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摘要：高水位卵石地区地下水位较高，地下空间结构设计与施工过程中需考虑地下水对结构构件的上浮力，近年来抗浮锚杆的应用，很大程度上解决了地下空间结构的上浮问题，但在具体施工过程中，如何才能保证抗浮锚杆的施工质量成为了施工过程中的关键控制点，因此文章从高水位卵石地区致使抗浮锚杆出现质量缺陷的原因进行分析探讨，得出了避免抗浮锚杆出现质量缺陷的具体预防控制措施，以供相关人士参考。
关键词：高水位卵石地区；抗浮锚杆；质量缺陷；原因分析；预防控制措施
引言
随着城市高速发展，越来越重视地下空间的利用。高层建筑之间以及高层建筑与用地红线之间一般都规划有地下室结构。但高水位卵石地区，地下水位较高，地下室结构自重弱于地下水的浮力。因此最快捷，最常用且较为经济的一种抗浮措施是设置抗浮锚杆。抗浮锚杆作为受拉构件，它一端与结构物底板连接，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的上托力、扛拔力、倾侧力等，它将受到的外部荷载通过拉杆的拉结作用传递至锚固体，锚固体再将受到的荷载分散到周围稳定土体中，便起到了地下室结构的抗浮作用。但是抗浮锚杆施工质量得不到保证，导致抗浮锚杆无法发挥应有的作用，从而直接影响了地下结构的安全性和适用性，所以必须提出有效的控制措施来提高抗浮锚杆工程的整体质量。下面就以高水位地区抗浮锚杆质量缺陷的形成原因及预防控制措施进行分析。
1 抗浮锚杆质量缺陷的原因分析
根据抗浮锚杆质量缺陷的形式，经分析后得出其质量缺陷原因如下图所示：
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图1 锚杆质量缺陷原因分析图
1.1 锚杆钢筋制作不规范
锚杆钢筋制作过程中，下料人员由于不仔细导致钢筋下料与设计不符，造成锚杆平直段长度不足，钢筋连接、弯起点位置和弯起角度不符合要求。锚杆平直段钢筋长度不足，钢筋与砂浆的握裹力因钢筋长度不足而降低，导致抗浮锚杆的抗浮力下降；锚杆钢筋连接一般采用机械连接，机械连接质量不符合要求，连接接头抗拉强度不足，当锚杆承受抗浮拉力时，因抗拉力不足而达不到抗浮效果；弯起点位置和弯起角度不符合设计要求，弯起点与抗水板底板太近，当锚杆受力时，抗水板容易因锚杆的拉力而造成底板结构破环，不仅起不到抗浮作用，而且还影响到结构的安全性与耐久性。
1.2砂浆水灰比过大
砂浆的水灰比对砂浆的和易性、强度、耐久性、变形等性能有很大的影响。水灰比越大，砂浆的流动性越大，但是粘聚性降低，砂子与水泥浆易产生离析。当砂浆水灰比大于0.5时，在高压注浆的作用下，砂子与水泥浆不能均匀的分布，砂子因比重大向下部聚集，水泥浆在上部沉积，锚杆钢筋不能充分被砂浆包裹，导致钢筋与砂浆间的握裹力不足，导致了锚杆质量缺陷。
1.3 塌孔
高水位卵石地区，地下水含量高，不仅在钻孔时容易造成塌孔，在进行下锚注浆时也容易发生塌孔。成孔时发生坍塌，会卡住钻头，当钻头提起后会造成堵孔，影响后续的施工。在进行下锚杆钢筋和注浆时坍塌，杂质混入砂浆中，导致钢筋与砂浆不能充分粘结，粘结应力降低，如坍塌严重就会造成堵孔，注浆时砂浆无法填充于堵孔段，导致砂浆在孔内无法形成整体，大幅度降低了锚杆的抗浮力，造成了锚杆存在质量缺陷。
1.4 锚入抗水板端弯起位置低
