岩土抗浮锚杆施工工法

青建集团股份公司企业工法

CNQC-GF110010

岩体抗浮锚杆施工工法

Construction Method of Anti-floating Anchor in rock

2008年12月5日发布 2008年12月10日实施

青 建 集 团 股 份 公 司 发 布 PDF 文件使用 \"pdfFactory Pro\" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn

1 前言

随着经济建设的发展，地下空间的应用越来越广泛，出现了大量的地下广场、高层建筑地下室或地下车库、地铁等，这些地下结构在抗浮设计中较多的采用抗浮锚杆和抗浮桩等形式。其中，岩体抗浮锚杆因为抗拔力高、经济、环保，且不占用空间，而得到了大力的推广应用。但岩体锚杆成孔速度较慢，对其他工序和工期影响较大；注浆时，遇不确定的岩石裂隙水将影响锚杆的抗拔力。为了解决岩体锚杆的定位、施工速度、注浆等问题，青建集团股份公司结合麦岛家园、浮山所改造、颐中科技广场二期、市南软件园二期等工程，较全面的研究了岩体锚杆施工的关键技术，本工法就是在此基础上编写形成的。该项研究属于青岛地区地下工艺研究的子课题之一，于2007年9月通过了青岛市科技局组织的专家鉴定，并获得了2007年度山东省建筑业技术创新一等奖。

2 工法特点

2.0.1 本工法能有效的保证锚杆的定位和抗拔承载力，可避免锚杆部位底板的渗漏。

2.0.2 施工简便、操作灵活、占用工期短、施工作业面小，在大面积垫层施工中可灵活穿插，也可逆作施工，不妨碍其它工序的进行。

2.0.3 施工机具简单，无需大型施工机械设备，且需要的机具和劳力少、成孔速度快。

3 适用范围

本工法适用于岩体地基的地下混凝土结构抗浮锚杆的施工。

4 工艺原理

4.0.1 通过设置锚杆的定位支架、止水钢板（见图4.0.1），并在锚杆与垫

××层结合的部位做防水的加强处理，以

使锚杆定位准确，防止底板渗漏。 4.0.2 合理的安排地下结构的施工顺序，调整垫层与锚杆的工序关系，采用中高风压的钻机成孔，以加快锚杆×的施工速度，减少对地下结构其他工序的影响。

4.0.3 利用等水压水下注浆的方法，可以避免岩石裂隙水的影响，保证锚

图4.0.1 锚杆的定位支架及止水钢板 杆的抗拔力。

5 设计与构造

5.1 杆体与锚固体

5.1.1 锚杆锚固体与岩层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，考虑到底部沉渣及塌孔等因素，钻孔深度宜超过设计深度300～500mm。

×PDF 文件使用 \"pdfFactory Pro\" 试用版本创建 ÿ www.fineprint.com.cn5.1.2 为了保证杆体的位置和保护层厚度，锚杆每隔1.5～2m设置一对中支架，支架可采用Ø6.5㎜钢筋弯制而成，每个截面设置三个，焊接于杆体一侧，

5.1.3 岩层锚杆的注浆体强度不应小于M30。为防止杆体锈蚀，水泥浆或水泥砂浆保护层的厚度不应小于20mm。地下室底板与锚杆的交界处上下各250mm以内宜采取防腐措施，可采用防腐套管、注入油膏的护套、涂环氧树脂或附加以增大灌浆体截面的双重防腐等方法，对于腐蚀性地质条件下的锚杆，可采用双重防腐构造。

5.2 防水设计

在垫层上面锚杆根部做卷材附加层，然后再做防水层，防水层上面刷聚氨脂防水涂料，涂料向上沿锚杆涂刷60mm，可有效阻止地下水的渗透，同时在锚杆锚入混凝土中间部位满焊钢板止水片，能够改变地下水的渗水路径，延长渗透路线，起到一定的阻水作用。

