狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工技術(shù)分析

黃潤強(qiáng)

（廣州市第三建筑工程有限公司，廣東廣州 510050）

0 引言

在狹窄空間內(nèi)針對中風(fēng)化砂巖以及強(qiáng)風(fēng)化砂巖裂隙承壓水環(huán)境安裝錨桿，施工難度大大增加。為保障施工質(zhì)量，充分提升施工效率，理應(yīng)結(jié)合工況條件規(guī)范錨桿施工流程，以期錨桿質(zhì)量得到保障。對此，相關(guān)人員應(yīng)積極創(chuàng)新施工工藝及研發(fā)安裝裝置，確保增強(qiáng)注漿作業(yè)后錨桿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工條件

在分布著風(fēng)化砂巖裂隙、承壓水環(huán)境的狹窄空間進(jìn)行錨桿施工，施工條件相對復(fù)雜，影響施工進(jìn)度。具體抗浮錨桿施工中，錨桿成孔后，會受涌水情況制約而嚴(yán)重影響注漿質(zhì)量，甚至容易在孔口封堵步驟再度因裂隙產(chǎn)生滲水問題。

此次研究以白云公司石馬出租車服務(wù)中心為研究主體，該工程建筑面積為280636m2，兩層地下室，基坑采用鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)方式，基坑開挖深度約8m，抗浮水位16.7m，土層以砂巖為主，地基承載力特征值550kPa，地下水位變化幅度在3～5m，巖層厚度平均3.14m。為促使該工程地下室施工內(nèi)容得以落實(shí)，理應(yīng)進(jìn)行技術(shù)突破，針對抗浮錨桿實(shí)施優(yōu)化設(shè)計和施工。

2 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿設(shè)計方法

2.1 防水構(gòu)造設(shè)計

一般在狹窄空間承壓水下條件開展抗浮錨桿施工時，需要提前準(zhǔn)備錨桿鉆機(jī)、空壓機(jī)、空壓機(jī)、排污泵以及適量錨桿等材料。該工程中具體使用了2 臺錨桿鉆機(jī)和2 臺空壓機(jī)、電焊機(jī)以及注漿機(jī)，自主研發(fā)吊裝裝置1 臺，搭配2 臺ZB1 注漿機(jī)，創(chuàng)造有利的施工條件，以便在鉆孔、清孔、注漿、排污作業(yè)下改善施工質(zhì)量。傳統(tǒng)方法采用排水溝排水，然而，低水壓下注漿方式在狹窄空間內(nèi)富水區(qū)下可操作性較小，故而應(yīng)加強(qiáng)對承壓水下抗浮錨桿的優(yōu)化設(shè)計。該工程中抗浮錨桿現(xiàn)場作業(yè)如圖1 所示。其中地下室底板（長度≥14m，直徑150mm，巖層進(jìn)入深度≥3m）為永久性抗拔錨桿，并結(jié)合400kN 抗拔承載力特征值實(shí)現(xiàn)抗浮設(shè)計。同時針對優(yōu)化后的抗浮錨桿以0.3MPa 或0.5MPa 灌注壓力添加速凝劑，實(shí)施“一次注漿+二次微壓注漿”作業(yè)。

圖1 抗浮錨桿現(xiàn)場作業(yè)

考慮到狹窄空間承壓水下的施工條件復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)保證抗浮錨桿能具有防水性。①可以在抗浮錨桿外端設(shè)計止水鋼板，用于阻隔涌水情況下水體外滲，且該結(jié)構(gòu)以半球形為主，用于起到保護(hù)作用，而且還能助力抗浮錨桿在成孔、注漿步驟獲得良好的密封條件。②需在抗浮錨桿外側(cè)使用防水材料，以鋪貼設(shè)計方式均勻分布在抗浮錨桿防水構(gòu)造外表面，這是為了杜絕狹窄空間內(nèi)地下水滲漏影響。③在有序鋪貼防水材料后還可在連接點(diǎn)間隙內(nèi)摻入防水油膏等材料，確保按照全新的研發(fā)設(shè)計方案制成的抗浮錨桿體現(xiàn)出卓越的抗浮與防水特性[1]?？垢″^桿具體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 錨桿設(shè)計結(jié)構(gòu)（單位：mm）

2.2 抗浮應(yīng)力設(shè)計

在新型抗浮錨桿設(shè)計階段，還需對其進(jìn)行抗浮應(yīng)力測試，以便優(yōu)化錨桿性能。主要是根據(jù)拉拔試驗分析結(jié)果評估抗浮應(yīng)力水平。第一步是準(zhǔn)備拉拔試驗設(shè)備（錨桿、導(dǎo)線、承壓平臺、油壓千斤頂、加壓系統(tǒng)等）；第二步是設(shè)置加載標(biāo)準(zhǔn)，以8 級有序加載方式對錨桿予以加載處理，其極限荷載為80%標(biāo)準(zhǔn)值；第三步借助傳感器（振弦式）進(jìn)行拉拔數(shù)據(jù)測量，隨之整理數(shù)據(jù)后得出最終結(jié)果，判定新型抗浮錨桿在承壓水下條件下的適用性。

