反竹節(jié)形抗浮預應力注漿錨桿施工技術

李 輝

大榮建設集團有限公司 浙江 寧波 315192

隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展，地下結(jié)構工程也愈來愈多[1]。由于地下結(jié)構工程勘察、設計及施工中存在種種缺陷，如勘察報告提供的地下水位偏低、設計的樁型或錨桿不合理或抗拔承載力不足、基樁或錨桿施工中存在缺陷或地下結(jié)構后澆帶封閉過早等[2]，均容易導致暴雨時地下結(jié)構產(chǎn)生上浮破壞，尤其是無地上建筑物的地下結(jié)構更容易產(chǎn)生上浮破壞。

1 工程概況

寧波市某商業(yè)廣場地下1層車庫，層高3.6 m，平面呈方形，建筑面積約9 600 m2，地上無建筑；框架結(jié)構，基礎由底板與承臺地梁及預應力PTC400（55）A管樁組成，樁長27 m，樁端持力層為可塑狀粉質(zhì)黏土；底板厚400 mm，頂板厚250 mm，框架柱截面400 mm×400 mm，間距7.8 m×（5.4～8.4） m，框架梁截面300 mm×700 mm，外墻厚300 mm，建于20世紀末。在臺風暴雨連續(xù)5 d的作用下，產(chǎn)生地下車庫上浮破壞，底板最大上浮量286 mm，位于中心區(qū)。分析該工程項目上浮破壞的原因，主要是地下水位標高估計不足與預應力管樁抗拔承載力不足而產(chǎn)生的。

2 加固處理措施

設計采用反竹節(jié)形抗浮預應力注漿錨桿加固基礎?？垢″^桿總根數(shù)860根，單根長24 m，錨桿筋為1φ32 mm，錨固段進入可塑狀粉質(zhì)黏土層，鉆孔直徑150 mm，在鉆成孔后采用加漿囊袋及擴孔注漿施工工藝形成大直徑反竹節(jié)形土層錨桿，注漿擴孔后直徑不小于250 mm，能有效增大錨桿體與土層間的摩阻力，如圖1所示。鉆孔深度大于錨桿設計長度0.5 m。錨桿主筋1φ32 mm連接采用套筒連接，每間隔2 m設置1個對中支架，鋼筋應平直無銹并予以鍍鋅，套筒連接處應涂刷防銹漆。注漿管和漿囊袋應與錨桿筋體綁扎牢固。漿囊袋由土工織物制作，并有一定強度，長度L＝錨桿總長－0.6 m。單根錨桿抗拔承載力特征值為150 kN。

圖1 反竹節(jié)形抗浮注漿錨桿縱剖面示意

3 施工工藝要點

3.1 擴張漿囊袋

通過二次壓力注漿使錨桿注漿體外圍的漿囊袋的直徑大大擴張，僅在束腰鐵絲綁扎部位（反竹節(jié)沿豎向間距約3 m）保留較小直徑，地下結(jié)構在浮力作用下，錨桿的抗拔承載力特征值由注漿體周邊土體的摩阻力和反竹節(jié)部位的摩壓力組成，后者在計算中作為安全儲備。

單根錨桿抗拔承載力特征值Rt按公式（1）計算：

式中：K——抗拔安全系數(shù)；

Ψ——錨固長度對黏結(jié)強度的影響系數(shù)；

d1——注漿體直徑；

li——錨桿錨固段所處土層厚度；

fmi——注漿體與相應土層間的黏結(jié)強度標準值。

式中各項參數(shù)取值詳見標準CECS 22:2005《巖土錨桿（索）技術規(guī)程》。對于設計等級為甲級的建筑物，Rt應通過現(xiàn)場試驗確定，同時應驗算錨桿筋的強度是否符合相關要求。

