扩大头囊式锚杆的研究与工程实践

沈 刚

安徽阜阳建工集团有限公司，安徽阜阳 236008

当前国内对建筑物基础抗浮大多采用：（1）抗浮钢筋混凝土灌注桩；（2）抗浮锚杆（拉力型）。其中，抗浮桩属于常规做法，工艺成熟，有经验可循，但由于材料采用钢筋笼+混凝土，投资较大，且混凝土抗拉性能差。而抗浮锚杆（拉力型）通常提供的抗拔力较小，对于抗浮设计承载力较高的工程，传统的锚杆已不能有效地满足工程建设需要，且固定端的灌浆体易出现张拉裂缝，防腐性能差。采用扩大头囊式锚杆可以解决传统锚杆中存在的问题。

1 概述

扩大头囊式锚杆的主要荷载来自于扩体锚固的端承效应，其技术的先进性主要体现在独特的封闲囊体中，采用高压注浆工艺将水泥浆注入囊体，囊体逐渐向预设的形状膨胀，囊体周围土体和浆液逐渐被压密，土体挤密区范围不断扩大，可以达到囊体膨胀后直径的2倍范围。经过挤密后，挤扩体在端承效应下，大大提高单锚的极限荷载。

安徽阜阳建工集团有限公司组织技术人员对国内外已有的扩大头囊式锚杆的理论和实践成果进行深入地研究和探讨，依托颍州文化活动中心工程，在多次现场试验的基础上，总结了扩大头囊式锚杆施工方法，并在本工程上得到实践应用。

2 工程概况

颍州文化活动中心工程地下室抗浮桩原设计采用400钻孔灌注桩，配筋1018，桩长11m，抗拔力特征值450kN，共计967根，后同设计单位反复论证，改为扩大头囊式锚杆，钻孔180，扩大头600，囊袋500，高1.5m，锚杆钢筋采用直径36 PSB 930高强钢筋，抗拔力特征值为450kN，共计967根。

3 操作要点

3.1 扩大头囊式锚杆施工工艺流程图（见图1）

图1 扩大头囊式锚杆施工工艺流程图

3.2 扩大头囊式锚杆施工要点

3.2.1 钻孔及成孔

（1）正式施工前应进行试验，检验扩大头直径和锚杆抗拔力。

（2）做好场地整平。

（3）应根据设计要求和地层条件，定出孔位，作出标记；选定机械设备，明确施工工艺及技术要求，拟定锚杆失效补救措施。

（4）在不会出现塌孔和涌砂流土的稳定地层中，对于竖直向锚杆可采用钻杆钻孔；对于存在不稳定地层、受扰动易出现涌砂流土的粉土、易塌孔的砂层、易缩颈的淤泥等软土地层、水平向或水平向倾斜锚杆应采用套管护壁钻孔。

3.2.2 高压喷射注浆扩孔施工

（1）根据试验数据，制定高压喷射扩孔施工工艺参数。

（2）旋喷流程：定位→水泥浆制备→旋喷桩机钻进至设计深度→旋喷提升施工→移机至下一孔位→回灌。

3.2.3 工艺参数

（1）锚杆水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm；（2）旋喷提升速度15～30cm/min，旋转速度10～20r/min。（3）水泥浆为水灰比1.0纯水泥浆，旋喷压力25～30Mpa，浆量75L/min。

（4）中断喷射后，恢复注浆时搭接长度大于等于0.5m。

3.2.4 锚杆施工

（1）成孔直径150mm，孔位偏差不大于100mm，长度允许误差+100/-30mm。

（2）旋喷扩体后应立即取出喷管并将锚杆杆体放入锚孔到设计深度，采用套管护壁钻孔设计时，应在杆体放入钻孔到设计深度后再将套管拔出，并及时注浆。

（3）沿杆体轴线方向每隔1.0～2.0m应设置一个杆体定位器，注浆管与螺纹钢筋绑扎在一起放入钻孔，注浆管应能承受5.0Mpa的压力，能使浆液顺利压灌至钻孔底部扩体锚固段，注浆管到孔底的距离不应大于300mm。

（4）锚杆杆体采用外涂防腐底料的高强钢筋制作。

（5）扩大头囊式锚杆锚固段注浆采用高压注浆工艺，水泥净浆灌注，水泥浆液应搅拌均匀，并过筛，随拌随用，注浆水灰比0.45，注浆体设计强度不小于20Mpa，浆体强度检验采用的试块数量，若单日施工锚杆数量不足30根，则每累计30根锚杆不少于1组；若单日施工的锚杆数量超过30根，则每天不少于一组；每组试块的数量不少于6个。水泥浆体强度检测参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70—2009）。

注浆后待扩体锚固段成型且孔口出现溢浆或排气管排出的浆液与注入浆液颜色和浓度一致时方可停止注浆。

3.2.5 张拉和锁定

（1）扩大头囊式锚杆采用预应力锚杆时，其张拉和锁定应符合下列规定：杆体承载构件的承压面应平整，并与锚杆轴线方向垂直。

（2）锚杆张拉前应对张拉设备进行标定，锚杆张拉应在同批次锚杆验收试验合格后，且承载构件的混凝土抗压强度值应不低于设计要求，结构底板施工完成并完全达到设计强度后进行锁定，采用扭力扳手完成。

（3）锚杆正式张拉前，应取10%～20%抗拔力特征值对锚杆张拉1～2次，每次均应松开锚具工具夹调平螺纹钢筋后重新安装夹片，使杆体完全平直，各部位接触紧密。

（4）锚杆张拉至1.10～1.20时，对砂性土层应持荷10min，对粘性土层应持荷15min，然后卸荷至设计要求的张拉锁定值进行锁定。

4 效益分析

原设计抗浮桩，配筋为450t三级钢，修改后，用直径36 PSB 930级钢筋105t，综合分析工程造价降低30%，经济效益显著。

5 主要研究成果

扩大头囊式锚杆施工工法”已获得安徽省省级工法。