×A×①②③M30④⑤⑥×A图5.2.1锚杆节点防水做法

6 工艺流程及操作要点

6.1 工艺流程

岩体锚杆成孔工艺流程如下： 6.1.1 干作业成孔

试验锚杆→垫层施工→测量放线→设备安装及就位→钻孔→接钻杆，继续钻孔至预定深度→清孔提钻→验孔→置入杆体及注浆管→注浆 6.2.2 湿作业成孔

试验锚杆→测量放线→设备安装及就位→打开水源→钻孔→反复提孔内钻杆冲洗→接钻杆继续钻进、冲洗至预定深度→反复提孔内钻杆冲洗→停水、拔内钻杆→验孔→置入杆体及注浆管→注浆→二次补灌浆

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6.2 操作要点

6.2.1 施工顺序与工序关系。先施工主楼的锚杆，后施工裙房锚杆；裙房锚杆穿插于主楼结构施工期间。垫层完成后，再施工锚杆，有利于锚杆的定位和加快施工速度。

6.2.2 多根杆体之间可采用短钢筋焊接固定，保证杆体之间的距离。锚杆的接长宜采用机械连接，而且接头应错开。其中，锚杆定位与止水板的焊接固定是重点，止水板周边应满焊密实。

6.2.3 锚杆成孔时，在孔口设置防护短套管，以防止钻出的泥浆、石渣等回流入孔内，以及局部的塌孔现象发生，见图6.2.3。开孔时除导向器要准确定位外，而且要轻压、慢转控制钻进速度。 6.2.4 成孔的主要方法如下：

1 岩体抗浮锚杆常采用风动潜孔锤空气钻进，钻机设备见表7.2.2。由于岩层层理、片理、松散和破碎、裂隙及断层、风化程度的不同等情况，钻孔图6.2.3 洞口防护套管 设备的选择应根据具体的工程地质情况，以保证孔壁的稳定

性及正常钻进为原则，来选用合适的锚固钻机，并应尽量避免钻进过程中的卡钻、埋钻、钻杆折断等现象。

2 钻机等设备选定以后，进行安装、定位，要注意准确、牢固，开始钻进时要采取轻压、慢速钻进，避免导向器的移位。

成孔过程中，可采用水或空气作为洗孔介质，终孔后，利用空压机将孔内沉渣吹净，直到孔口返出之风，手感无尘屑为止，避免孔内沉渣存在。在遇有松散、破碎等不稳定孔壁岩层时，应尽量采用空气作为洗孔介质，少用或不用水冲洗孔内沉渣，以避免水对地层及孔壁的破坏性影响。

3 受风化侵蚀程度较轻的基岩可用钻机直接成孔，成孔过程中，用高压空气将泥渣排出孔外，也可在成孔前开启水泵，注水钻进，并根据地质条件控制钻进速度，每节钻杆在接杆前，一定要反复冲洗孔内泥水，直至清水溢出。钻进过程中随时注意速度、压力及钻杆轴线平直，终孔后应泵入清水洗孔至孔口返出清水为止。

对于岩体完整、硬度较高的岩脉，普通钻机钻进困难，此时可加大风压或采用高强度的潜孔锤钻具。

4 在岩体松散、破碎、断裂或存在岩体裂隙、承压水等情况时，容易出现塌孔、跑风等现象，导致岩渣无法正常排出，此时可采用套管跟进，或提钻重复注浆，待浆液凝固后再次钻进，或采用风动潜孔锤+螺旋钻杆的形式，将岩渣通过螺旋钻杆带出孔外，当采用风动潜孔锤+螺旋钻杆时，宜干作业成孔。

在钻进过程中，遇到有破碎、松散或断层岩体时，要放慢转速、给进压力和给进速度，以防止钻孔倾斜、孔径超大并有效维持孔壁稳定。

6.2.5锚杆的安装定位。长度较大的锚杆，可采用吊机、三角架或钻机自带的卷扬设备起吊安装，垂直放入孔中，尽量避免扰动孔壁。钢筋在使用前应进行除油、除锈，以满足钢筋与注浆材料的有效粘结。杆体长度应按设计要求或根据入岩孔深要求下料。 6.2.6 注浆方法如下：

