黄磊 华金亮 赵志 杜海斌
摘要：锚固技术是近代岩土工程领域非常重要的一个分支，抗浮锚杆技术是锚固技术
常见的一种，主要设置在地下水丰富的建筑地基，用于抵抗建筑物的上浮。囊氏扩体锚杆即为扩大头锚杆，较常规锚杆技术，桩端扩大头提供了锚锁力，即囊氏扩体锚杆较普通锚杆，在缩短锚杆长度和提升承载能力方面有很大优势，更具有经济性。囊氏扩体锚杆一般在基坑土方开挖完成后，打完垫层后开始施工，注浆抗浮锚杆28天后进行拉拔试验，所以按照此法施工，工期缓慢。采用超前施工工艺，在原地面标高提前施打囊氏扩体锚杆桩，加强垂直度和桩顶标高控制，做好后期土方分层开挖和开挖方式选择，土方开挖和支护施工时间可抵消拉拔试验的技术间歇，有效节约工期。
关键词：囊氏扩体锚杆 超前施工 工期 安全文明 1、工程概况
栖霞区合班村257号（三毛厂）地块中学项目设置一层纯地下室。地下室顶部为300m环形塑胶跑道和天然草坪运动场。地下室底板厚400mm，设置458根囊氏扩体锚杆，锚杆主筋锚入底板350mm，锚杆设计参数如下：
锚杆类型 参数 总长度L（m） MG1a MG1 MG1b MG2 14.0 10.0 3.0 2.0 700 500 10.58 7.58 200 200 112 58 350 350 700 700 525 525 12.0 扩体段长度扩体段直径D非扩体段长度非扩体段直径锚杆抗锚杆数量（根） 拔力特征值（kN） 288 350 锚杆抗拔力极限值（kN） 700 锚杆抗拔力验收值（kN） 525 L2（m） （mm） L1（m） d（mm） 3.0 700 8.58 200 2、水文地质条件 （1）水文条件
南京市地下水位一般在7～8月份处于最高，一般在旱季12月份至翌年3月份出现最低水位。稳定水位埋深在地面以下1.20～4.30m，高程为20.54～23.28m，水位变化与地形起伏基本一致。
潜水的补给来源主要为大气降水和生活用水，以侧向径流和蒸发为主要排泄方式，水位受季节性变化影响，年变化幅度在0.5~1.0m左右。
（2）锚杆锚入段土体情况
通过地勘报告分析，锚杆杆段主要位于①-1和①-2层，扩体段主要位于③-2和③-3层。
①-1杂填土：灰黄~灰褐色，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石和混凝土块等填积，粗颗粒含量10%~25%左右，局部大于40%，粒径3~20cm，大者大于30cm，密实度、均匀性差，填龄大于5年。层顶埋深0.0~4.3m，层厚0.3~7.1m。
①-2素填土：褐黄~黄灰，可塑，由粉质粘土混少量碎石填积，夹植物根茎，均匀性较差，填龄大于10年。层顶埋深0.3~7.1m，层厚0.3~5.7m。
③-2粉质粘土：褐黄色，可塑，局部软塑，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深1.4~13.9m，层厚0.4~12.9m。
③-3粉质粘土夹粘土：褐黄色，可~硬塑，层底夹风化岩碎屑。切面稍有光泽，韧性、干强度中等偏高。层顶埋深1.9~20.6m，层厚0.4~13.0m。
（3）扩体段土层室内岩土试验主要指标
地基承载力评价
层号 岩土层名称及性状 经验参数法确定的承载力特征值 fak（kPa） 理论计算法确定的承载力特征值 fak（kPa） 原位测试法确定的承载力特征值 fak（kPa） 综合确定的承载力特征值 fak（kPa） ③~1 ③~2 可~硬塑粉质粘土夹粘土 可塑粉质粘土 205 186 197 164 211 166 200 160 3、工艺选择 常规施工工艺和超前施工工艺如下。
