浅析新型抗浮锚杆在工程中的应用

成孔施工、杆体制作、安装及注浆、验收试验等方面详细阐述了该新型自锁锚杆的施工过程，以期推动该新型自锁锚杆施

工技术的应用与推广。关键词 自锁锚杆；中风化花岗岩；建筑抗浮；工程应用0引言建筑抗浮常用三种方法:一是增加配重法，多用于浮力

较小或结构自重与浮力相差较小的情况，通过增加覆土、结

械自锁锚杆单根抗拔承载力可达Ra=435kN,是普通锚杆的

1.7倍;②相比普通锚杆,自锁锚杆施工简便,无需二次髙压

注浆；③使用抗拔承载力较大的自锁锚杆可以减少锚杆根

构自重或边墙加载等来抵抗浮力;二是释放水浮力法,在基 底下方设置压力释放层,使基底下的水汇集在一起并导流排

数，缩短单根锚杆长度，对于基坑开挖后基底揭露为中风化 花岗岩的项目，使用自锁锚杆可大大节约造价。出，从而释放水压力，多用于地基位于不透水且土质较坚硬 的土层;三是抗浮锚杆法，利用抗浮锚杆的抗拔力与结构自

重，共同抵抗浮力。近年来，建筑工程呈现向上、向下发展趋势，地下空间发 展力度不断加大,以车库为代表的纯地下空间结构开发力度

和利用日益广泛。在地下空间开发利用过程中，面临空间自

重不足以抵抗地下水浮力的问题。一般情况下，在此类结构

中多采用抗浮锚杆施工技术进行处理。由于普通锚杆单根抗

拔承载力低（Ra=250kN）,同等荷载下需要的锚杆数量大，锚

杆间距往往不能满足规范要求;或者使用普通锚杆承载力和

图1机械自锁锚杆示意图2自锁锚杆的应用2.1工程概况某工程位于厦门市集美区，地上部分为综合性公园景

锚杆间距能满足抗浮要求,但由于岩层埋置较浅，在岩层上

钻入普通锚杆设计需要的孔深,往往预算过高且施工难度较

大。针对这个难题，一种新型机械自锁锚杆应运而生。观，地下部分为商业活动空间和停车空间，总建筑面积为

1自锁锚杆在岩层上安装锚杆,通行的做法是在岩石上用钻机钻直

97851.77m2o地下室有两层，总高度约11m,典型柱网尺寸为 8.4m X &4m。根据岩土工程勘察报告,本工程基坑开挖后基

底揭露的地基土层主要是中风化花岗岩。孔,然后放入杆体，灌注灌浆料，依靠灌浆料固化后的粘结力

来提供锚固力。然而灌浆料的抗剪强度和粘结强度一般较

2.2抗浮设计本工程场地最高地下水水位为室外地面以下1000mm, 考虑地下水的浮力作用,且结构和覆土的自重不足以抵抗浮

低，为确保有足够的锚固力，锚杆锚入岩石往往需要较大的 深度。针对此类问题，如仅采用灌浆料粘结强度提供锚固力，

存在锚固力小、施工效率低等问题。在此情况下，可采用特制

扩孔钻头钻进扩成倒锥面，从而形成底层较大、上端较小的

力，设计采用普通锚杆+自锁锚杆来抵抗浮力。本工程中，抗浮设计：以直径为32mm的PSB1080精轧

锥头面结构，利用孔底机械贴合力进行锚固（如图1所示）。 此类锚固方式被称为机械自锁锚杆。螺纹钢作为自锁锚杆,以锚杆长度为标准,当锚杆长度3 10m

时，锚入中风化花岗岩长度要求不低于lm;当锚杆长度V

机械自锁锚杆杆体采用精轧螺纹钢，外加机械锚板锚入

底板，杆体锚入中风化花岗岩，孔底扩孔成倒锥形，浆体采用 无机灌浆料。相比普通锚杆，自锁锚杆有以下几点优势:①^

10m时，锚入中风化花岗岩长度不低于1.5m。单根锚杆承载 力特征值为435kN。普通锚杆采用2根直径为25mm的

HRB400热轧带肋钢筋制作而成，固定长度为16m,单根普通 锚杆承载力特征值为250kN。本工程中，自锁锚杆设计数量

通锚杆单根抗拔承载力Ra=250kN,而入中风化岩层2m的机

• 69 •■地基工程2019 年为3729根，普通锚杆数量为3684根。孔孔径的5~ 10mm为宜）制作跟管管材，注浆结束后，应及

2.3基本试验和专家论证时拔除跟管。根据设计要求，自锁锚杆和普通锚杆各取6根和3根进

3.2自锁锚杆的杆体制作行基本试验。屈服强度为1080MPa的32mm自锁锚杆杆体，

以PSB1080精轧螺纹钢制作自锁锚杆杆体，杆体直径为

其承载力标准值为868kN;屈服强度为400MPa的2根