锚杆钢筋不仅在下料时会导致弯起点的位置偏差，在施工过程中，因孔深超过设计深度也会导致锚杆钢筋锚入抗水板弯起位置低。在进行钻孔时，如钻孔深度超过设计深度太大，放锚杆钢筋时就会造成锚杆钢筋整体下移，从而导致锚杆钢筋弯起点过低，锚固长度不足。当锚杆承受抗浮拉力时，容易引起抗水板底部混凝土拉裂，无法继续起到抗浮作用。
1.5 钻渣及孔内泥浆清理不及时
进行钻孔时，因卵石地区普遍含泥量较大，松散钻渣不容易清理干净，如降水不到位，地下水将混合着泥浆沉淀在钻孔底部，导致钻孔有效深度不足，锚杆钢筋锚固长度不足，影响锚杆的抗浮力。钻渣清理出钻孔后堆放于钻孔边，后期下锚杆钢筋或注浆时都容易导致钻孔边钻渣掉入孔中，影响锚杆成型质量。
1.6 注浆管安放不到位
锚杆钢筋制作时，未按设计要求安放注浆管，导致注浆管安放不到位，长度过短。高水位卵石地区地下水含量高，钻孔底部经常沉积有水，注浆管长度不够，注浆时底部浆液与积水混合，无法形成锚固体，严重影响锚杆钢筋锚固力。注浆完毕之后，拔注浆管时造成钢筋随注浆管上拔，导致锚杆钢筋入锚深度不足，降低锚杆钢筋抗浮力。
1.7 锚杆下锚偏位
锚杆钢筋下锚时定位不正，或者在注浆过程中钢筋偏位未及时调整，导致锚杆钢筋偏位，造成部分锚杆钢筋保护层厚度减小，高水位卵石地区，地下水含量高，保护层厚度太小，容易导致锚杆钢筋裸露于地下水中，造成锚杆钢筋受蚀生锈，使得钢筋的有效截面减小，影响锚杆钢筋的受力。同时无法保证砂浆与锚杆钢筋的协同作用，保护层厚度不够，砂浆对锚杆钢筋的粘结锚固能力降低，也降低了锚杆钢筋的抗浮力。
1.8注浆不饱满不及时
高水位卵石地区，地下水含量丰富。成孔后注浆不及时，容易塌孔，导致无法进行后续施工。若降水措施不到位，时间过长，锚孔底部会产生积水，容易导致注浆管堵塞，且有积水后，积水与注浆液混合，降低了砂浆的饱满度，导致锚杆底部钢筋与砂浆间握裹力降低，且容易导致底部钢筋受水侵蚀，降低底部钢筋抗拉能力。
锚杆注浆时，一般采用高压注浆，且锚孔深度较深，浆液入孔后会与孔内空气混合，导致浆液不密实，砂浆与锚杆钢筋间握裹力降低，降低锚杆扛拔力。同时现场施工人员为了便于操作，在注浆过程中就进行拔出注浆管，容易导致注浆管位置形成孔洞，降低了结构的整体密实性，从而影响锚杆的施工质量。
2 抗浮锚杆质量缺陷的预防控制措施
2.1锚杆钢筋制作不规范的预防控制措施
为了解决锚杆钢筋制作不规范的问题，应该从钢筋下料过程中进行控制，必须严格要求施工人员按照下料单及技术交底要求，控制好锚杆钢筋的施工质量。钢筋长度需安排人员进行抽查，保证钢筋的下料长度。机械连接的钢筋接头断面必须平整，如不平整必须调整钢筋切断机的固定刀片与冲切刀片间的水平间隙，间隙以0.5～1.0mm为合适。钢筋机械连接后必须用力矩扳手进行检测并进行接头拉拔试验，满足要求后才能投入使用。弯起点的位置必须严格按照料单进行控制，控制好弯起点和最上部定位筋之间的距离为（垫层厚度+抗水板厚度-抗水板上层纵横钢筋直径与板面保护层厚度，当施工工艺中先进行垫层施工，后进行抗浮锚杆施工，无需考虑垫层厚度）。绝不允许下料时不设弯起点，锚杆注浆完毕后直接用单根钢管对锚杆钢筋进行弯折。从而解决锚杆钢筋制作不规范造成的质量缺陷问题。
2.2砂浆水灰比过大的预防控制措施
