沿海地区精轧螺纹钢抗浮锚杆施工技术研究

1. 引言

随着电力建设规模的不断扩大，沿海地区施工项目日益增多。公司承建的福建华电可门三期项目紧靠海岸线，受潮汐作用浮力影响大，部分基础设计了永久抗浮锚杆，抗浮锚杆是一种基础抗浮措施，通过固定基础与深层土层之间的连接来防止基础的浮升。因该项目持力层为中等风化花岗岩，岩体硬度大，湿作业时孔壁摩阻力减小、成孔质量差，对杆体与扩大头的强度和抗浮力有一定的影响，普通灌浆材料在岩体受到潮汐作用致使岩层受力时早期强度不容易满足要求。常规抗浮锚杆扩大头经过钻机吊重锤击打的方式使扩大头展开，不仅容易损坏孔壁与孔底，且时间成本高。

公司在研究以上施工难点的基础上，通过采用潜孔机高效成孔法提高了成孔质量和钻孔效率，通过注浆浆液适配技术、研发可调式锚杆扩大头装置，提高了锚杆的抗浮能力，并在福建华电可门三期项目 #6 锅炉基础、#6 主厂房基础成功应用，效果良好。

2. 施工原理

在垫层上弹出锚杆中心线，钻机就位后根据定位轴线进行钻孔作业，根据地质特点选择潜孔钻机钻孔作业。采用注浆泵，把注浆管插到孔底部，用清水对扩孔部位进行清孔，直到孔内流出清水为止。锚杆末端可拆卸式的扩大头通过套筒与锚杆连接，将组装好的锚杆与扩大头安装到孔内，待其到达底部后，通过对锚杆顶部用钻机缓慢对锚杆施加向下的压力，使下方扩大头的套筒向底部移动，完成扩大头展开，过程中通过液压感应装置可以实时监测扩大头展开情况。

3. 主要施工过程及操作要点

3.1 定位放线

（1）根据基础图纸确定锚杆的位置，在垫层上弹出中心线。

（2）根据水准点高程引测至施工现场内设置临时水准点。

3.2 钻孔

（1）钻孔前先测量和标出钻孔中心线位置，以确保准确地控制钻孔位置，并根据测量结果进行调整。使用装配好的夹具和夹紧力适当的定位装置，以确保工件在钻孔过程中不会移位或变形。

（2）潜孔钻机采用型号为 CIR90 的冲击器、直径为 120mm 的钻头，以确保其几何精度和稳定性符合要求。

（3）潜孔钻机就位后开始钻孔作业，将钻头对准孔位中心开始钻孔工作，打开水阀进行钻孔工作，过程中在钻杆上作出标记，当标记位置与地面平齐时便可抽出钻杆，复查深度。当推进工作使缷杆器移动到与托钎器相碰时，为钻完一根钻杆。要停止电动机运转和停止给冲击器送气、送水、把叉子插到托钎器的钻杆槽中，使电机反转滑板后退，使接头与钻杆脱开，再接第二根钻杆，按此作业程序循环连续工作。

（4）直孔段按设计图纸进行成孔，终孔时依据岩样确定已进入微风化花岗岩的深度。直孔钻完后，使用扩孔钻头在孔底扩成倒锥形孔，扩孔孔底预留60mm，以便扩大头展开。

3.3 清孔

钻孔完成后用水进行压力清孔，清孔时由于压力作用，钻孔所产生的石粉会随着水流一起涌出，等待清孔结束，观察孔口溢出水流是否清澈，如是，则清孔完毕。钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的 1% 。在清洗过程中国要做好孔口维护，防止渣土流入孔内，清孔完毕后经四级验收合格后方可进行下一工序。

3.4 锚杆及扩大头组装

自锁锚杆采用精轧螺纹钢 Φ_{+240(fpyk=930MPa} ），安装扩大头和扩大套筒。锚杆及扩大头锚具全长涂刷环氧涂料，厚度不小于 240μm 。新型扩大头采用强度等级为 Q235、长度为 50mm ，厚度为 20mm 的钢条为主体框架，通过高强锚栓作为连接，展开结构采用同等级壁厚为 10mm 的空心钢管，主体采用不同直径的钢管套筒式连接。底部设置可伸缩卡扣，保证锚杆在到达指定行程后展开的稳定性。扩大头与锚杆连接采用套筒连接，保证安装的快捷便利。扩大头使用高强度耐磨防水 PVC 材料对整体结构进行包裹，能够保证扩大头展开及注浆顺利完成。

