薛　雷

(山西八建集团有限公司，山西 太原　030052)



预应力抗浮锚杆施工工艺改进

薛雷

(山西八建集团有限公司，山西 太原030052)

结合预应力抗浮锚杆的施工原理，以某文化中心工程为例，分析了预应力抗浮锚杆施工工艺的关键点，并针对目前抗浮锚杆施工中存在的问题，从钻孔、灌浆、锚索等方面，提出了预应力抗浮锚杆的改进建议。

预应力，抗浮锚杆，锚索，钻孔工艺

0　引言

预应力抗浮锚杆属于目前我国软土地基或深基坑工程施工中应用较多的两种抗浮技术中的一种，另外一种抗浮技术为抗浮桩。相比于抗浮桩，抗浮锚杆的抗浮能力虽然相对较弱，但是其施工成本相对低廉，应用范围较广，所以对抗浮锚杆施工工艺进行分析与改进，增加抗浮锚杆的抗浮能力对于提升施工项目的效率，控制实际工程成本，保证现场施工人员的安全有着较为重要的意义。

抗浮锚杆指抵抗建筑物向上位移的锚杆，通常有三种布置方式，分别为集中点状布置、集中线状布置与均匀面状布置。集中点状布置适用于坚硬岩层，而较为软弱的岩层则适用于线状的布置形式，均匀布置的方式则一般适用于大多数情况。在具体工程中应考虑根据相关规程与标准进行设计与施工，考虑各种布置方式的特点，以充分利用其优点，发挥其最大效能。

1　预应力抗浮锚杆施工的影响因素

预应力抗浮锚杆在实际工程中的应用较为广泛，如图1所示，抗浮锚杆主要由承载体、张拉段、锚固段、注浆管、套管等几部分构成，施工工艺一般分为以下几个步骤：锚杆孔洞钻孔、安装锚杆、压力灌浆、制作腰梁、张拉预应力、封锚。在实际工程中，各个流程都会影响到锚杆最后的质量，因此，应对每个流程与环节的相关影响因素都进行必要的分析。从实际工程情况来看，各项工艺流程对于锚杆最终质量影响较大的为钻孔、灌浆、锚索这三个关键工艺流程，因此，相关分析也主要围绕着这三个关键工艺的影响因素进行。

1.1钻孔对锚杆的影响因素

孔洞的钻取对锚杆的影响因素主要包括：钻机的垂直度与锚固端进入持力层的深度。钻机的垂直度直接影响锚杆的垂直度，锚杆的垂直度如果受到影响，将直接影响锚杆的受力情况，造成锚杆在受到竖向应力的同时还受到扭矩，极易造成锚杆的断裂，所以，在进行钻孔的时候应尽量保证钻机垂直。而锚固端进入持力层的深度将直接影响抗浮锚杆的质量，如果持力层的深度不够会造成锚杆抗拉能力不能达到设计标准，而持力层深度过深会造成成本的浪费，都不可取，所以实际工程中持力层的深度应该尽量按设计要求进行。锚杆锚固体与地层的锚固长度一般按照下式进行计算验证：

La≥Nak/(ξ1πDfrb)。

式中：La——锚固段长度，m；

D——锚固体直径，m；

frb——地层与锚固体粘结强度特征值，kPa，应该通过试验确定；

ξ1——锚固体与地层粘结工作条件系数，对永久性锚杆取1.00，对临时性锚杆取1.33。

当需要计算锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度时，可以使用下述公式：

La≥(r0Na)/(ξ3nπdfb)。

式中：La——锚杆钢筋与砂浆间的锚固段长度，m；

d——锚杆钢筋直径，m；

n——钢筋(钢绞线)根数，根；

r0——边坡工程重要性系数；

fb——钢筋与锚固砂浆间的粘结强度特征值，kPa，应由试验确定；

ξ3——钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，对永久性锚杆取0.60，对临时性锚杆取0.72。

1.2锚固浆体灌注对锚杆的影响因素

锚固浆体对锚杆质量的影响主要包括：浆体强度和灌浆时的压力。浆体强度直接影响锚杆的强度。传统的灌注浆体一般使用的是灰砂比1∶1、水灰比0.45～0.5的水泥砂浆或者水泥浆，在施工时应注意保证灌注浆体的固结完全，从而保证锚杆的质量。对于灌浆压力，工程上一般要求保证灌浆压力处于0.4 MPa～2 MPa之间，压力过大或者过小都将影响锚杆质量。

1.3锚索对锚杆的影响因素

锚索在下放的过程中，常常由于重力原因导致整个锚索呈S形，呈S形的锚索在进行施工时容易发生弹出的危险，危及施工人员的安全，并且无法完全发挥锚索的力学性能。由于锚索要为抗浮锚杆提供预应力，所以在张拉的过程中各项指标均应严格控制，防止过分张拉或者张拉不足。因此，为了保证锚杆的工程质量，锚索在整个施工过程中都应保证呈直线形。

2　工程实例及施工工艺改进方案

2.1工程概述

该工程位于太原市商业区，为文化活动中心。项目总建筑面积约为63 000 m2，建筑主体4层，地下1层，顶部为椭球状钢架屋顶，外墙大多采用玻璃幕墙，地下室为文物仓库，属于重要防水场所。由于工程所在地地下水位较高，所以使用了抗浮锚杆保证地下室的防水要求，并且确保了锚杆节点所在位置符合防水要求。在该工程中，抗浮锚杆的下端先锚入花岗岩中，并且锚入长度符合设计要求，待基础强度符合设计要求再进行张拉，最后再进行封锚的处理。工程中应用了非常多的预应力抗浮锚杆，并且在施工工艺上做了较大的改进，节省了工程成本，提高了抗浮锚杆的抗拉能力。