36mm,极限强度标准值应大于1239MPa,杆体材质应符合相 25mm普通锚杆杆体，其承载力标准值为392kNo据《建筑地

关标准要求。精轧螺纹钢的连接采用连接器连接（如图2所 基基础设计规范》（GB50007-2011）技术要求,锚杆试验最大

示），且每根杆体的连接器不宜大于2个，精轧螺纹钢不得采

荷载不应超过杆体承载力特征值的0.9倍。因此，本工程中自

用任何形式的焊接。杆体制作重点在于开槽端的扩张自锁工

锁锚杆与普通锚杆设计试验荷载值分别为780kN和350kNo 艺，因设计采用的强压型自锁操作难度大，本公司采用自主

基本试验第一阶段，自锁锚杆和普通锚杆在780kN和350kN

研发的自动扩张型机械锚头。待杆体其他组件按设计要求完

荷载作用下，锚头稳定，未出现破坏现象。基本试验第二阶

成后，将自动扩张机械锚头套进精轧螺纹钢即可。段，取自锁锚杆和普通锚杆2倍的单根承载力特征值进行试 验，即分别为870kN和500kN进行抗拔试验。在第二阶段试

验过程中,6根自锁锚杆在0~870kN的荷载作用下，均未出 现破坏现象，而3根普通锚杆分别在462kN、474kN、484kN 时出现浆体破坏现象。根据基本试验的结果,经专家论证，建议增加普通锚杆 数量,加深自锁锚杆入岩深度,用以降低单根锚杆的承载力

特征值。设计重新核算后,锚杆设计改成如下：自锁锚杆杆体

采用直径为36mm的PSB1080精轧螺纹钢,施工锚杆长度M

10m时需锚入中风化花岗岩3m,锚杆长度＜10m时需锚入中 风化花岗岩3.5m,单根承载力特征值为435kN,根数为3729

根；普通锚杆杆体采用2根直径为25mm和1根直径为

20mm的HRB400热轧带肋钢筋個定长度16m,单根承载力 特征值为225kN,设计根数3997根。图2杆体及连接器实物图3自锁锚杆施工的过程控制3.3自锁锚杆的安装及注浆3.1自锁锚杆的成孔施工杆体的安装可根据现场实际情况选择提升机械,如杆体 在成孔施工前，根据测量控制点与锚杆设计平面图进行

较长可选择塔吊提升，如杆体较短可选择地质钻机进行杆体

测量放样。根据《岩石锚杆（索）技术规程》CECS22:2005的相

的安装。自锁锚杆杆体安装前应检查其质量，保证各组件满

关要求，锚杆孔距误差应控制在100mm以内。设备采用

足设计要求。在安装过程中应防止杆体压弯,并应有对中措

GY-200潜孔钻机，钻© 120圆直孔至设计深度，钻孔轴线的 施。自锁锚杆的注浆料釆用CG-1型无机灌浆料，灌至基础

偏斜率不应大于锚杆长度的2%,依据岩样判断是否进入中 底面，要求密实。CG-1型无机灌浆料相比普通注浆料，早强

风化岩层，待进入岩层达到设计深度后,再改用¢75扩孔钻

性突出，普通注浆料28d强度一般在27~30MPa,CG-l型无

头将孔底扩成倒锥形孔,扩孔段高度为150mm,底部扩孔直

机灌浆料3d的强度即可达到40MP,7d即可做抗拔试验。径为150mm。扩孔完成后将锚杆孔清理干净，避免孔内沉渣。自锁锚杆浆液终凝后应做好防护，防止表面干裂，灌浆 钻孔深度、进入中风化岩层深度及扩孔尺寸控制：先采

结束后至硬化前，应不使锚杆受任何扰动。无机灌浆料的流

用GY-200潜孔钻机开孔至中风化岩层面，再采用GY-150

动性、膨胀率、抗压强度和氯离子含量应符合设计要求。根据 工程钻机用套筒获取岩样来确定进入中风化岩层深度。然

《岩石锚杆（索）技术规程》CECS22:2005第8.4.7规定,浆体强

后，将¢75的扩孔钻头安装在钻进副钻杆上,并在扩孔过程

度检验用的试块每30根锚杆不少于一组，一组不小于6个。

中注水冷却，防止钻头温度过高。在扩孔过程中，如冷却水水 3.4自锁锚杆的验收试验样由浑浊变为清澈，则表示扩径作业达到扩孔直径要求，此

根据《建筑地基基础设计规范＞GB50007-2011第10.2.19 时,可根据钻杆下降位移深度确定扩孔高度。规定，锚杆检验数量不得少于5%,且不得少于6根。验收时,