常规施工工艺 超前施工工艺 常规施工工艺和超前施工工艺特点对比如下。通过两者的特点对比可以看出，超前施工工艺非常利于工期控制，同时经济效益明显。
特点 工艺选择 优点 常规施工工艺 超前施工工艺 1、土方开挖和基坑支护完成时间一般超过28d，即节约工期约28d； 2、水泥浆不会污染底板垫层，安全文明易于控制； 1、桩头质量易于控制。 1、水泥浆污染底板垫层，垫层需要二次浇筑； 2、底板施工需要待锚杆拉拔试验完成，易导致工人窝工，不利于工期控制。 缺点 1、钻机需要空转基坑深度的长度。 4、施工要点 （1）下钻成孔
1）下钻前用水引孔，引孔后采用高压喷射扩径机械进行扩径，锚杆非扩体段直径为200mm,在满足设计要求的同时，扩孔孔径还应以锚杆能顺利安放为准。
2）通过启用高压泥浆泵为旋喷钻机供应高压水泥浆，下钻前检查钻头水泥浆喷射情况。水泥浆喷射稳定后开始下钻，钻至设计深度时停止下钻，保持钻杆旋转且浆体喷射。
4）注意事项
①成孔前应试桩，根据地勘报告和现场土层情况配置浆液，并确定钻进速度和喷浆压力等技术参数。
②钻进过程不得中途间断，如果因故间断必须及时提出钻杆，防止塌孔导致钻杆被埋。 ③在钻进成孔过程中，应实时检查进浆量和溢浆量的匹配情况，如发现孔口溢浆量较进浆量明显减少，甚至不溢浆，应立即停止钻进，及时将钻杆提升至孔外，进一步检查跑浆的原因。
④通过测量孔外钻杆外露长度，反推计算成孔深度，成孔深度误差应控制在+0～+500mm。
（2）高压旋喷扩孔
1）采用素水泥浆扩径，水泥采用不低于42.5的普通硅酸盐水泥；水泥用量根据设计图纸的技术参数计算；囊内水灰比1：2，囊外水灰比1：1。
2）当钻孔深度达到设计深度应停止下钻，喷射压力调节至25~30MPa，同时钻杆以15r/min的转速和20cm/min的提升速度，进行高压喷射扩孔，为确保扩孔质量，对扩孔段进行复喷。
3）钻杆钻到设计标高时，在钻杆上做好原地貌标高标记，标记离地距离记为扩孔段长度。
4）成孔结束后，及时用清水清洗设备和管路的泥浆，防止凝固后堵塞管路。 5）注意事项：
①高压喷射扩孔时，根据试桩参数，实时检查喷浆压力、钻杆钻速、钻杆提速等，若有偏差及时调整，确保扩孔段长度、孔径等满足设计要求。
②高压喷射扩孔过程不得中断，一旦出现喷射中断，再次喷射时，间隔时间不大于30min，且搭接长度不得小于0.5m。当高喷段进入岩层时，降低钻进速度并提升喷射压力。
③高压喷射用水必须经过滤网过滤，二次搅拌泥浆及水泥浆，，水灰比1：1，并在泥浆转移过程中进行过滤，以防发生堵管，影响施工作业进度。
④标高控制施工用水准仪测量各做作业面的标高，下锚杆用送桩器下到位控制标高。 ⑤对囊体孔径及自由段孔径大小的控制，做到事前控制，在自由段喷射压力不得小于10MPa，钻杆以提升速度20cm/min及旋转速度15r/min进行低压喷射成孔，常规段成孔孔径200mm，；在扩孔段处喷射压力不应小于25MPa，钻杆以提升速度20cm/min及旋转速度15r/min进行高压喷射扩孔；扩体段成孔孔径直径700mm。
（3）锚杆制作、安放
1）合理规划精扎螺纹钢堆放场地，将完整的精扎螺纹钢两端垫起架空，采用沥青防腐漆进行防腐涂装，涂装中如有锈点应使用钢刷进行除锈。
2）在平整硬化好的场地上进行锚杆组装，锚杆主筋为φ32mmPSB1080级的精轧螺纹钢，下料长度L的误差ΔL=+0～+50mm。将精轧螺纹钢穿过扩体锚杆囊袋的预留孔，通过专用设备将螺纹钢（锚杆主筋）与扩体段囊袋连接。
3）螺纹钢长度达10m，需要通过钻机上的附属吊装系统，将装配好的锚杆垂直吊入
经监理单位验收完的锚孔中。