3.2 二次注漿

第1次壓力注漿通過一次注漿管注入強度等級為M30的水泥砂漿，注漿壓力為0.8～1.0 MPa，一次注漿管的出漿孔在其下端，漿液由下而上充滿漿囊袋，束腰部位（反竹節(jié)處）通過注漿短管出漿；第2次壓力注漿通過二次注漿管注入強度等級為M30的純水泥漿，注漿壓力為1.5～2.0 MPa。第2次注漿應待第1次的注漿體強度達到5 MPa后進行。二次注漿管的側(cè)壁開置φ10 mm出漿孔，孔距500 mm，應用膠帶紙封孔防止第1次注漿時堵住孔眼，在第2次的高壓漿液作用下自動破孔出漿。

通過2次壓力注漿（漿液摻微膨脹劑），不但形成了擴徑式反竹節(jié)形的注漿體，而且與周圍土層緊密接觸，從而提高了與土層間的黏結(jié)強度。

3 施工工藝流程

施工準備→測量放線→鉆錨桿孔→筋體和注漿管及漿囊袋置入錨桿孔內(nèi)→一次壓力注漿→二次壓力注漿→施工底板→張拉預應力筋→鎖定、焊接→繼續(xù)施工錨桿→檢查驗收→封閉張拉孔

3.1 施工準備

施工準備工作主要包括熟悉工程地質(zhì)勘察報告和抗浮注漿錨桿設計圖紙，編制專項施工方案，材料和施工機具進場等。

3.2 測量放線和筋體、注漿管、漿囊袋的制作

根據(jù)設計的抗浮錨桿平面布置圖進行測量放線，采用竹簽或木樁標識出錨桿位置，對于既有地下結(jié)構抗浮加固的錨桿則用紅漆標識于底板面。錨桿筋采用HRB400鍍鋅粗鋼筋或鋼絞線（fptk＝1 720～1 860 MPa），鋼絞線應選用有保護套的無黏結(jié)鋼絞線及其承載頭，粗鋼筋采用約3 m長一節(jié)，每隔2 m焊上φ6 mm對中的定位架。筋體采用直螺紋套筒連接，當?shù)叵陆Y(jié)構層高限制時，應縮短節(jié)長，如圖2所示。

圖2 加工制作錨桿筋

注漿管常用PVC塑料軟管，直徑20～25 mm，制作出漿孔。漿囊袋采用土工織物制作，對應成孔直徑為150 mm的袋徑為250 mm。

3.3 鉆錨桿孔

根據(jù)設計的抗浮錨桿孔徑和長度以及工程地質(zhì)條件選擇鉆機型號及配套的鉆桿，對于既有地下結(jié)構抗浮加固時，宜先用空氣壓縮機帶動風鎬鑿出楔形棱錐錨桿孔，當遇到既有的底板筋時應切斷上彎。

在淤泥質(zhì)黏土等軟弱土層中應采用慢轉(zhuǎn)速鉆進成孔。由于抗浮錨桿的孔徑較小，鉆孔時一般土層可采用注水護壁，當遇到易坍孔的松散狀砂土或錨桿孔徑較大時應采用泥漿護壁，如圖3所示。

圖3 鉆機鉆錨桿孔

3.4 安放筋體、注漿管及漿囊袋組合體

錨桿成孔后移掉鉆機，將事先制作好的筋體、一次與二次注漿管組合置入錨桿孔中。

由于錨桿筋體自重大，應用簡易吊架吊住下段筋體，再用直螺紋套筒連接好依次置入孔中，同時將筋體、一次與二次注漿管及束腰部位（反竹節(jié)處）的注漿短管與漿囊袋用鐵絲按設計的間距綁扎后沉放入孔中，沉放時應將筋體置于孔中心，插入孔內(nèi)的深度不應小于錨桿設計長度的98%，插入組合體如圖4所示。