1 注浆体的配制，当采用砂浆时，一次灌浆可采用水泥浆或水泥砂浆，水泥浆水灰比宜为0.45～0.5，水泥砂浆配合比宜1:0.5～1:1，二次注浆材料宜选择水灰比为0.45～0.5的水

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泥净浆，必要时可掺入膨胀剂或其它掺合料。

岩体锚孔注浆也可选择细石混凝土人工灌注，用小直径振捣器振捣密实，局部无法插入部位可用钢筋人工插捣密实，选择细石混凝土作为注浆材料的岩体一般要求较完整，且风化程度不高。如果岩体的节理、裂隙发育较好，通透性强，宜采用水泥浆或水泥砂浆。

2 普通注浆适宜于地下水位不高或无地下水的情况，注浆管可采用Φ30mm的硬质塑料管，也可采用钢管，插入锚孔离底部300~500mm，开启注浆泵，在压力注浆的同时缓慢提拔注浆管。当岩体中存在遇水易软化的煌斑岩系时，宜采用快速水下注浆或降低地下水普通注浆法注入锚固浆体。

3 水下注浆方法如下：

1）注浆前宜二次清孔，并做好验孔记录，在地下水位较高的情况下，可采用先注浆后插入杆体的方法，注浆管插入距孔底300~500mm处，排除孔内地下水，砂浆回缩后不断补浆至无回缩为止。

2）注浆管也可绑扎在锚杆杆体上面随同杆体进行孔内或先下锚杆、后置入注浆管，首次注浆压力可采用0.4～1Mpa，二次注浆应在一次注浆形成的浆体强度达到5Mpa后进行，注浆压力和注浆时间根据锚固段的体积确定。

3）在岩石裂隙水压较大、地下水较为丰富时，可直接采用水下注浆法，或者采用套管封闭压力注浆法（见图6.2.6）。注浆时要保

图6.2.6 套管封闭压力注浆 持孔内外水头等值，以避免地下水从锚孔中溢出，

影响灌浆体质量。

4）注浆过程中，如因土体松散、岩体破碎发生漏浆时，可采用人工从孔口填塞砾石、岩粉，使之与浆液混合，填塞裂缝漏浆。

7 材料与设备

7.1 材料

7.1.1 锚杆杆体材料主要采用HRB335级以上螺纹钢筋。锚杆防腐材料应与杆体无化学反应，且在施工期间或主体结构设计使用期间不发生损坏。

7.1.2 锚固体。水泥应选用不小于32.5MPa的普通硅酸盐水泥或抗硫酸盐水泥，砂子粒径不大于20mm。膨胀剂、早强剂或其它掺合料等。当采用细石混凝土作为注浆材料时，混凝土强度等级不宜小于C30，石子粒径最大不大于15mm。

7.2 设备

7.2.1 主要机械设备：钻机、注浆泵、空压机、砂浆搅拌机、钢筋加工机械千斤顶及配套油泵、主油压表等。

7.2.2 钻孔设备应根据岩体层理、节理、破碎和断裂、风化等情况以及工期长短和钻机效率的不同，来选择合适的钻机、钻具、钻杆及和动力设备，考虑到岩体内部的复杂性，首先要选择有较大扭矩输出和较大提升力的钻机，以克服钻进时的负载变化和减少因掉块引起的卡钻、埋钻等现象的发生。 对于交通不便或钻机移动困难的场地应选择重量轻、分解组装便

PDF 文件使用 \"pdfFactory Pro\" 试用版本创建 ÿ www.fineprint.com.cn利的可拆积木式钻机。常用钻机设备见表7.2.2。

