薛　雷

(山西八建集團有限公司，山西 太原　030052)

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預應力抗浮錨桿施工工藝改進

薛雷

(山西八建集團有限公司，山西 太原030052)

結合預應力抗浮錨桿的施工原理，以某文化中心工程為例，分析了預應力抗浮錨桿施工工藝的關鍵點，并針對目前抗浮錨桿施工中存在的問題，從鉆孔、灌漿、錨索等方面，提出了預應力抗浮錨桿的改進建議。

預應力，抗浮錨桿，錨索，鉆孔工藝

0　引言

預應力抗浮錨桿屬于目前我國軟土地基或深基坑工程施工中應用較多的兩種抗浮技術中的一種，另外一種抗浮技術為抗浮樁。相比于抗浮樁，抗浮錨桿的抗浮能力雖然相對較弱，但是其施工成本相對低廉，應用范圍較廣，所以對抗浮錨桿施工工藝進行分析與改進，增加抗浮錨桿的抗浮能力對于提升施工項目的效率，控制實際工程成本，保證現(xiàn)場施工人員的安全有著較為重要的意義。

抗浮錨桿指抵抗建筑物向上位移的錨桿，通常有三種布置方式，分別為集中點狀布置、集中線狀布置與均勻面狀布置。集中點狀布置適用于堅硬巖層，而較為軟弱的巖層則適用于線狀的布置形式，均勻布置的方式則一般適用于大多數(shù)情況。在具體工程中應考慮根據(jù)相關規(guī)程與標準進行設計與施工，考慮各種布置方式的特點，以充分利用其優(yōu)點，發(fā)揮其最大效能。

1　預應力抗浮錨桿施工的影響因素

預應力抗浮錨桿在實際工程中的應用較為廣泛，如圖1所示，抗浮錨桿主要由承載體、張拉段、錨固段、注漿管、套管等幾部分構成，施工工藝一般分為以下幾個步驟：錨桿孔洞鉆孔、安裝錨桿、壓力灌漿、制作腰梁、張拉預應力、封錨。在實際工程中，各個流程都會影響到錨桿最后的質量，因此，應對每個流程與環(huán)節(jié)的相關影響因素都進行必要的分析。從實際工程情況來看，各項工藝流程對于錨桿最終質量影響較大的為鉆孔、灌漿、錨索這三個關鍵工藝流程，因此，相關分析也主要圍繞著這三個關鍵工藝的影響因素進行。

1.1鉆孔對錨桿的影響因素

孔洞的鉆取對錨桿的影響因素主要包括：鉆機的垂直度與錨固端進入持力層的深度。鉆機的垂直度直接影響錨桿的垂直度，錨桿的垂直度如果受到影響，將直接影響錨桿的受力情況，造成錨桿在受到豎向應力的同時還受到扭矩，極易造成錨桿的斷裂，所以，在進行鉆孔的時候應盡量保證鉆機垂直。而錨固端進入持力層的深度將直接影響抗浮錨桿的質量，如果持力層的深度不夠會造成錨桿抗拉能力不能達到設計標準，而持力層深度過深會造成成本的浪費，都不可取，所以實際工程中持力層的深度應該盡量按設計要求進行。錨桿錨固體與地層的錨固長度一般按照下式進行計算驗證：

La≥Nak/(ξ1πDfrb)。

式中：La——錨固段長度，m；

D——錨固體直徑，m；

frb——地層與錨固體粘結強度特征值，kPa，應該通過試驗確定；

ξ1——錨固體與地層粘結工作條件系數(shù)，對永久性錨桿取1.00，對臨時性錨桿取1.33。

當需要計算錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長度時，可以使用下述公式：

La≥(r0Na)/(ξ3nπdfb)。

式中：La——錨桿鋼筋與砂漿間的錨固段長度，m；

d——錨桿鋼筋直徑，m；

n——鋼筋(鋼絞線)根數(shù)，根；

r0——邊坡工程重要性系數(shù)；

fb——鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度特征值，kPa，應由試驗確定；

ξ3——鋼筋與砂漿粘結強度工作條件系數(shù)，對永久性錨桿取0.60，對臨時性錨桿取0.72。

1.2錨固漿體灌注對錨桿的影響因素

錨固漿體對錨桿質量的影響主要包括：漿體強度和灌漿時的壓力。漿體強度直接影響錨桿的強度。傳統(tǒng)的灌注漿體一般使用的是灰砂比1∶1、水灰比0.45～0.5的水泥砂漿或者水泥漿，在施工時應注意保證灌注漿體的固結完全，從而保證錨桿的質量。對于灌漿壓力，工程上一般要求保證灌漿壓力處于0.4 MPa～2 MPa之間，壓力過大或者過小都將影響錨桿質量。