4）注意事项：下锚过程中，由于在原地貌作业，需要采用送桩器确保将其下放至设计深度，送桩器为定尺长度L0（根据基坑深度确定），测定好原地面标高后，结合设计标高计算送桩长度L1（送桩器埋设长度），通过控制外露长度L2=L0-L1，来确保锚杆埋设至设计深度。
（4）囊袋内灌注水泥浆
1）通过二级搅拌制配无泌水的水泥浆，水灰比1：2；水泥浆转移时通过滤网过滤，防止管路堵塞。
2）通过送桩器将扩体锚杆安放到设计深度后，进行扩体段的囊内注浆，在桩端形成圆柱型水泥结石体。
3）囊内水泥浆配置采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，通过水灰比W/C=1：2确定单方水泥浆的组分用量：
水灰比为0.5水泥浆密度为3.1×（1+0.5）/（1+3.1×0.5）=1.823t/m³ 由水灰比W/C=0.5，单方水泥浆解得：C=1216kg/m3，W=608kg/m3。
囊内水泥浆体积：1.65×3.14×（0.225×0.225）=0.26m3，囊内水泥用C1=1216kg/m3×0.26m3=317.52kg；水用量
5）注意事项：
①为防止浆液离析，控制注浆管的出浆口至孔底的距离，一般不宜大于300mm。 ②向囊体内灌注水泥浆时，注浆压力不超过1.5MPa，灌注量通过流量计记录和搅拌桶内泥浆余量来反推计算，施工过程中做好注浆记录，严格控制水泥浆灌注总量。
③扩孔段事中控制，及时对比实际灌浆量和理论灌浆料，若发现囊体没有达到设计的容量，应及时进行补锚杆处理。
④扩体段事后控制，对于抗拔检测不合格的锚杆，及时报送设计人员，设计人员复核确定应废弃或降低标准使用，在确保整体结构安全的情况下，设计人员通过分区锚杆不合格率，按各分区不小于原设计总抗拔力的原则增补。
（6）锚孔内补浆
1）采用二级搅拌制备水泥浆，水灰比1：1；水泥浆转移时通过滤网过滤，防止管路堵塞。
2）囊袋内的无泌水水泥浆灌注完毕后，将注浆管与囊体脱离。然后通过脱离后的注浆管进行锚孔内补浆。
3）当锚孔内补浆完成后，应立即拔出注浆管，进行管路清洗或下一锚杆注浆施工。 4）囊外同样是根据水灰比W/C=1，计算求得水泥浆中各组分用量。
注意事项：注浆时适当晃动锚孔注浆管，确保注浆管顺利拔出。待孔口出现溢浆时，方可停止注浆。
W=608kg/m3×0.26m3=158.76kg
（7）土方开挖
土方开挖时，为避免挖机对锚杆桩头的破坏，分层开挖至距离基坑底50cm（锚杆伸入垫层和底板共计45cm）是停止开挖，然后用白灰标记出所有锚杆位置，由大型挖机改为小挖机进行开挖，派专人监督剩余土方开挖，同时人工配合进行捡底，以及锚杆1m范围内的桩周土体清理。
5、结语
项目采用锚杆桩超前施工工艺，整个施工过程顺利进行，锚杆桩拉拔试验全部合格。超前施工工艺的采用，可节约施工工期约一个月左右，作为地下结构施工一部分，抗浮锚杆一般均是关键施工工序，所以在加快一个月的工期可作为总时差，是项目整体进度的提升；同时，很好的避免了常规工艺水泥浆污染垫层，而必须进行垫层二次浇筑的情况。超前施工工艺具备很好的工期效益和经济效益。
参考文献
[1] 李昌驭，吴畏《高压喷射囊式扩体锚杆技术及关键工序质量控制》 ，《江苏建筑》，2018年增刊（总第193期）
[2] 崔羽《囊式扩体锚杆与普通锚杆对比分析》，《理论广角》，2015年第18期
[3] 《栖霞区合班村257号（三毛厂）地块中学岩土工程详细勘察报告》（勘察编号：KC18-2457M-H）
[4] 《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282-2012
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