砂浆的水灰比过大，就应调整砂浆的水灰比。抗浮锚杆所用砂浆强度高，对于砂浆水灰比的控制要更加精准。对于现场自拌的砂浆，不能靠肉眼进行水灰比的控制，应对所用材料进行准确称量，然后充分搅拌。才能保证砂浆进入锚杆后水泥浆与砂子混合均匀，在锚杆钢筋周围可以重新均匀分布，保证砂浆与锚杆钢筋间的握裹力，从而消除因水灰比过大而导致的锚杆质量缺陷问题。
2.3塌孔的预防控制措施
高水位卵石地区为了保证抗浮锚杆的顺利施工和施工质量，应提前降水，将地下水位降低至锚杆底部以下50cm位置。
在进行锚杆施工时如没有采取降水措施或降水效果不理想，就必须考虑改良施工机具和施工工艺，采用湿做法进行施工，从而提高抗浮锚杆施工质量。锚杆成孔时一般使用的是锚杆钻岩机，在干作业环境下比较适用，但在地下水丰富的卵石地区，即使钻孔成功，但是提升钻杆后也容易导致孔位坍塌，堵孔，无法进行锚杆下道工序的施工。所以高水位卵石地区钻孔时使用带有组合牙轮的地质钻机，采用泥浆护壁循环钻进工艺最为合适。带有组合牙轮的地质钻机可钻穿砂、卵石地层，利用正反循环系统将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底，水泥浆跟进钻机成孔，不同的地层和不同的地下水含量采用不同的钻进速度，地下水含量越大，使用的水泥浆浓度越高，如继续塌孔，就必须采用跟管施工，即采用与成孔大小相同的套管跟进以支护孔壁，从而保证孔壁的稳定，减少塌孔的发生。
2.4锚入抗水板端弯起位置低的预防控制措施
为防止锚入抗水板端弯起位置低，锚固长度不够，在钢筋下料时不仅要严格控制钢筋下料长度，在钻机钻孔时也要进行动态监测，控制钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的1%。如钻孔深度过大，则应采用钢筋架立筋的方式，将锚杆钢筋横撑于钻孔口，同时锚杆钢筋底部处于悬空状态。架立筋与锚杆钢筋焊接连接，架立筋与钢筋弯起点的距离根据现场钻孔口的标高和标准弯起点的标高确定，必须保证弯起点位置位于抗水板面层钢筋下部。
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1.8注浆不饱满不及时的预防控制措施
高水位卵石地区，锚杆成孔清孔完毕后，应即刻安排人员进行锚杆钢筋入孔及注浆工作，从而降低因塌孔造成的施工质量风险。注浆过程中，安排专门人员对锚杆主筋进行敲击震动，严防杂质及石块掉入孔中，从而排出夹杂于浆液中的气泡，增加浆液的密实度，。注浆管拔出前一定要对主筋进行震动，直至孔口浆液不下降，才能拔出注浆管。拔出注浆管时，采用低压注浆，保证注浆也不能停止，同时拔管过程不能过快，控制在4s/m以内。
3 结束语
高水位卵石地区锚杆施工质量直接影响建筑物的抗浮能力和结构安全，因此务必在施工过程中进行严格的施工质量控制，通过细致的管理、编制合理的施工方案以及对施工人员的严格要求提高抗浮锚杆的施工质量，从而将建筑物的抗浮能力及结构安全提升一个等级，为参建单位在社会中赢得良好的声誉。
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[3] 袁贵兴.成都地下结构抗浮锚杆应用实例[J].岩土工程，2007,（27）.
论文作者:郑巍,初洲,曾佳,张海波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/15
标签：钢筋论文; 锚杆论文; 砂浆论文; 卵石论文; 注浆论文; 钻孔论文; 水灰比论文; 《防护工程》2018年第23期论文;