚筋，伸至底板底筋处，锚筋端部弯折15d（详图3），搁置在底板底板底筋钢筋网上。（详图4）。地下结构施工时严禁扰动锚固体及筋体。筏板混凝土浇筑前需对错杆筋体进行扰动检查并进行防腐处理。

图 3

图 4

图 5

3.8锚杆张拉与封锚

锚杆张拉前，底板混凝土强度须达到100%的设计及强度。应力控制做为张拉时控制的关键因素，方法采用应变校核的方式进行。实测伸长值与计算值的偏差应在-6%～+6%范围之内，现场做好预应力张拉记录。应均匀、有序的进行张拉作业，至少间隔2-3根锚杆张拉，以避免局部区域内集中张拉对邻近锚杆产生不利影响。注浆体的密实程度可通过预张拉检查，消除隐蔽变形量。48h内损失小于设计规范要求锁定荷载的10%即满足要求，否则需进行二次补偿张拉。张拉完成后，将张拉端及其周围浮浆凿除并清理干净，刷两道防水涂料，用高一标号微膨胀细石混凝土封堵张拉端并振捣密实。

预应力筋张拉完成后须及时对锚具进行防腐保护处理，严格做好封端工作，锚固后多余长度的预应力钢筋采用砂轮片切除，保留10mm左右的预应力筋凸出锚固板，电弧切断严禁采用；

4、质量控制

4.1锚杆钢筋

制作锚杆杆体的钢筋应验收并送检复试合格，螺纹钢筋筋体防腐涂层＞280μm，并按要求堆放，锚杆钢筋长度应根据设计图纸计算准确，在厂家下料加工完成厚运至现场，严禁在现场焊接接长；

4.2注浆

注浆采用M35水泥砂浆，砂浆所用材料经过复试合格，并完成配合比设计后，方可进行注浆，浇筑时按规范要求留置规定组数的试块。

水泥砂浆浇注时，须一次灌注完毕，注浆管埋入骨料中的长度不小于1000mm，防止产生夹泥缩颈。注浆应连续进行，浆液应溢出孔口方可停止注浆，应观察浆液标高无明显下降。

4.3锚杆张拉与封锚

锚杆张拉前，底板混凝土强度须达到100%的设计及强度。应均匀、有序的进行张拉作业，至少间隔2-3根锚杆张拉，以避免局部区域内集中张拉对邻近锚杆产生不利影响。

锚固板在锚固完成后要及时做有效的防腐保护，锚固后多余长度的预应力钢筋采用砂轮片切除，保留10mm左右的预应力筋凸出锚固板，电弧切断严禁采用；将清理干净张拉端及其周围的垃圾杂物，刷两道防水涂料，用比底板混凝土高一标号的微膨胀细石混凝土封堵张拉端并振捣密实。

4.4锚杆验收与检测

应按《锚杆锚固质量无损检测规程》进行锚杆锚固质量无损检测；检测内容应包括锚杆杆体长度和锚固密实度检测；采用声波反射法进行检测。检测数量不低于总锚杆数量的10%，且每批不宜少于20根。

锚杆验收试验的数量不少于总数的5%，且不少于6根。试验应在锚杆注浆体强度达到设计要求的强度后进行，验收试验的最大加载值为2倍承载力特征值（250KN），即500KN

5、结语

与岩体稳定的锚固力，高效简便的施工工艺，良好的抗渗构造是压力型预应力抗浮锚杆在实际应用中的一些鲜明的优点。PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋，强度高，防腐性能好，可延长预应力抗浮锚杆的寿命。预应力抗浮锚杆桩与岩体稳定的锚固力使得将其应用在破碎、松散、软弱、渗水等复杂地质条件下时，其抗拔承载力也能充分满足设计抗浮要求，各类验收检测均无不合格情况，且具有成本低、施工快，在抗浮锚固工程中大幅降低施工难度，施工效率显著提高的优点，为项目在抗浮工程施工中比计划工期提前了10天完成，同时PSB1080级预应力混凝土用螺纹钢筋在专业厂家根据图纸计算后精准下料加工，相比于其他传统的抗浮锚杆使用的在现场加工的热轧带肋钢筋节省了钢材约20.21吨，共计节约材料成本约8.38万元，在基础抗浮施工中值得积极推广。

参考文献：

[1]乔世涛，张军伟，杜瑞，孔宁.压力型预应力抗浮锚杆施工技术[J].建筑技术，2022，53（2）：139-141

[2]王巍,蔡东波,陈勇,等.一种承压型预应力抗浮锚杆及施工方法:CN202211131137.1[P].CN115434315B[2023-12-19].