抗拔锚杆的施工质量控制

抗拔锚杆的施工质量控制

抗拔锚杆的施工质量控制

□ 郑 委 （威海建设集团机械化市政工程公司）

【摘 要】通过对抗拔锚杆施工工艺中影响锚杆抗拔承载力的因素进行改善和施工质量控制，以达到提高抗拔锚杆承载力的目的，使工程质量得到了保证。

【关键词】抗拔锚杆、施工质量、控制措施

近年来，在地下水丰富的地下工程中，为解决地下建（构）筑物的抗浮问题，不断出现设计采用抗拔锚杆作为抗拉或抗拔构件的工程实例。尤其是非预应力锚杆，由于具有造价低廉、连接简单、施工方便、受力明确和工期短等优点，得到广泛的应用。抗拔锚杆受拉力，通过杆体和灌浆形成的锚固体与锚固岩土层之间的摩阻力来提供抗拔力。

但在作为建（构）筑物的抗拉或抗拔构件方面，目前国内对抗拔锚杆的设计与施工规范与验收标准尚未完善，所以在具体施工中，普遍采取的还是参照基坑支护锚杆的施工规范及验收标准。由于作用对象的不同，上述应用标准不尽合理，为此我们在具体工程应用中，通过实践总结，对抗拔锚杆的施工质量问题采取了一系列的控制措施。

1 工程概况

威海广信百度城工程位于威海经济技术开发区青岛路西、海峰路南建筑面积59042.7平方米，地下二层。整体建筑物分主楼和车库两部分，基底标高为分别为-10.4m和-9.4m，主楼结构形式为框剪，地下基础采用预应力混凝土管桩。车库部分为纯地下室，结合本工程地质地下水位较高的实际情况，需对车库底板进行抗浮处理，设计采用柱下独立基础+抗拔锚杆的地基形式。抗拔锚杆设计抗拔承载力特征值600kN，杆体采用5ΦS15.2标准型钢绞线，以中风化花岗岩为持力层，且锚固端进入持力层深度不小于两米。

结合工程地质勘察报告，该工程建设场地的土层差别较大，在锚杆深度施打范围内，主要涉及到如下土层：

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①、粗粒砂，黄白色，中密-密实，颗粒不均匀，含石英砾石、卵石，夹粘性土薄层。场区普遍分布，厚度2.50～7.0m，平均层厚约4.7m。平均埋深11.69m。

②、全风化花岗岩，灰白色，岩石已风化成砂土状。平均层厚约3.62m；平均埋深15.31m。

③、强风化花岗岩，灰白色，岩芯破碎，呈块状及碎块状。平均层厚约6.73m，平均埋深22.04m。

④、中风化花岗岩，青白色，岩石较破碎，岩心呈短柱状。平均层厚约4.99m，平均埋深27.12m。

地下水主要赋存于第三层中中粗砂与第四层粗砾砂中，水位埋深一般在2.3～4.6m之间，水位标高为2.6～4.2m。地下水的透水性及富水性极不均匀，呈现团块状。

二 问题分析

为保证工程质量满足设计要求和地基工程的顺利验收，甲方组织工程检测部门对前期施工的锚固浆体已经满足养护龄期（28d）的实验锚杆进行极限承载力抗拔实验，承载力结果显示从360kN～1100kN不等，荷载值极差达到740kN，离散性较大，远远不能达到工程质量验收的要求。

通过对实验数据的分析和对锚杆的破坏情况观察来看，锚杆的破坏形式主要有锚固体破碎、钢绞线被从锚固体中拉出和部分锚固体被从土体中拉出三种。结合抗拔锚杆施工工艺，并立足于本工程的实际情况，分析抗拔力不足的主要原因可能有以下几点：

表2-1 影响锚杆抗拔承载力因素调查表 序号 1 不利因素 锚固浆体 强度不够 采用泥浆护壁 表现形式 极限抗拔实验中 锚固浆体破碎 锚固浆体和周围土体2 或岩体之间存在一层厚度约2～3mm的泥皮 钢绞线在孔洞3 中因自重而呈“S”形弯曲 导致后果 浆体破坏后失去对钢绞线的握裹力，使钢绞线轻易被从锚固体中抽出 大大降低了锚固浆体与 周围土体或岩体之间的摩阻力 实验中钢绞线不能整体受力， 部分段的钢绞线 紧挨锚固体边缘 使部分弯曲段的钢绞线因受力 过大而产生回弹，锚固体不能 完全发挥对钢绞线的握裹作用 可见因素 备注 可见因素 可见因素 3

4 斜 孔 锚固长度不能满足设计要求 清孔返渣 不彻底 / 锚固体不能轴向受力 ，致使局部浆体受力过大而发生破坏 使抗拔锚杆主要的受力部位 不能有效发挥作用 使孔底存在沉渣，锚固体与 可能因素 5 / 可能因素 6 / 周围岩体之间不能有效的粘 结，降低了水泥浆体的强度 可能因素 3 施工质量控制