3.5 锚杆及扩大头安装

（1）锚杆施工前，需做抗拔试验，试锚 3 根，所试验的锚杆采用 40mm 精轧螺纹钢，锚固段长度最大为 9m ，最小为 8.33m ，最大试验荷载为 600KN。

（2）安装自锁锚杆，用加力套筒加压使锚杆端部的扩胀套筒张开自锁。运输及安装时应采取措施对环氧涂层进行保护。

（3）锚杆应在孔口处固定，在注浆体强度达到设计强度的 70% 前不得晃动、牵拉或碰撞。

3.6 释放扩大头

（1）锚杆组装完成后，杆端扩大头到达扩孔底，即可释放扩大头，通过扩大头中套筒结构，在锚杆顶部施加向下的压力过程中通过液压感应装置可以实时监测扩大头展开情况。压缩套筒使扩大头向四周展开，待套筒压缩至底部卡扣位置，卡扣从预留卡口弹出并锁死扩大头。至此扩大头释放完成。

（2）扩大头释放过程中配备专人监控，通过液压感应装置压力读数确保扩大头释放过程顺利，扩大头达到预定位置会被插销固定，压力读数随之停止增大，至此扩大头释放完成。

3.7 压力注浆

（1）根据灌浆材料与聚丙烯纤维体积比 1:0.01 的配比进行配制新型灌浆材料，搅拌均匀后进行压力注浆，将注浆管伸到孔底，采用注浆泵从下至上进行注浆作业，注浆压力保持在 0.2～ 0.3Mpa 确保注浆密实度。注浆前先泵送清水至孔口返水以疏通管路，后采用常压泵送方法注浆，注浆前不得拔出注浆管，以保证锚杆底端注浆充实 ; 此外注浆作业需连续，注浆管要边注边拔，拔管高度不超出孔内浆液面。

（2）试块制作

除 见 证 取 样 外， 每 天 或 每 20 根 ( 锚 ) 桩 做 3 组， 规 格70.7mmx70.7mmx70.7mm ，取 28d 抗压强度值 ; 基本试验则取同条件养护下试块强度

（3）补浆

待孔内素浆初凝后，开动注浆泵先用清水冲洗孔内泥浆，再用上述方法注浆，直至孔内浆液饱满。注浆至垫层顶，直至孔口无气泡、浮浆冒出，注浆完成。灌浆材料类别Ⅰ类，注浆完成后立即清理垫层表面的灌浆材料。

3.8 养护、实验

（1）注浆完成后，开始进行养护，其养护时间为 7 天，在锚杆完成灌浆工作以后，如何对已完成的锚杆进行保护，是成品保护的重要部分。根据实际情况，计划采取如下措施:

（2）为了避免后续基础施工对锚杆造成破坏，任何机械不允许进入该区域进行工作。

（3）对伸出工作面的锚杆体用素水泥浆进行涂抹，以避免锚杆体锈蚀。

（4）抗浮锚杆必须分区并且按照一定的顺序进行施工，绝对禁止遍地开花，从而增大成品保护的难度。

（5）单根锚杆应进行用于承载力确定的基本实验和验收实验，基本实验不小于 3 根，验收实验数量为总数的 5% ，且不少与 6 根，锚固体灌浆强度达到设计强度的 90% 以后，进行锚杆试验，经检测锚杆抗拔试验全部合格。

4. 结束语

通过以上质量控制措施，精轧螺纹钢抗浮锚杆施工进展顺利，实践证明本技术先进、实用性强，增强了锚杆的整体性能，提高了锚杆抗浮能力，缩短施工周期，通过调配灌浆材料、新型扩大头，保证了工程质量，为同类型地质条件下抗浮锚杆施工提供了参考和经验借鉴。

作者简介

丁建，1985 年 07 月出生，本科学历，高级工程师，建筑公司经理，从事建筑技术管理及施工管理。