在砂质地层扩孔作业时，为避免出现塌孔问题，可采取

浆体强度应达到设计要求。跟管工艺进行扩孔施工，以略大于钻孔孔径的钢管（大于钻

本工程实际累计完成自锁锚杆3722根，（下转第95页）• 70 •第10期(总第222期)施工技术・(2)若由于梁体施工图有截面尺寸不同的要求，应根据

在施工过程中应佩戴防尘等级高的口罩以减轻粉尘的伤害。实际尺寸进行U型钢板逐一放样。5结语3.3保证U形钢板箍在钢板转折点处的胶粘剂不突然变厚或 现实生活中，建筑物的使用功能发生改变后，结构的荷

缺胶载随之发生变化，若荷载由小变大，则在新功能使用之前必 为了确保U型钢板箍在钢板转折处胶粘剂的变厚或缺

须进行结构加固，已满足新的使用条件下的结构功能要求。

胶，保证胶层的饱满度，应对原结构梁进行倒角处理,倒角度

粘钢加固法施工简便、高效、成本低廉,在混凝土结构建筑改

数按设计或规范要求。造中具有较高的可行性，应用也普遍，不仅符合建筑工程加

3.4梁侧钢压条下的钢垫块粘贴注意事项固的理念,而且能扩展结构的用途,保护和节约社会资源。

压条钢垫块厚度应同U型箍厚度相同，钢垫块粘贴应对

参考文献钢板进行双面打磨，并按压条方向逐一粘贴锚固。待垫块结 [1] 建筑结构加固工程施工质量验收规范:GB 50550-2010[S],

构胶固化后进行压条的粘贴，同时进行锚固和加压(施工方

北京：中国建筑工业出版社,2010.法同梁底和梁侧粘钢)。[2] 混凝土结构加固设计规范:GB 50367-2013[S],北京：中国

4环境保护和劳动保护措施建筑工业出版社,2013.对钢板及原构件打磨时会产生大量的粉尘，应采用带集 尘装置的钢板除锈打磨机或者在场外加工厂将钢板进行抛

作者简介：吴炜林(1971-),男，福建厦门人，大专，工程

丸打磨后运至现场,对原构件打磨时现场应喷水降尘。工人

师，主要从事工程项目施工管理工作。(上接第8页)使用三帖皂昔引气剂的全轻页岩陶粒混凝土的初始流动性

[D].重庆:重庆大学,2014.和28d强度都明显优于使用十二烷基苯磺酸钠，因此减水剂 [2] 郝形，朱明涛，于秋波，等.全轻页岩陶粒混凝土强度的主

复配中引气剂的首选应为三话皂昔引气剂，其在外加剂中的

要影响研究[J].混凝土与水泥制A ,2016( 12 ):66-70.最佳掺量为0.15%o[3] 轻骨料混凝土技术规程：JGJ51-2002 [S].北京：中国标准使用HPMC(20W)和三祜皂昔引气剂复配而成的TW全

出版社,2002.轻页岩陶粒混凝土专用外加剂,能有效解决全轻页岩陶粒混

[4] 马丽涛，宋宝，乔琼琼，等.引气剂品种对混凝土性能的影

响[J].新型建筑材料,2017(11):25-27.凝土的骨料上浮、流动性差等问题，使制备出的混凝土粘聚

性和流动好，实现全轻页岩陶粒混凝土在施工中可泵性。作者简介：刘阳杰(1987-)，硕士，工程师，主要从事新型 参考文献建筑材料的研究。[1]康苏芳.用于楼地面保温的全轻混凝土性能影响因素研究(上接第70页)锚杆最短长度3.5m,最长长度24m;累计验收试验200根，锚 [2] 岩石锚杆(索)技术规程:CECS22:2005[S].北京：中国计划头稳定，均未出现破坏现象，应用效果良好。出版社,2005.4结语[3] 邱淑英.浅析锚具式精轧螺纹钢筋复合抗浮锚杆施工技术

大型地下室抗浮设计水位较高时,当中风化花岗岩埋置

[J].科技资讯，2013(03):41-42+44.较浅,抗浮设计采用自锁锚杆技术，优势突出。实践表明，相 [4] 邱训兵.自锁式抗浮锚杆在深基坑中的选用分析[J].江苏建

筑,2015(04)90-92.比普通锚杆，使用自锁锚杆进行抗浮可以节约40%的工期、

30%的锚杆数量和20%的锚杆造价。作者简介：林海強(1989-),男，福建云霄人，大学本科，

参考文献工学学士，工程师，主要从事建筑工程施工与管理工作。[1]建筑地基基础设计规范:GB50007-2011[SJ.北京:中国建

筑工业出版社,2012.• 95 •