表7.2.2 钻机设备一览表

序号 1 2 3 4

低风压系列

机械设备名称

潜孔钻机 履带式潜孔钻

机 潜孔钻机

型号 KQD80 CLQ80A KQ150

适应范围 软岩、岩石 软岩、岩石 软岩、岩石

重量轻，分解性

5

中风压

6 7 8 9 10 11

高风压

潜孔钻机 潜孔钻机 潜孔钻机 潜孔钻机 潜孔钻机 履带式潜孔钻

机

YMG80A KQG100 CLQ－120 CL351 KQG150 KLG120

XY-100

强，便于搬迁，适合于平原和山区

施工 适应于岩石 适应于岩石 适应于岩石 硬质岩石 硬质岩石 可单独行走，适用于硬质岩石

液压

张家口市宣化金科钻

孔机械公司 宣化华泰矿冶机械公

司

机械传动、油压给进

备注

7.2.3 钻杆的选择要根据地层的复杂情况和排渣的需要，当有松散、破碎岩层而有可能导致卡钻、埋钻等现象时，要选用直径较粗的外平式钻杆，以利于岩渣的顺利排出。

7.2.4 潜孔冲击器的选择要与钻机相匹配，对于特别坚硬的岩石，使用中、高风压的潜孔冲击器能有效提高钻进效率。

7.2.5 根据地层的具体情况，在成孔困难的情况下，要考虑采用跟管套管成孔，并辅以配套的拔管机。

8 质量控制

8.1 质量标准

8.1.1 本工法依据的规范与标准如下：

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001 《土层锚杆设计与施工规范》CECS 22-1990 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 《地下工程防水技术规范》GB50108-2002 《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003

《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 8.1.2 锚杆施工应按以下标准验收：

1 主控项目包括：

锚杆杆体长度允许偏差要求为：+100mm，-30mm。

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锚杆拉力则不小于设计值。 2 一般项目包括：

锚杆位置要求偏差：±50mm； 钻孔倾斜度：控制在5‰以内； 浆体强度：每工作班或每30支锚杆留置不少于一组试块，每组六块，标养28天后测定，其强度要符合相应规范规定及设计要求；

注浆量：要大于理论注浆量，充盈系数不小于1；

杆体插入长度：对于非预应力锚杆，不小于设计长度的95%。 3 岩石锚杆位移允许值可取4mm。

8.2 质量控制措施

8.2.1 对杆体所用钢筋原材料、灌浆需用原材料进行进场检测，并做好复试报告、进场合格证、型式检验报告等的存档工作。

8.2.2 锚杆正式施工前，要根据设计要求，是否采用试验锚杆，试验锚杆的数量不少于3根，其施工工艺及参数均应与正式锚杆相同。试验锚杆在做正式锚杆使用时，不应对其进行极限抗拔试验。当为永久性抗浮锚杆时，其最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的1.5倍。 8.2.3 施工前要对锚杆的定位，终孔后对孔深、孔底沉渣等进行检查，并做好施工记录，锚杆成孔后要及时下入杆体，以防塌孔，杆体安放时，要注意防止杆体扭压、弯曲。

8.2.4 成孔及注浆过程中，要控制地下水位，做好降、排水措施，避免孔内、外形成较大的水头差，从而影响到注浆效果或造成塌孔现象。

8.2.5 在松散、破碎等易坍塌段施工时，要注意钻进速度不宜太快，以免岩渣不能及时清除而引起卡钻、埋钻事故。在岩层片理、节理发育或软硬地层钻进时，要避免压力过大引起的钻孔弯曲和钻具折断现象。

8.2.6 钻孔完成后，祼眼时间不能太长，以免因岩体破碎而导致的孔壁坍塌、孔底沉渣等复杂现象的发生。

8.2.7 注浆结束后养护期间，不得利用锚杆作为固定钻机或其它设备的辅助工具，并严禁外力触动锚杆。

8.2.8 锚杆验收试验。验收试验的锚杆数量按设计要求，当设计无要求时，不少于锚杆总数的5%，且不得少于3根。永久性抗浮锚杆的最大试验荷载取锚杆轴向拉力值的1.5倍，验收试验应分级加载，初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.10倍，分级加载值宜取锚杆轴向拉力设计值的0.50、0.75、1.00、1.20、1.33、1.50倍。每级荷载均应稳定5~10min，并记录位移增量，最后一级荷载应维持10min。

