孔 偉（中鐵建設(shè)集團(tuán)華東工程有限公司，江蘇 昆山 215300）

0 引 言

變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿施工工藝是一種主要應(yīng)用在地下建筑室抗浮、基坑開挖和基礎(chǔ)加固等工程技術(shù)領(lǐng)域[1]的新技術(shù)。作為處理地下工程抗浮的新方法，符合國(guó)家對(duì)于“節(jié)能、降排、綠色和發(fā)展”的理念，適用于砂層和黏性土層等各種不同地層。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)，它有著安全性好、經(jīng)濟(jì)高效、工期縮短、環(huán)保出色且施工簡(jiǎn)便、耐用等顯著優(yōu)點(diǎn)。本文以古井貢酒年份原漿主題酒店地下工程（以下簡(jiǎn)稱“工程”）為例，介紹變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿施工工藝，以及擴(kuò)大頭錨桿在粉質(zhì)黏土層中的施工措施，為變直徑抗浮錨桿在粉質(zhì)黏土夾粉土層的應(yīng)用提供參考。

1 變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨桿樁原理

1.1 變直徑鋼筋籠

變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿屬于摩擦-端壓型錨桿，比一般的抗浮錨桿具有更高的抗拔能力和效率，因此在建筑工程的抗浮設(shè)計(jì)中被大量采用。新型變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭錨桿就是其中一種先進(jìn)型錨桿，其特點(diǎn)在于改良了在錨桿頭部使用變直徑功能的鋼筋籠，使鋼筋籠骨架的混凝土擴(kuò)大頭式短樁通過在擴(kuò)大頭段加裝變徑鋼筋籠后，在整體承壓力、錨固穩(wěn)定性和抗拉承載力上都得到了顯著的提高，成功解決了鋼筋籠在頭部直徑增大而籠徑縮小的問題，以及一些在承載力和穩(wěn)健性上的隱患。

一般情況下，錨桿身體的鋼筋由一根大直徑的高強(qiáng)度精鑄螺紋鋼筋組成，擴(kuò)大頭部由多根豎直向的鋼筋環(huán)繞著錨桿身體，箍筋固定在豎鋼筋外部作為外緯線，與豎鋼筋設(shè)有固定位，在未使用狀態(tài)下，箍筋保持收緊，也就是柔韌的鋼絲。箍筋盤處設(shè)有用于展開豎鋼筋的撐開裝置，因此可以調(diào)整鋼筋籠的直徑。變徑鋼筋籠大樣圖，如圖1所示。相較于舊式的高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿，這種設(shè)計(jì)在擴(kuò)大頭部做了改造和創(chuàng)新。使用這種可調(diào)直徑的鋼筋籠，可以生成鋼筋水泥的擴(kuò)大頭，從而可以顯著提升整體的受力、錨固段的穩(wěn)定性以及抗拔承載力[2]。

1.2 預(yù)應(yīng)力拉桿

通過運(yùn)用預(yù)應(yīng)力或使用預(yù)應(yīng)力桿件來大幅度降低變形量。

1.3 法蘭螺母

法蘭螺母底板錨固構(gòu)件所解決的底板中高強(qiáng)度鋼筋的錨固問題，對(duì)頭錨桿擴(kuò)大化技術(shù)的安全性有積極的促進(jìn)作用。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

2.1.1 工程地質(zhì)條件

擬建地點(diǎn)由巨厚第四紀(jì)沖積物堆積而成，勘測(cè)揭示的地層巖性主要由雜填土、粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉土和粉砂等構(gòu)成，勘測(cè)所揭示的土層性質(zhì)如下。

①層雜填土（Q4ml）：表層以磚渣碎石主；灰褐～黃褐色，濕，可塑狀態(tài)，夾植物根系及碎磚，局部為30 cm耕植土，高壓縮性。由于人文活動(dòng)的影響，該層分布不均勻，揭示層底高程為34.37～38.42 m；

②層粉質(zhì)土（Q4al）：灰黃、黃色，稍密狀態(tài)，夾薄層棕褐色黏土，中壓縮性。層底高程為36.19～37.52 m，平均36.73 m；層厚為0.60～1.90 m，平均1.25 m。

③1層粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰黃色、黃色、灰褐色，軟塑～可塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核及鈣質(zhì)結(jié)核，高～中壓縮性。層底高程為32.87～35.21 m，平均34.32 m；層厚為1.60～3.80 m，平均2.40 m。

③2層粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰黃、褐黃色，可塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核及鈣質(zhì)結(jié)核，底部夾薄層粉土，局部呈互層狀態(tài)，中壓縮性。層底高程為27.63～29.73 m，平均28.97 m；層厚為4.30～6.60 m，平均5.35 m。

④層粉質(zhì)黏土夾粉土（Q3al）：粉質(zhì)黏土呈灰黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核及鈣質(zhì)結(jié)核，夾中密狀態(tài)的粉土薄層，局部呈互層狀，中壓縮性。層底高程為25.43～29.15 m，平均26.21 m；層厚為0.30～4.00 m，平均2.74 m。