1.3錨索對錨桿的影響因素

錨索在下放的過程中，常常由于重力原因導致整個錨索呈S形，呈S形的錨索在進行施工時容易發(fā)生彈出的危險，危及施工人員的安全，并且無法完全發(fā)揮錨索的力學性能。由于錨索要為抗浮錨桿提供預應力，所以在張拉的過程中各項指標均應嚴格控制，防止過分張拉或者張拉不足。因此，為了保證錨桿的工程質量，錨索在整個施工過程中都應保證呈直線形。

2　工程實例及施工工藝改進方案

2.1工程概述

該工程位于太原市商業(yè)區(qū)，為文化活動中心。項目總建筑面積約為63 000 m2，建筑主體4層，地下1層，頂部為橢球狀鋼架屋頂，外墻大多采用玻璃幕墻，地下室為文物倉庫，屬于重要防水場所。由于工程所在地地下水位較高，所以使用了抗浮錨桿保證地下室的防水要求，并且確保了錨桿節(jié)點所在位置符合防水要求。在該工程中，抗浮錨桿的下端先錨入花崗巖中，并且錨入長度符合設計要求，待基礎強度符合設計要求再進行張拉，最后再進行封錨的處理。工程中應用了非常多的預應力抗浮錨桿，并且在施工工藝上做了較大的改進，節(jié)省了工程成本，提高了抗浮錨桿的抗拉能力。

2.2相關工藝改進方案

1)鉆孔工藝的改進方案。

傳統(tǒng)鉆孔方案中，一般是先按照施工圖使用全站儀對孔的位置進行定位，然后用鉆機平穩(wěn)的進行掘進。在掘進的過程中，為了確保工程的施工不會影響周邊巖土的穩(wěn)定性，一般采用無水干鉆。并且在進行鉆孔時，要嚴格控制鉆孔的速度，防止意外的發(fā)生。

在上述工程中，施工企業(yè)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對傳統(tǒng)的鉆孔方案做了適當?shù)母牧?。為了保證持力層的深度，施工企業(yè)結合現(xiàn)場地質勘探情況，隨時對施工現(xiàn)場的土層進行取樣觀測，當出現(xiàn)掘進困難時，現(xiàn)場技術人員及時作出響應，在最短的時間內確定是否達到持力層以及還需要繼續(xù)掘進的距離。

在整個掘進過程中，除了上部較為松軟的土層之外，還有較為堅硬的巖層段。在對巖層段進行施工時，高度關注鉆進的速度以及氣壓。一般來說，鉆進時的氣壓控制在9 MPa左右，具體鉆進的速度則根據(jù)巖層的硬度以及鉆機鉆進的情況來定，以安全施工為前提。為了保證成孔的垂直，施工企業(yè)在進行鉆機的選取時經(jīng)過了多方面的考慮，最終選取了回旋鉆機搭配金剛石鉆頭的方式，并且采用羅盤對鉆桿隨時進行觀測校核。

經(jīng)過上述改良的鉆孔方案，在很大的程度上保證了成孔的質量，并且為后續(xù)灌漿的過程提供了保證。

2)漿體灌注工藝的改善方案。

在傳統(tǒng)的施工工藝中，漿體灌注大多采用壓力活塞式的注漿泵，使灌漿的壓力保持在0.4 MPa～2 MPa之間，并且較多的使用水泥漿進行灌注。在澆筑的過程中，保證注漿量大于計算量，當漿液較少時，采用0.5 MPa左右的壓力進行補漿，灌注完畢之后穩(wěn)壓2 min左右，使得補漿與之前的漿體充分的結合，增加錨桿與周邊土壤的摩擦力。