针对以上提出的几点影响到抗拔锚杆承载力的因素，结合现场的实际情况和工程施工工艺，在实际施工中创造条件，对逐项工艺分别进行了改善，现综述如下。

3.1 提高锚固浆体的强度

原工艺中灌浆采用纯水泥浆，致使水泥浆固化效果不够理想，现经讨论决定，在使用的水泥净浆中掺加早强剂（NC-4）和膨胀剂（UEA），掺加比例分别为水泥用量的1%和6%，使锚固浆体能在尽量短的时间里达到尽量大的强度，并且使其在孔洞中产生适量的膨胀，这样将会大大的增加锚固体与周围土体之间的摩阻力。在浆体强度得到提高的同时，增强了它与周围土体的整体性，在一定程度上改善了抗拔锚杆的受力性能。

3.2 去除锚固体与周围土体或岩体之间的泥皮

原施工过程中采用的是粘土泥浆护壁工艺，这样在灌注水泥净浆时不能有效去除黏附于孔壁上的泥皮，造成锚固体与周围土体或岩体之间形成了一层粘土隔离层，降低了锚固体与周围土体或岩体之间的摩擦力，从而降低了锚杆的抗拔承载力。

为去除这层隔离泥皮，对施工工艺进行了改善。施工过程中，在原来护壁使用的粘土泥浆中掺加水泥浆，在钻孔过程中随着进尺深度的不断增加而添加，保证钻孔每进尺一米的水泥用量不小于50kg，这样大大的降低了泥浆在护壁成分中所占的比例，取而代之的是水泥浆，有效去除了锚固体与周围土体或岩体之间的泥皮。

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3.3 保证钢绞线固定在锚固浆体的中心

为避免钢绞线在空洞中因自重而呈“S”形弯曲，这里从钢绞线的制作和安放两个方面进行了改善。

（1） 锚杆制作

成孔后经监理、业主代表共同验收后，根据实际孔深进行锚杆制作，钢绞线在制作前应检验并复检合格后方可使用。为保证钢绞线能均匀散布于浆体中，并使锚杆在孔洞中居中，以确保每根钢绞线有足够的握裹力，钢绞线之间采用定制的对中支架隔开，并在杆体每隔2.5米处设定一个定位支架；锚杆成品制作好后还应避免污水、油污等污染而影响锚杆与锚固体的粘结。

（2） 锚杆安放

灌浆完毕应尽快地安设锚杆，以防浆液沉淀无法顺利下杆或无法下放到位。为防止锚杆安放后会因自重而发生弯曲，在此使用钻机的主卷扬机将锚杆的上端吊起，使其缓慢的下放到孔底而始终处于直立的悬挂状态。下杆时应在孔口处校直后下放；以防锚杆端部插入土层段孔壁内，影响下杆工作及破坏的土壁颗粒滑落至锚固段内，而降低了了水泥浆的纯度。

3.4 保证钻孔垂直度

为保证钻孔的垂直度，在每个孔位施工前，钻机底座应垫平，钻杆的角度应采用罗盘校核，钻孔过程钻头遇孤石等有可能使钻孔出现偏差，钻孔方向偏差将直接影响锚杆的受力，所以必须定人随时观测钻杆垂直度，钻孔方向垂直度偏差应控制1％以内。

3.5 保证锚固端入持力层深度

在实际工程施工过程中，为保证钢绞线锚固端嵌入中风化花岗岩深度满足设计要求，应结合地质勘察报告的情况，随时取样观察。当钻机感觉钻进困难时，及时捞渣取样进行辨别，经甲方和监理单位共同鉴定，确定已进入持力层以后，可继续进行成孔施工，直至嵌入深度满足设计要求。在岩层段施工过程中，应根据岩层硬度和钻进情况及时调整气压及钻进速度，气压一般控制在8～1OMPa，确保锚固段深度符合设计要求。

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3.6 改善清孔返渣的效果

在钻孔施工过程中，必须随时注意调整护壁浆液的比重，一般控制在1.15～1.20之间。成孔后，为保证清孔返渣的效果应确保清孔用泥浆比重不大于1.06，为此现场应配备泥浆比重计对其进行随时检测。浆液通过中空钻杆借助泥浆泵与泥浆池进行反复循环，直至翻浆均匀。本工程施工的特殊性在于，由原来的纯粘土泥浆护壁改为在其中添加适量的水泥浆进行护壁，因此应随时根据进尺深度和护壁浆液的比重对水泥浆的添加量进行调整，以确保浆液比重达到最好的清孔返渣效果。

灌浆时宜将水灰比控制在0.4～0.5左右，灌浆压力一般不低于0.4MPa，也不宜大于2MPa。整个灌浆过程应连续进行，中间不应有停顿。

4 试验与施工结果

通过工程检测部门的现场抽检，本工程抗拔锚杆极限承载力特征值均已达到设计要求的600kN。通过对施工工艺的改善，抗拔锚杆的受力性能得到了有效的提高，工程质量得到了保证，证明了本工程所采取的施工质量控制措施是可靠的。

【参考文献】

[1] 《建筑基坑支护技术规程》.（JGJ120-99） 北京：中国建筑工业出版社 [2] 《建筑施工手册》第二版 北京：中国建筑工业出版社

[3] 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001 ） 北京：中国计划出版社

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