9 安全措施

9.0.1 进场前，应对工人进行技术交底，并做好记录。

9.0.2 钻孔机械的起重、吊装、运输等涉及到特种设备或特殊工种等特种作业人员的，必须要持有主管部门核发的上岗证；

9.0.3 机械设备进场前，要对设备进行详细检查，要保证机械设备的完好性，不符合要求的设备严禁进入现场。

9.0.4 进入施工现场，要严格按《施工现场临时用电安全技术规范》来规划现场用电，要时常对用电设备的漏电保护器进行检查。

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10 环保措施

10.0.1 锚杆施工要在节能减排的框架下认真做好施工方案，包括材料选择、设备选择、方法选择等，合理安排工期，以最大限度地降低材料消耗、废水排放等环保措施。 10.0.2 钻孔机械的噪声是锚杆施工重要污染源，应结合现场实际情况，离居民区的远近等采取相应措施，当对操作人员造成伤害时，在不影响安全操作的情况下，应配带耳塞。

10.0.3 锚杆成孔的产生的灰尘较多，应避免在大风天施工，或以彩条布等材料进行遮挡，并应尽量选用噪声低、节能型锚杆钻机，随时对道路等进行洒水湿润，减少扬尘。 10.0.4 施工现场的易燃、易爆物品应严格按体系文件的要求存在专用仓库。

11 效益分析

11.1 经济效益

11.1.1 从成本方面来比较，参照浮山所改造工程，以目前在岩体工程中应用最为广泛的风动式钻机为例，比较采用不同风压的钻机来完成相同数量锚杆的人工费用及工期：

浮山所改造工程锚杆数量为3000支，入岩深度2.5m，以一台钻机施工的比较情况见表11.1.1，该表中人工单价暂按80元/工日，以每台钻机配备3个工人为例。

表11.1.1 使用不同钻机成孔人工费用及工期比较

钻机 低风压 中风压 高风压

每台班钻孔深度（m） 80—100 180—220 240—400

平均工期（天）

85 39 26

用工（工）

255 117 78

人工费（元）

20400 9360 6240

说明：以上成本分析中因机械设备损耗费用差距不大，故未考虑在内。

11.1.2 从工期方面分析，中高风压系列钻机比普通钻机效率提高2~4倍，工期缩短幅度较大。 11.1.3 从施工顺序方面，先施工垫层，钻机移位方便，减少了吊机或水平动力设备的辅助就位，降低机械费用。并且在施工质量上保证了锚杆根部的灌浆体的完整性，从而减少了地下水对锚杆根部的腐蚀。 11.1.4 从提高质量，保证结构安全角度分析，岩层锚杆比其它类型的抗浮措施具有更好的抗浮效果和广泛的应用前景，因其受力合理、施工简单、造价低廉等而在岩体地基的抗浮设计中大量被采用。

11.2 社会与环保效益

11.2.1 锚杆作为一种抗浮措施，充分体现了绿化建筑的概念，是一种因地制宜，符合“节水、节能、节地、节材”的四节一环保及绿色施工要求的抗浮措施，相比其它方案，具有很大的成本和环保优势。

11.2.2 该工法可提高在岩体中锚杆的施工效率，加快施工进度，保证杆体的抗拔要求，根据不同的岩体情况，通过选择不同的钻机及相配套的空压机、钻杆、钻具等施工锚杆，从而来达到建筑物永久抗浮的需要，具有很高的推广价值。

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12 工程实例

12.1 麦岛家园工程三标段

12.1.1 工程概况。麦岛家园工程位于崂山区麦岛路，设计为高层住宅区，建筑面积14.7万㎡，地下室为一层，抗浮采用了抗浮锚杆及在地下室底板和顶板填土的配重方法，锚杆数量为425支，采用2Φ28螺纹钢筋制作，钻孔孔径150mm，入岩深度为7m，锚入筏板或柱基中长度为1000mm，设计抗拔承载力特征值为212KN。锚杆节点防水作法见图12.1.1。