抗浮應(yīng)力測試中需對錨桿鋼筋軸力（N）及側(cè)摩阻力（τi）予以測量。其公式如式（1）和式（2）所示。

式中：K——鋼筋計標(biāo)定系數(shù)；fi——初始頻率；f0——工作頻率；Ni——i 界面下軸力；Ni+1——i+1 界面下軸力；△li——待測錨桿長度；u——轉(zhuǎn)孔周長。

對新型抗浮錨桿予以測試時，可以通過鋼筋計均衡分布獲取測定結(jié)果，并且需加強(qiáng)對現(xiàn)場抗浮錨桿的有效保護(hù)，例如，可以使用鋼絲將其按照2m 間距予以固定，或是以白膠布（寬7mm）進(jìn)行防護(hù)等。經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)上述計算所得數(shù)據(jù)未高于標(biāo)準(zhǔn)值，證實(shí)實(shí)際使用時安全水平較高。在大面積施工前選出最不利施工條件下至少3 根抗浮錨桿，以800kN 荷載為測試標(biāo)準(zhǔn)，判定改造后的抗浮錨桿是否符合該工程施工規(guī)定。

3 狹窄空間承壓水下抗浮錨桿施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 創(chuàng)新成孔工序

傳統(tǒng)抗浮錨桿施工工藝是先按照既定設(shè)計孔位進(jìn)行打孔，然后安裝孔位錨桿和進(jìn)行注漿施工。由于存在強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖裂隙承壓水，錨桿成孔后出現(xiàn)涌水現(xiàn)象造成注漿質(zhì)量無法得到保障。本項目創(chuàng)新性提出以下方法，根據(jù)地質(zhì)報告先在富水區(qū)按設(shè)計孔位打一定區(qū)域的孔，讓自然涌水減少水壓和水量，并設(shè)置排水溝引至集水井抽水，待水壓、水量變小后再安裝錨桿和進(jìn)行注漿。采用該施工方法能有效減少涌水風(fēng)險，大大提高錨桿注漿質(zhì)量?？垢″^桿創(chuàng)新成孔工序現(xiàn)場作業(yè)如圖3所示。

3.2 合理制作錨桿結(jié)構(gòu)

首先，錨桿制作的要根據(jù)其設(shè)計要求確定設(shè)計材料，一般選用螺紋鋼作為主要桿體，并選用鋼墊板作為主要安裝平臺，需要注意的是需要在鋼墊板上加裝止水器，一般選擇在距離墊層200mm 的地方進(jìn)行設(shè)置安裝。其次，由于存在支撐梁，錨桿不可以進(jìn)行一次性制作及安裝，研發(fā)一種能吊裝錨桿及用套筒分段接長錨桿的裝置，并且由于抗浮錨桿需要固定在建筑物底板與地基的持力層中，在進(jìn)行受力時需要起到抗浮作用，因此，錨桿結(jié)構(gòu)的制作中需要注意錨桿下料平直段長度不夠與起彎點(diǎn)位置與設(shè)計圖紙不符的問題[2]。最后，為了防止在實(shí)際應(yīng)用中因為錨桿張拉導(dǎo)致孔口封堵產(chǎn)生裂隙，需要在錨頭的制作上加裝部件，避免發(fā)生滲水現(xiàn)象，一般選擇加裝橡膠密封板來保證構(gòu)件的密封性。此外，在制作前需要對錨桿進(jìn)行處理，防止在制作過程與使用過程中構(gòu)件出現(xiàn)材料質(zhì)量問題，可以使用防腐油脂對錨桿的主要部位進(jìn)行除銹防腐處理，在滿足抗浮錨桿制作需求的同時，提升構(gòu)件本身的使用質(zhì)量。

