岩土工程新型锚杆施工技术与智能检测体系构建

引言：在经济快速发展的背景下，城市规模持续扩大，为解决土地资源紧张的问题，大量高层建筑拔地而起，并通过拓展地下空间的方式，提高空间利用率。但建筑物地下深度的增加，会导致建筑物安全受到地下水浮力的威胁。现阶段，压重法、隔水法、抗浮锚杆属于常用的抗浮方法，其中，抗浮锚杆法凭借诸多优势被广泛运用于岩土工程中。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

一、工程概况

X 项目位于南方某城市，占地面积约为4 万㎡，建筑高度为 120m 。项目基础形式以干作业成孔灌注桩和筏板基础相结合为主，结构体系为钢筋混凝土核心筒结构。

本项目位于垄钢斜坡地带，粉质黏土和基岩是构成地层的主要成分。场地内地下水类型较为丰富，分别为黏性土中的孔隙水、基岩中的裂隙水和填土中的上层滞水。其中，孔隙水的渗透系数为 1×10-6cm/s ；裂隙水为 1×10^-4cm/s ；滞水为 1×10^-3cm/s ，滞水与裂隙水和孔隙水之间不存在补给关系。在勘察过程中，场地内混合静止地下水位处在 0.38～8.29m 的区间内，与之相对应的地下水标高为 90～95m ，年均水位变化幅度较小，仅3m 左右[1]。

二、岩土工程新型锚杆施工技术分析

（一）全黏结预应力抗浮锚杆构造

新型全黏结预应力锚杆在设计上具有创新性，其构造如图 1 所示。锚杆的直径为200mm ，有效长度为 13m ，在制作锚杆杆体的过程中，所使用的材料为 PSB1080 级预应力精轧螺纹钢，其直径为 32mm ，相较于普通材料，其具有强度高、韧性好的特点，与施工要求相符。

（二）全黏结预应力抗浮锚杆施工技术

本项目所使用的注浆材料为普通硅酸盐水泥，其水灰比严格控制在 0.5，同时，还要保证水泥浆液的强度超过 30MPa 。在施工期间，应加强对浆液搅拌的控制，确保搅拌均匀，且流动性和低泌浆性符合使用要求，以此满足后续施工的需要。详细注浆流程如下：

一次注浆。本次注浆所采用的方式以水泥浆灌注为主，所使用的注浆管为 PE 塑料管，其长度为 15m ，同时，还要使用钻机在管身上钻注浆孔，孔的数量为 8 个。注浆管应该伸入预应力钢筋到达指定位置，以保证注浆效果。

二次注浆。在首次注浆浆体初凝并达到预期强度后，方可进行二次压力注浆。注浆间隔时间应根据浆体初凝试验确定，且不宜少于 24h ，以确保一次注浆体形成稳定结构。二次注浆采用劈裂注浆法，通过注浆管小孔在 1.0～1.5MPa 压力范围内注入水泥浆。注浆体应超过 200mm ，待强度达到设计值的 75% 后切除多余部分。试块制作应采用与工程桩同条件养护，每组不少于3 个试件。

（三）筏板区预应力段施工方法

1.预应力筋锚固施工

在施工尚未开始前，需要做好预应力筋外套管和螺栓箍筋的安装。同时，还要将圆形钢板设置到环筋上方，其直径为 100mm ，厚度为 40mm 。此外，还要将两根吊筋设置到钢板下方，其直径为 16mm ，且两根吊筋之间的距离应保持在 200mm 。准备工作的开展，可以为后续施工奠定坚实的基础。

2.预应力筋张拉及封锚工序

本项目在开展张拉作业时，所使用的装置为手动液压千斤顶，在施工阶段，应注意底板钢筋合理布置，从而为张拉操作提供充足的空间。在混凝土浇筑作业尚未实施前，需要在预应力筋处预留凹槽，其深度不应低于 130mm 。筏板混凝土浇筑结束且强度达到 75% 后，应将钢板设置到凹槽处，并利用卡具在预应力筋上固定千斤顶，由作业人员施加压力。待应力达标后，依据设计要求，设置预应力筋锁定值为特征值的 90% ，并将预应力筋截断。在上述步骤完成后，利用注浆管开展注浆作业，同时在预留洞处开展封锚作业[2]。

三、智能检测体系的构建

（一）传感器布置

在锚杆上布置传感器时，需遵循相应的原则以实现对锚杆状态的全面监测。对于不同类型的锚杆，传感器布置应有所区别。可在锚杆的关键部位，比如，锚固段、自由段和外露段的交接处，以及可能出现应力集中的部位布置多个传感器。

在确定传感器数量和间距时，需考虑锚杆的长度、受力特点以及工程的监测精度要求。通常情况下，长度较大的锚杆，布置的传感器数量越多。此外，锚杆布置间距还会受到受力情况的影响。为此，本工程在布置传感器时，遵循了下述标准：

（1）顶部1/3 范围，即应力集中区域：每 2m 布置1 个 FBG 传感器；

（2）中部及底部：每 3m 布置 1 个 FBG 传感器；

（3）自由段末端：布置1 个 FBG 传感器用于监测潜在滑移。

（二）数据分析与处理

分析处理数据是实现锚杆健康状态评估和预警的关键环节，主要指对原始数据进行预处理，分别为数据清洗和滤波等。在确定预警阈值时，需要将锚杆设计参数和工程规范作为依据，本工程所设置的预警指标如下：

应力评估：弹性极限阈值：锚杆材料屈服强度的 70%80% ，比如，PSB1080 级预应力精轧螺纹钢屈服强度通常 ⩾930MPa ，则预警阈值可设为 650-750MPa 。

断裂阈值：直接取极限强度的 80%-90% ，即 864-972MPa,

动态阈值调整：考虑到长期荷载下的疲劳效应，阈值可以根据时间衰减，本工程以每年降低 2% 为标准[3]。

结论：综上所述，本项目在施工过程中通过智慧检测系统采集数据，实时监测锚杆工作状态，准确判断锚杆状态。检测结果表明，全黏结预应力抗浮锚杆在投入使用后并未出现压力突然增大的问题，故证明此项施工技术具有良好的应用成效，可以为类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]刘洋,殷九鼎,赵贺朋,等.长螺旋钻孔高压喷射扩孔抗浮锚杆施工技术[J].建筑技术,2025,56(13):1640-1643.

[2]赵国政,陈楠,刘嘉锋,等.新型锚固式抗浮锚杆施工及溶洞位置判断技术应用[J].建筑施工,2021,43(05):772-774.

[3]韦庆华.1000kN 级预应力新型锚杆在边坡深层支护施工中的应用[J].红水河,2020,39(04):29-32.