承壓型囊式擴體錨桿在抗浮結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

（中能建西北城市建設(shè)有限公司，陜西 西安 710065）

1 工藝特點

囊式擴體錨桿與傳統(tǒng)的摩擦型錨桿主要區(qū)別在于兩者錨固段形式的不同。傳統(tǒng)的錨固方法是通過錨固段與周圍土體之間的黏結(jié)力和摩擦力來傳遞荷載，因此錨固力的大小取決于有效錨固段的長度。國內(nèi)外已有大量的實測資料證實，錨桿軸向力和錨固段表面黏結(jié)摩擦應(yīng)力傳遞長度一般不大于10 m，通過進一步增加錨桿長度不能明顯提高錨桿的承載能力。承壓型囊式擴體錨桿，主要依靠擴大頭的端壓以及錨固段與周圍土體的黏結(jié)力、摩擦力承載，錨固力主要取決于擴大頭端部的承載面積。囊袋通過壓力注漿向外均勻擠擴，增加擴體段圍壓，提高錨桿的拉力，減小變形；囊袋內(nèi)注入高密度水泥漿，為錨端承壓力提供強度保證。

2 工程實例

2.1 工程概況

某工程粉質(zhì)黏土地基，人防地下室面積為1.18 萬m2。±0.000 m標高為95.800 m，地下水抗浮設(shè)防水位標高為93.10 m，作用在底板底面處的水浮力74 kN/m2，僅依靠兩層地下車庫的自重不能滿足抗浮穩(wěn)定性的要求，應(yīng)采取抗浮措施。

2.2 方案比選

本場地土層結(jié)構(gòu)主要為粉質(zhì)黏土、粉土和細砂，可采用以下三種抗浮方案：鉆孔灌注樁、管樁和承壓型囊式擴體錨桿。

（1）技術(shù)比較。①結(jié)構(gòu)形式。鉆孔灌注樁、管樁鋼筋彎錨至筏板內(nèi)部時存在防水薄弱點較多，樁體受拉時難免出現(xiàn)混凝土裂縫問題，樁身耐久性降低。囊式擴體錨桿采用精扎螺紋鋼筋后，與基礎(chǔ)底板的連接采用更加可靠的機械錨固連接接頭，能夠大大降低鋼筋板內(nèi)彎折錨固所無法避免的浮力變化對連接接頭帶來的疲勞開裂問題。②施工要求。鉆孔灌注樁需要制備泥漿池和場地加工鋼筋籠，澆筑混凝土后需等達到齡期才能開展下道工序施工。管樁施工時按市區(qū)噪音控制要求不允許采用錘擊式，靜壓樁機進入基坑困難而且邊角位置受樁機尺寸影響無法施工。錨桿的施工機械小巧靈活，對場地需求小。③構(gòu)件防腐。場地地下水具有一定腐蝕性，純地下結(jié)構(gòu)抗拔構(gòu)件的選用必須考慮構(gòu)件耐久性。鉆孔灌注樁受抗拔力作用下混凝土易開裂，管樁存在接頭處的薄弱點，耐久性存在隱患。囊式擴體抗拔錨桿則經(jīng)過專門抗腐蝕設(shè)計，可有效避免上述問題。④單樁（錨桿）抗拔承載力。按典型錨固長度計算的承載力可概括如下：KT180/850擴體錨桿，錨長13.0 m，抗拔承載力特征值：450 kN；直徑600 mm鉆孔灌注樁，有效長度25 m，抗拔承載力特征值650 kN；直徑500 mm管樁，有效長度21 m，抗拔承載力特征值450 kN。

（2）造價比較 建立在以上技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，抗浮方案需提供 23.5 kN/m2的抗拔力，按市場價格和總工程量進行估算的造價結(jié)果：鉆孔灌注樁方案比承壓型囊式擴體錨固工藝高約（476.0萬元）36%的直接造價，管樁方案比承壓型囊式擴體錨固工藝高約（324.4萬元）25%的直接造價。經(jīng)濟效益對比如表1所示。

表1 經(jīng)濟效益對比

此外，由于承壓型囊式擴體錨桿總工程量最少（方量最小，延米數(shù)最短），則其對基底的擾動最小，施工工期預(yù)計可節(jié)約20%～30%，綜合效益十分明顯。綜上所述，選擇承壓型囊式擴體錨桿作為永久抗浮構(gòu)件。