3.3 測量放線與現(xiàn)場安裝

在進(jìn)行抗浮錨桿現(xiàn)場安裝前需要進(jìn)行測量放線工作，來確定錨桿的正確安裝定位以及為焊接保護(hù)層工作打好施工基礎(chǔ)。首先，在施工前需要利用全站儀對現(xiàn)場標(biāo)高進(jìn)行測量，根據(jù)施工設(shè)計方案與圖紙明確作業(yè)面的所有施工流程。其次，需要根據(jù)控制點(diǎn)與施工圖對錨桿位置進(jìn)行彈線定位，并以此進(jìn)行測放工作。最后根據(jù)測放數(shù)據(jù)明確所有抗浮錨桿的安裝位置，并進(jìn)行實(shí)地精準(zhǔn)放出。該工程中以先對錨桿進(jìn)行明確編號，后在測量員指引下放線，并在設(shè)計圖紙指導(dǎo)下采用紅色油漆對孔位做好標(biāo)注。根據(jù)實(shí)際錨桿安裝位置，按照施工方案要求安裝錨桿定位支架，定位支架的主要作用是保障錨桿在安裝過程中的垂直度，并且為鋼筋焊接保護(hù)層施工提供作業(yè)面，進(jìn)一步穩(wěn)固錨桿。在錨桿的現(xiàn)場安裝過程中需要利用起重機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行吊裝，在吊裝過程中以安全作業(yè)為首要施工重點(diǎn)，根據(jù)指揮員的現(xiàn)場調(diào)度進(jìn)行緩慢下放，在下放中要保持作業(yè)精準(zhǔn)度，保證抗浮錨桿可以垂直安裝，以此類推完成所有鋼筋骨架的安裝工程。在安裝完成后需要注意孔底與桿底的位置差異，如果孔底位置較低，可能會出現(xiàn)錨桿向下滑落的情況，不僅影響工程質(zhì)量，還會造成安全事故，因此，可以在孔口錨桿處焊接固定鋼筋來保證錨桿的穩(wěn)固，如果工期較為緊張，也可采用鋼板和螺栓進(jìn)行臨時固定[3]。

3.4 注漿連接與防水保護(hù)

在抗浮錨桿安裝完成后，需要對其進(jìn)行注漿，幫助構(gòu)件之間的相互連接。在水泥漿液的使用上，需要根據(jù)抗浮錨桿實(shí)際使用需求及施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度等級與添加劑的選擇，在攪拌過程中需要進(jìn)行均勻拌和，并且由于是在狹窄空間承壓水下條件進(jìn)行施工，水泥漿液最好隨拌隨用。根據(jù)該工程的實(shí)際情況需求，需要采用添加了速凝劑的二次注漿工藝進(jìn)行施工，在進(jìn)行第一次注漿施工時需要注意注漿壓力、水泥強(qiáng)度等參數(shù)的控制，并在注漿施工開始與二次注漿前停止注漿，利用水或其他材料對管道進(jìn)行潤滑。進(jìn)行二次注漿前需要注意對壓力的控制，采用微壓注漿的方法進(jìn)行一次性注漿工作以滿足施工設(shè)計要求，注漿后效果如圖4 所示。而且在上述工程中還應(yīng)控制好注漿時機(jī)，多按照0.5MPa 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)先后兩次實(shí)施注漿操作，且間隔6h。該工程中對錨桿成孔后孔洞進(jìn)行注漿施工，具體按照0.45 的水灰比標(biāo)準(zhǔn)配制泥漿，注漿位置以相距錨桿成孔底部50cm 的點(diǎn)位予以注漿，先后兩次注漿作業(yè)環(huán)節(jié)，要求泥漿應(yīng)比墊層面高50mm 左右。經(jīng)過對新抗浮錨桿注漿施工細(xì)節(jié)的有效把控，為后續(xù)狹窄空間工況內(nèi)錨桿施工任務(wù)給予科學(xué)指引[4]。注漿環(huán)節(jié)為保障注漿質(zhì)量，還專門以硬塑料管（30mm）進(jìn)行輔助注漿，并使用φ28mm 鋼筋充當(dāng)支撐載體，等到錨桿置入后啟動注漿機(jī)，此時基本上能夠在較快時間內(nèi)完成90%以上的注漿任務(wù)，無論是注漿速度還是注漿后成孔質(zhì)量，都將符合施工要求[5]。在錨桿張拉前于錨頭處加設(shè)橡膠密封板，避免錨桿因張拉導(dǎo)致孔口封堵產(chǎn)生裂隙而出現(xiàn)滲水情況發(fā)生。橡膠密封板使用如圖5 所示。

圖4 注漿后現(xiàn)場

圖5 橡膠密封板使用

4 結(jié)語

綜上所述，狹窄空間承壓水下錨桿施工條件較為復(fù)雜且施工難度較大，所以應(yīng)對錨桿成孔施工流程進(jìn)行優(yōu)化，從防水構(gòu)造、抗浮應(yīng)力兩個方面予以優(yōu)化設(shè)計，并分析成孔泄壓、錨桿制作、測量放線、現(xiàn)場安裝、注漿連接、防水保護(hù)等要點(diǎn)，促使錨桿經(jīng)過張拉后不會因承壓水下條件出現(xiàn)嚴(yán)重滲水問題，就此提高施工質(zhì)量，為狹窄空間裂隙承壓水下抗浮錨桿施工項目保質(zhì)高效施工給予可靠指引。