12.1.2 施工情况。该工程的锚杆施工按照筏板施工的顺序进行，根据现场工作面的提供情况穿插施工，从2007年6月22日第一次进场到9月11日锚杆施工结束，共分为三次，总日历工期为15天。现场一台中风压钻机施工。该工程锚杆征得设计同意，未做基本试验，但在施工结束后做了验收试验，试验结果完全达到设计要求。

图12.1.1 锚杆节点防水作法 12.1.3 应用效果。目前该工程尚未竣工验收，但从

完成后的地下室结构底板及墙面、顶板和沉降观测

情况来看，锚杆的施工质量状况较好，完全达到了设计的要求，锚杆验收试验合格，锚杆位移均在2mm以内。

12.2 浮山所改造工程F3、F4、F5楼

12.2.1 工程概况。浮山所改造工程建筑面积为51222㎡，分三栋单体住宅楼，分别为F3、F4、F5，其中F3、F4为23层，F5为22层。地下皆为二层，作为车库，层高4.8m，地上布置两层网点。工程结构形式为框架—剪力墙结构,结构安全等级为二级。基础设计等级为乙级，采用平板式筏板基础并设抗浮锚杆，锚杆入岩深度要求≥2.5m，设计抗拔承载力140KN，锚杆杆体为1根Φ28HRB335级钢筋，集中布置在裙房部位，总数量为3000支。

工程所处区域为青岛市市南区南京路，场区地形整体由南向北倾斜，基岩埋置较浅，从上至下分别为杂填土、中细粒花岗岩、细粒花岗岩、煌斑岩脉及细晶岩等多种岩性的岩体。大部分岩石裂隙发育完全，岩体较破碎。地下水稳定水位埋深：1.40～2.90米，绝对标高在9.70～4.45米之间，属基岩裂隙水，透水性弱，一般水量不大，但水头较高，受季节性影响，地下水位变幅较大，一般可达2米。由工程地质勘察报告水质分析判定该地下水对砼无腐蚀性，对钢筋有弱腐蚀性。见图12.2.1成型锚图12.2.1成型锚杆 杆。

12.2.2 施工情况。该工程锚杆施工顺序遵照主体施工分段进行，基本顺序是从北到南，从F4~F5网点到F3~F4网点再到F3南侧网点。最早施工在2004年10月5日，最晚一段在2005年3月11日，总日历工期为22天。

12.2.3 应用效果。该工程自2006年7月30日竣工验收以来，至今使用已有2年多，地下室底板及顶板等未见开裂等异常现象，效果较好。

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12.3 数码科技大厦工程

12.3.1 工程概况。青岛数码科技大厦综合楼工程位于青岛市高科技工业园海尔路以西，万杰医院南侧地块。基础形式为筏板基础，地下室裙楼基础部分采用抗浮锚杆，单根锚杆设计抗拔力特征值为195KN/根，抗浮锚杆嵌入强风化花岗岩大于1500mm；断裂带碎裂岩大于3000mm，强风化花岗岩锚杆孔径Φ=100mm，断裂带碎裂岩锚杆孔径Φ=150mm，锚杆杆体为Φ32 的HPB400级钢筋，每孔设置一根，水泥为P.O.42.5R普通硅酸岩水泥，浆体为C30细石混凝土。

12.3.2 施工情况。本工程抗浮锚杆采用GMZ-15和ZY-270型专用锚杆钻机， VF-617空压机风动潜孔钻进，成孔后采用专用混凝土串筒注入C30细石混凝土，小直径振捣棒振捣密实。施工周期从2005年8月24日至12月20日。图12.3.2为数码大厦工程锚杆施工照片。

12.3.3 应用效果。目前锚杆已做验收试验，抗拔力均

图12.3.2 锚杆施工照片 达到了设计要求,并且工程的实际应用效果较好。

编写：曹兆军、王倩、王志勇 审核：张同波 批准：张同波

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