2.2相关工艺改进方案

1)钻孔工艺的改进方案。

传统钻孔方案中，一般是先按照施工图使用全站仪对孔的位置进行定位，然后用钻机平稳的进行掘进。在掘进的过程中，为了确保工程的施工不会影响周边岩土的稳定性，一般采用无水干钻。并且在进行钻孔时，要严格控制钻孔的速度，防止意外的发生。

在上述工程中，施工企业根据现场实际情况，对传统的钻孔方案做了适当的改良。为了保证持力层的深度，施工企业结合现场地质勘探情况，随时对施工现场的土层进行取样观测，当出现掘进困难时，现场技术人员及时作出响应，在最短的时间内确定是否达到持力层以及还需要继续掘进的距离。

在整个掘进过程中，除了上部较为松软的土层之外，还有较为坚硬的岩层段。在对岩层段进行施工时，高度关注钻进的速度以及气压。一般来说，钻进时的气压控制在9 MPa左右，具体钻进的速度则根据岩层的硬度以及钻机钻进的情况来定，以安全施工为前提。为了保证成孔的垂直，施工企业在进行钻机的选取时经过了多方面的考虑，最终选取了回旋钻机搭配金刚石钻头的方式，并且采用罗盘对钻杆随时进行观测校核。

经过上述改良的钻孔方案，在很大的程度上保证了成孔的质量，并且为后续灌浆的过程提供了保证。

2)浆体灌注工艺的改善方案。

在传统的施工工艺中，浆体灌注大多采用压力活塞式的注浆泵，使灌浆的压力保持在0.4 MPa～2 MPa之间，并且较多的使用水泥浆进行灌注。在浇筑的过程中，保证注浆量大于计算量，当浆液较少时，采用0.5 MPa左右的压力进行补浆，灌注完毕之后稳压2 min左右，使得补浆与之前的浆体充分的结合，增加锚杆与周边土壤的摩擦力。

在本工程中，施工企业在进行初钻试验之后发现采用传统的水泥浆进行灌注时效果并不理想，对水泥浆进行了改良，主要是在传统配比的基础上，外加早强剂与膨胀剂，使得灌注浆体的强度能够较为迅速、稳定的增长。由于膨胀剂的存在，浆体在孔洞中也能够产生一定的膨胀，增加了锚杆浆体与周围土层的结合力，从而增强了锚杆的整体强度。进行浆体的灌注时，不同的预应力筋所采用的灌注工艺不同。使用带套管的预应力筋时锚固端与自由端同步进行灌浆，而采用不带套管的预应力筋进行灌注时，一般先进行锚固端的浇筑，再进行自由端的浇筑过程。但是无论采用哪种方式进行灌注，在灌注的整个过程中不应该出现停顿。施工企业采用了测锤及计算的方法对灌注高度进行了测量，并且提前预留出锚杆自由端的长度，为后续施工做好了铺垫。

3)锚索工艺的改善方案。

传统施工工艺中，锚索的张拉设备一般是根据锚杆来进行选择。通过双控法来对锚索的拉长量进行校核，即通过控制拉力与伸长值来控制锚杆的应力。一般来说，锚杆在拉伸的过程中各项指标应该符合理论值，当实际值与理论值相差较大时应该立即停止拉伸并查明原因。

上述工程中，为保证锚索呈直线状态放进锚固浆体内，在进行浆体的浇筑之后马上进行锚索的安装工作，并且在整个下放锚索的过程中始终保持锚索处于悬挂状态，锚索在下放之前就进行调直，所以能够较好的保证锚索在下放到底之后可以保持直线的状态。当锚索下放完成之后，如果浆体有明显下降应该及时对浆体进行补充。而为了防止锚索在施工过程中发生伤人事件，施工企业制作了钢管搭建的安全井，有效的保证了施工现场人员的安全。

2.3工艺改进效果

通过上述主要工艺相关环节的改良与改进，其效果是比较明显的。采用新工艺进行施工的预应力抗浮锚杆平均抗拉强度均大于设计要求强度，各锚杆在施工后均工作正常，锚杆所在的地下室未出现漏水、渗水的情况，经检测，其防水质量成功达到了一级标准，在很大程度上提高了预应力抗浮锚杆的抗拉能力，说明新工艺在小幅增加工程成本的前提下有效的提高了预应力抗浮锚杆的质量，在实际工程中值得参考并多加推广。

3　结语

预应力抗浮锚杆目前虽然在国内应用较为广泛，但是还存在许多问题，大部分问题反映在抗拉强度不够。本例中，通过对抗浮锚杆传统工艺的改进，特别是在钻孔、灌浆、锚索施工等相关工艺、工序流程中，采用改进或改良的方法，使预应力抗浮锚杆的抗拉能力有了大幅度的提高，保证了施工的效率与质量，而在此基础上并未增加太多的施工成本，说明对于预应力抗浮锚杆的施工工艺的改进是合理的。

[1]林忠伟，刘新义，林达明.土层抗浮锚杆设计和工程实践[J].岩土工程技术,2013(3)：141-146.

[2]唐孟华，曹绍林.抗浮锚杆力学性能试验分析[J].广州建筑,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，工程师

TU753.1

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