2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

錨桿鋼筋為直徑32 mm的PSB1080級預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋，錨桿總長度為13 m。錨桿普通錨固段的直徑和長度分別為0.18、8.5、0.85和4.5 m。水泥標號均為P.O.42.5水泥，囊式擴體囊袋內(nèi)水灰比為0.45，囊外水灰比為1：1。

（1）下鉆成孔。①引孔和高壓旋噴一體擴孔。采用高壓鉆噴一體鉆機，利用高壓水橫向、豎向切割土體，低壓管噴射1.0純水泥漿進行護壁。通過高壓泵調(diào)整壓力值達到10～20 MPa開始下鉆，形成直徑為180 mm非擴孔段。以錨桿能順利安放為準，孔徑和孔位誤差應(yīng)不大于20 mm。當?shù)竭_設(shè)計擴孔標高時，通過將加壓泵壓力調(diào)整至25～36 MPa，增大高壓水對土體的切割壓力，以20 cm/min速度，15 r/min轉(zhuǎn)速鉆進，形成直徑為850 mm高壓旋噴擴孔段。在鉆進過程中，實時監(jiān)測水泥漿狀態(tài)、水壓力、鉆桿速度和轉(zhuǎn)速等施工參數(shù)。一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔不再溢流或溢流泥漿量明顯減少，應(yīng)立即停止鉆進，增加水泥漿壓力，并檢查管道，如果管路無泄漏并且鉆孔仍然不溢漿或溢流量很少，應(yīng)及時將鉆桿抬出井口，找出水泥漿泄露的原因。在高壓旋噴擴孔過程中，旋噴不得中斷。旋噴中斷后，重疊長度不得小于500 mm，間隔時間不得大于30 min。通過測量孔外鉆桿長度來監(jiān)測成孔深度，計算精度不超過100 mm，成孔深度誤差應(yīng)在-30～+100 mm內(nèi)。

②提升鉆桿。當鉆桿達到設(shè)計深度后，保持1～2 min，然后以10～20 cm/min速度，10～20 r/min轉(zhuǎn)速提升鉆桿，以鉆進時的壓力繼續(xù)切割土體，防止局部孔徑未達到設(shè)計直徑，并保持水泥漿一直噴射，置換鉆孔內(nèi)泥漿，至鉆桿提升至孔外，并移開鉆機50～80 cm，開始安放錨桿。

（2）錨索制作、安放（下錨）。對Φ32 PSB1080級預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋進行防腐處理，然后將預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋穿至成品囊袋底部，用圓形墊板及預(yù)應(yīng)力鋼筋螺母固定，并安裝錐形保護帽。錨桿下放前，在錨桿平直段每2 m安裝直徑為Φ8的塑料空心梅花型錨桿對中器，防止錨桿偏位，保證錨桿的垂直度。然后開始使用鉆機附配吊裝系統(tǒng)與錨桿尾部連接，緩慢將錨桿吊入錨孔內(nèi)，提升過程中標高嚴格控制，下行程法可輔助錨桿下降，如不能下降至設(shè)計深度，應(yīng)重新噴射二次導(dǎo)向孔。

（3）囊袋內(nèi)灌注水泥漿。注漿距離（注漿泵與錨孔間的距離）不應(yīng)超過50 m。無泌水水泥漿注入囊袋時，通過計算注漿量和漿液溢流量的雙指標來控制注漿總量。通常灌漿壓力不大于10 MPa，灌漿量由攪拌桶內(nèi)的殘泥計算。

（4）錨孔內(nèi)補漿。囊袋內(nèi)注滿水泥漿后，停留2～3 min，將注漿管與囊袋的注漿口脫離，對擴大孔進行二次補漿，確保孔內(nèi)充滿水泥漿。二次補漿結(jié)束后，立即拔出灌漿管，用清水清洗灌漿管，移機進行下根錨桿施工。

承壓型囊式擴體構(gòu)造詳圖如圖1所示。

圖1 承壓型囊式擴體構(gòu)造詳圖/mm

（5）質(zhì)量控制。錨桿工程質(zhì)量檢驗驗收標準如表2所示。

表2 錨桿工程質(zhì)量檢驗驗收標準

3 結(jié)語

承壓袋式擴底錨桿作為一種新型錨固結(jié)構(gòu)，具有受力形式合理、抗拔承載力大、位移小、安全度高、施工質(zhì)量可控可靠、施工速度快、成本低等特點，符合我國節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策趨向。