圖4 插入錨桿筋、注漿管及漿囊袋組合體

3.5 壓力注漿

1）第1次注漿漿液為M 3 0（或按設計等級）水泥砂漿，水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，灰砂比1∶（0.5～0.8），細骨料采用中砂；或采用M30純水泥漿，水灰比0.45～0.50。水泥砂漿或水泥漿應攪拌均勻，隨拌隨用，一次拌料應在初凝前用完，注漿壓力為0.8～1.0 MPa。注漿需連續(xù)慢速進行，漿液從一次注漿管的下端往上注出擴徑式充滿漿囊袋全長。

2）第2次注漿漿液為M 3 0的純水泥漿，水灰比0.45～0.50，注漿壓力為1.5～2.0 MPa。應待第1次注漿體強度達5 MPa后進行第2次注漿（高壓劈裂注漿），第2次注漿管出漿口的豎向間距為500 mm。

3）應穩(wěn)定注漿持續(xù)2 min以上，2次注漿總量應按漿囊袋直徑大小和長度控制，且孔口應溢出漿液，注漿后的錨桿注漿體呈反竹節(jié)形，見圖1。壓力注漿一般采用擠壓式注漿泵。

3.6 施工底板并安放承壓板

底板施工按常規(guī)方法進行，此處不再贅述。

施工前應將錨桿注漿體鑿平至底板底，保留筋體，套入承壓板，承壓板下設置支撐筋，將承壓板與底板頂層鋼筋焊接，澆筑混凝土時務必將承壓板下振搗密實，并保護好承壓板上的楔形棱錐孔，錨桿筋擰入螺帽，但不擰死，以便張拉預應力后鎖定。

當既有地下結(jié)構采用抗浮錨桿加固處理時，見圖1。

3.7 錨桿筋預應力張拉、鎖定

1）當錨桿注漿體強度大于15 MPa后，方可采用液壓千斤頂張拉錨桿筋，當同一根錨桿中有多根錨桿筋時應同時張拉。

2）考慮節(jié)約錨桿筋伸出底板的長度，宜在錨桿筋頂焊接工具式螺桿，以便安裝穿心式千斤頂，張拉鎖定后切割下工具式螺桿以周轉(zhuǎn)使用。

3）錨桿在正式張拉之前，應取0.1～0.2軸向拉力設計值Nt對錨桿筋預張拉一次，使桿體完全平直，各部件接觸緊密。

4）錨桿筋張拉應分級進行，每級加荷速率不大于100 kN/min，超過軸向拉力設計值Nt后，超張拉速率不大于50 kN/min。

5）錨桿張拉至設計值后穩(wěn)定10～15 min，再卸荷至設計的卸載值鎖定，即擰緊螺帽并與承壓板焊接，然后卸出千斤頂，并切割掉工具式螺桿（圖5）。

圖5 液壓千斤頂張拉錨桿筋

3.8 檢查驗收

錨桿施工完畢后應按相關的國家、行業(yè)標準和設計圖紙進行驗收，包括錨桿筋體、錨具及承壓板的Ⅰ級防腐保護要求。

抗拔試驗荷載不宜超過錨桿筋體極限承載力的0.8倍，以驗證錨桿注漿體和巖土之間的摩阻力、錨桿的設計參數(shù)及施工工藝的合理性。

3.9 封閉錨桿張拉孔

錨桿張拉鎖定后，應用強度等級高一級的混凝土封閉填平棱錐形張拉孔，并振搗混凝土密實，保護層厚度應符合設計要求。對既有地下結(jié)構抗浮加固處理時，封閉張拉孔前應將底板鋼筋整理復原，采用幫條焊連接好底板上層鋼筋。

4 結(jié)語

本項目反竹節(jié)形抗浮錨桿施工完畢且注漿體達到設計強度后，做了45根抗拔試驗，均在2倍抗拔承載力特征值以上，均合格。

該工程加固處理后已經(jīng)過連續(xù)臺風暴雨的考驗，實踐證明安全、可靠，可為同類原有地下室抗浮加固施工提供借鑒。