在本工程中，施工企業(yè)在進行初鉆試驗之后發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的水泥漿進行灌注時效果并不理想，對水泥漿進行了改良，主要是在傳統(tǒng)配比的基礎上，外加早強劑與膨脹劑，使得灌注漿體的強度能夠較為迅速、穩(wěn)定的增長。由于膨脹劑的存在，漿體在孔洞中也能夠產(chǎn)生一定的膨脹，增加了錨桿漿體與周圍土層的結合力，從而增強了錨桿的整體強度。進行漿體的灌注時，不同的預應力筋所采用的灌注工藝不同。使用帶套管的預應力筋時錨固端與自由端同步進行灌漿，而采用不帶套管的預應力筋進行灌注時，一般先進行錨固端的澆筑，再進行自由端的澆筑過程。但是無論采用哪種方式進行灌注，在灌注的整個過程中不應該出現(xiàn)停頓。施工企業(yè)采用了測錘及計算的方法對灌注高度進行了測量，并且提前預留出錨桿自由端的長度，為后續(xù)施工做好了鋪墊。

3)錨索工藝的改善方案。

傳統(tǒng)施工工藝中，錨索的張拉設備一般是根據(jù)錨桿來進行選擇。通過雙控法來對錨索的拉長量進行校核，即通過控制拉力與伸長值來控制錨桿的應力。一般來說，錨桿在拉伸的過程中各項指標應該符合理論值，當實際值與理論值相差較大時應該立即停止拉伸并查明原因。

上述工程中，為保證錨索呈直線狀態(tài)放進錨固漿體內，在進行漿體的澆筑之后馬上進行錨索的安裝工作，并且在整個下放錨索的過程中始終保持錨索處于懸掛狀態(tài)，錨索在下放之前就進行調直，所以能夠較好的保證錨索在下放到底之后可以保持直線的狀態(tài)。當錨索下放完成之后，如果漿體有明顯下降應該及時對漿體進行補充。而為了防止錨索在施工過程中發(fā)生傷人事件，施工企業(yè)制作了鋼管搭建的安全井，有效的保證了施工現(xiàn)場人員的安全。

2.3工藝改進效果

通過上述主要工藝相關環(huán)節(jié)的改良與改進，其效果是比較明顯的。采用新工藝進行施工的預應力抗浮錨桿平均抗拉強度均大于設計要求強度，各錨桿在施工后均工作正常，錨桿所在的地下室未出現(xiàn)漏水、滲水的情況，經(jīng)檢測，其防水質量成功達到了一級標準，在很大程度上提高了預應力抗浮錨桿的抗拉能力，說明新工藝在小幅增加工程成本的前提下有效的提高了預應力抗浮錨桿的質量，在實際工程中值得參考并多加推廣。

3　結語

預應力抗浮錨桿目前雖然在國內應用較為廣泛，但是還存在許多問題，大部分問題反映在抗拉強度不夠。本例中，通過對抗浮錨桿傳統(tǒng)工藝的改進，特別是在鉆孔、灌漿、錨索施工等相關工藝、工序流程中，采用改進或改良的方法，使預應力抗浮錨桿的抗拉能力有了大幅度的提高，保證了施工的效率與質量，而在此基礎上并未增加太多的施工成本，說明對于預應力抗浮錨桿的施工工藝的改進是合理的。

[1]林忠偉，劉新義，林達明.土層抗浮錨桿設計和工程實踐[J].巖土工程技術,2013(3)：141-146.

[2]唐孟華，曹紹林.抗浮錨桿力學性能試驗分析[J].廣州建筑,2016(1)：17-20.

Discussion on the construction technology of prestressed anti-floating anchor

Xue Lei

(The 8th Shanxi Construction Group Company Limited, Taiyuan 030052, China)

Combining with construction principles of prestressed anti-floating anchor, taking the cultural center engineering as an example, the paper analyzes critical construction technology points of prestressed anti-floating anchor. In light of problems existing in the construction of current anti-floating anchor, starting from aspects of drilling, grouting and anchor cable, it puts forward suggestions of improving prestressed anti-floating anchor construction technology.

prestress, anti-floating anchor, anchor cable, drilling techniques

1009-6825(2016)25-0085-02

2016-06-25

薛雷(1980- )，男，工程師

TU753.1

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