⑤層粉砂（Q3al）：灰黃、黃色，濕，中密～密實(shí)狀態(tài)，夾中密狀態(tài)的粉土薄層，局部呈互層狀，中壓縮性。揭示最低層底高程為15.07 m，揭示最大層厚為10.70 m。

2.1.2 設(shè)計(jì)情況

工程抗浮設(shè)計(jì)為乙級(jí)，錨桿防腐Ⅱ級(jí)，錨桿使用年限為50年。錨桿擴(kuò)大頭進(jìn)入第④層粉質(zhì)黏土夾粉土層≮2.5 m，采用C30細(xì)石混凝土或同等級(jí)的水泥漿作為錨桿固漿填充材料?？垢″^桿樁設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所示。

工程在初期設(shè)計(jì)階段，變直徑鋼筋籠擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿考慮采用高壓注射混凝土或者水泥砂漿作為樁體。如果采用混凝土高壓注入的施工方法，有極大可能發(fā)生管道堵塞現(xiàn)象，該現(xiàn)象不僅會(huì)對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量造成影響，也會(huì)妨礙施工進(jìn)度，在施工操作中存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行了深度的探討和研究，且根據(jù)地質(zhì)報(bào)告、類似工程經(jīng)驗(yàn)并與勘測(cè)、設(shè)計(jì)院合作開展抗浮基底巖性、抗浮水位等專題報(bào)告后，最終決定抗浮錨桿采用純水泥漿（P·O42.5）作為標(biāo)準(zhǔn)。水泥漿制備過程中，需保證混合物的均勻性，隨拌隨用。取0.5水灰比注漿，不小于30 MPa的注漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣才能保持工程質(zhì)量和施工進(jìn)度?？垢″^桿樁截面構(gòu)造圖，如圖2所示。

圖2 抗浮錨桿樁截面構(gòu)造詳圖

2.2 施工工藝與要點(diǎn)

2.2.1 施工工藝

2.2.2 施工要點(diǎn)

（1）定位。先開挖土方至筏板頂標(biāo)高，清理場(chǎng)地上的障礙以及疏松的土質(zhì)，接著依照設(shè)計(jì)圖紙上的要求，測(cè)量錨桿的點(diǎn)位，然后采用鋼筋頭進(jìn)行標(biāo)注。錨桿孔的定位允許的偏差范圍為±100 mm。錨桿樁定位后需要進(jìn)行二次確認(rèn)測(cè)試。

（2）鉆機(jī)就位。按照錨桿樁孔位移設(shè)備的定位狀態(tài)，要保證鉆機(jī)在鉆孔期間沒有過度的擺動(dòng)，以避免對(duì)成孔質(zhì)量造成影響。利用羅盤儀對(duì)鉆機(jī)的垂直度進(jìn)行調(diào)校，其垂直性的偏離度為±1，滿足設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定。檢查要求直徑偏差在10 mm以下。將鉆頭對(duì)準(zhǔn)錨桿，將要建設(shè)的鉆孔位置再鉆探一次?？孜辉陂_鉆之前，必須有管理人員簽字確認(rèn)。

（3）錨桿體制作。桿體制作基本流程：錨桿桿體防腐→套管→安裝對(duì)中間支架。

錨桿和防腐應(yīng)按設(shè)計(jì)要求制作，螺紋鋼經(jīng)過防腐油刷的精軋?zhí)幚砗筇坠懿⑦M(jìn)行密封處理。在錨桿桿件上每隔2 m設(shè)置1個(gè)A200對(duì)中間支架，沿鋼筋桿體軸線方向使錨桿處于鉆孔中心位置，隔離架應(yīng)與桿身牢固固定。抗浮錨桿桿體防腐大樣，如圖3所示。

圖3 抗浮錨桿桿體防腐大樣

（4）成孔。工程地庫(kù)筏板以下地質(zhì)依次為粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土夾粉土層、粉砂土層，抗浮錨桿擴(kuò)大頭進(jìn)入粉質(zhì)黏土夾粉土層≮2.5 m。由于工程地質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾粉土層，可采用常規(guī)高壓旋噴成孔工藝。

基于粉質(zhì)黏土夾粉土的特性，高壓旋噴成孔階段，鉆機(jī)邊鉆進(jìn)邊噴高壓水，在孔壁上形成泥皮，在注漿時(shí)能有效地防止水泥漿流失，并能保證抗浮錨桿的成樁質(zhì)量。根據(jù)抗浮錨桿樁的相關(guān)要求，鉆孔位置偏差不應(yīng)大于±100 mm，高壓噴氣擴(kuò)孔噴氣壓力不應(yīng)小于20 MPa，成孔斜率不應(yīng)大于1.0%；噴嘴給定進(jìn)速或提速為10～25 cm/min，噴嘴給定轉(zhuǎn)速為5～10 r/min。一般要求孔深比設(shè)計(jì)深30 mm。每根錨桿的鉆孔都要詳細(xì)記錄施工的原貌，以備整個(gè)鉆孔之用。使用螺旋鉆頭進(jìn)行250 mm孔徑的打孔作業(yè)，待加壓泵啟動(dòng)后，再施行擴(kuò)孔段工作，用泥漿挖孔法來保護(hù)壁面?？蛇x用水泥漿液進(jìn)行高壓噴射擴(kuò)孔。在運(yùn)用水泥漿液進(jìn)行擴(kuò)孔操作時(shí)，需要在上下之間反復(fù)進(jìn)行擴(kuò)孔任務(wù)，至少需要執(zhí)行2次以上才能實(shí)現(xiàn)完工。

（5）下錨。①錨桿做好后，要檢查鉆頭有沒有固定好，鋼筋籠有沒有裝牢，才能下錨。漿管在固定錨桿的同時(shí)下放。②根據(jù)錨桿的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，利用挖機(jī)配合人工將錨桿吊入洞內(nèi)，在擺放過程中避免錨桿出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或彎曲。如果在下錨過程中桿身無法到達(dá)洞底，應(yīng)把桿身拉出，查明問題所在，重新鉆孔后再次將錨桿下放。③錨桿下至孔底后，為保證錨桿軸心重合鉆孔中心線，用導(dǎo)向帽對(duì)錨頭進(jìn)行臨時(shí)支撐。④桿身下至孔位后，應(yīng)測(cè)量頂部標(biāo)高，定位銷在達(dá)到預(yù)定位置時(shí)應(yīng)當(dāng)取出，打開變徑鋼筋籠，同時(shí)利用懸吊的鋼筋對(duì)其進(jìn)行固定，這樣可以防止桿體錨定長(zhǎng)度短缺以及對(duì)混凝土底板承壓鋼筋位置造成的影響[3]。

（6）注漿。注漿采用孔底回漿法。①注漿材料按設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行配置，使?jié){液凝結(jié)加快。必須嚴(yán)格按照預(yù)先規(guī)劃的比例來混合漿液，并在現(xiàn)場(chǎng)將漿液混合至均勻方可使用。漿液注入過程中，要保持連續(xù)性，不能中斷，并且只有在漿液全部注入完畢后，才能開始凝固過程，以確保漿液得以全面施展其功效。②注漿時(shí)，漿液由孔口溢出，漿液與預(yù)制漿液相同時(shí)，應(yīng)停止注漿，以保證漿液在孔內(nèi)的質(zhì)量和高低。如果在注漿階段出現(xiàn)過長(zhǎng)的停頓，超過了初凝漿液的設(shè)定時(shí)間，那么就必須重新進(jìn)行清洞、錨定、注漿等作業(yè)。注漿施工的全程應(yīng)該做詳細(xì)、完整的記錄。③錨桿注漿后應(yīng)避免外力作用晃動(dòng)錨桿，直至錨桿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。④水灰比取純水泥漿液0.5，注漿壓力一般不低于20 MPa。在漿液注入過程中，要對(duì)100 mm×100 mm×100 mm立方試件進(jìn)行注漿取樣，每30根錨桿保留至少1組（每組3片）試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。⑤提桿時(shí)注漿為二次補(bǔ)漿，實(shí)際注漿高度高于設(shè)計(jì)高度0.8～1.0 m。⑥錨桿桿身上部鋼筋籠固定、頂端控制在筏板下5 mm，并對(duì)標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制。錨桿和底板連接大樣圖，如圖4所示。

圖4 錨桿和底板連接大樣圖

（7）養(yǎng)護(hù)。根據(jù)JGJ/T 282—2012《高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程》，錨桿施工完成后28 d內(nèi)為錨洞內(nèi)水泥漿的維護(hù)時(shí)間，維護(hù)期間錨桿不得發(fā)生碰撞事故。

（8）張拉。在進(jìn)行錨桿的檢測(cè)過程中，錨桿樁水泥漿強(qiáng)度達(dá)到90%以上，才符合拉桿試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿張拉鎖定，如圖5所示。

圖5 預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿張拉鎖定圖

3 變徑鋼筋籠大頭錨桿樁的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

工程抗浮錨桿樁設(shè)計(jì)要求樁體材料為高壓注射混凝土或者水泥漿，經(jīng)工程相關(guān)人員的深度探討和研究后，最終確定水泥漿為填充材料。

工程共計(jì)1 065根抗浮錨桿樁，每根錨桿樁體積約為1.4m3，總體積為1 491 m3，則：若采用C30細(xì)石混凝土為樁體填充材料，市場(chǎng)上C30細(xì)石混凝土價(jià)格為668元/m3，需要投入總成本為995 988元；若采用水泥漿為樁體填充材料，市場(chǎng)上C30水泥漿價(jià)格為549.9元/m3，需要投入總成本為819 900.9元。節(jié)約造價(jià)176 087.1元。

4 結(jié) 語(yǔ)

古井貢酒年份原漿主題酒店工程抗浮錨桿施工完畢后，經(jīng)錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)，全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在保證安全、穩(wěn)定、快捷和高效的前提下，抗浮錨桿的整個(gè)施工過程可控，希望能為今后抗浮錨桿樁在粉質(zhì)黏土層施工提供數(shù)據(jù)參考。