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地下结构中抗浮锚杆施工质量影响因素研究
摘要：随着社会与经济的高速发展，人们对工程安全质量的要求越来越高，抗浮锚杆作为解决地下结构因地下水压产生上浮现象的重要手段，提升抗浮锚杆在地下结构抗浮中的施工质量，消除影响抗浮锚杆的不利因素效显得尤为迫切。文章依托某办公楼地下车库项目，对影响抗浮锚杆施工质量的因素展开了研究，结果表明，“未设置定位措施”和“注浆管未深入浆体”是影响抗浮锚杆施工质量的主要因素；通过设置定位架和减缓注浆管拔出速度效果显著。不仅节约费用，还提高了施工效率与质量。
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我国城市发展已进入快速期，人们对建筑行业的要求也越来越高。近年来，为解决建筑物的抗浮问题，国内外关于抗浮锚杆的研究取得了较好的进展，各种新技术、新工艺、新理论等不断地涌现，抗浮锚杆也成为目前解决地下结构上浮问题的常规手段，抗浮锚杆在地下工程中被广泛应用。
陈志华[1]针对地下结构的抗浮设计问题进行分析，根据工程相关资料，确定最合理的抗浮结构设计；王雷等[2]依据某基坑工程研究了扩大头抗浮锚杆，对其进行了抗拔承载力试验，同时运用模拟软件分析了其受力与变形特性；钱文彪等[3]通过对既建地下室工程实例调查，分析了其在抗浮加固锚杆施工中可能存在的问题，并总结了施工的关键技术；常兴兵等[4]依托工程实例，从多方面对抗浮锚杆进行论述，提出了其存在的问题，分析了非预应力抗浮锚杆的优势；蔡剑源[5]分析了囊式抗浮锚杆的优点及工艺流程，运用BIM模拟了其整体施工流程；任向鑫等[6]针对抗浮设计常见问题及抗浮锚杆应用分析对传统抗浮设计展开了深入研究，提出了优化计算与处理方式，并设计了扩大段锚杆方法；涂传尚[7]阐述了抗浮锚杆的施工要点与工艺流程，提出了优化建议，并利用有限元软件分析了抗浮锚杆的受力与变化规律。
本文结合某办公楼地下车库工程项目，研究了在地下结构中抗浮锚杆的施工质量影响因素。
1、工程概况
某办公楼地下车库工程项目位于泰安高新区，建筑面积为2万余m2，结构类型为框架剪力墙。主楼地下1层、地上12层，裙楼地下1层，地上3层。建筑东西长92.4m，南北宽72.3m，建筑高度49.9m；结构抗震等级框架三级、剪力墙二级，抗震设防烈度为7度。
为防止水浮力作用造成建筑物结构损坏，裙楼及地下车库基础采用筏板+抗浮锚杆形式，抗浮锚杆共计515根，孔径150.0mm，孔深5.5m。锚杆材料采用HPB400级钢筋，锚杆受力纵筋为3根直径25.0mm的主筋，中间采用直径20.0mm短钢筋，长度200.0mm，间距1500.0mm，将3根主筋焊接成束，注浆材料采用30MPa水泥砂浆。
2、施工工艺流程
抗浮锚杆施工具体流程如图1所示。
图1 抗浮锚杆施工工艺流程图
3、问题调查及原因分析
3.1问题调查
为找出影响抗浮锚杆在地下结构抗浮中施工质量的主要问题，对徂汶景区供水调度中心、源通重工项目综合楼及科研楼、玖珑府1#、2#楼工程项目、皇冠家园住宅楼4个建设项目的抗浮锚杆施工进行调查统计，共检查360根锚杆，存在质量问题的有64根，合格率仅为82.2%。依据问题出现的频数，绘制了“抗浮锚杆施工质量问题”排列图，如图2所示。
图2 质量问题排列图
由排列图可以明显看出，“锚杆受力纵筋不垂直”和“锁定力检测不合格”两方面的问题比较突出，占全部质量问题的78.2%，可以从这两个方面进一步查找症结。
为进一步探究造成“锚杆受力纵筋不垂直”和“锁定力检测不合格”的原因，对其进行了更细致的调查，通过对调查数据的分析整理得出质量问题占比图，绘制了“锚杆受力纵筋不垂直”和“锁定力检测不合格”问题饼图，如图3所示。
由图3可以看出，“钢筋放置不垂直”占质量问题的89.7%，是“锚杆受力纵筋不垂直”的问题症结，“孔内注浆不饱满”占质量问题的85.3%，是“锁定力检测不合格”的问题症结。综上所述，“钢筋放置不垂直”和“孔内注浆不饱满”是影响抗浮锚杆施工质量的主要原因。
图3 质量问题饼图
3.2原因分析
针对调查分析结果，研究团队对“钢筋放置不垂直”和“孔内注浆不饱满”两个主要原因进行分析，运用“头脑风暴法”，对影响抗浮锚杆施工质量验收的主要症结在“人、机、料、法、环、测”方面用关联图进行分析，得出7个末端因素，如图4所示。
图4 关联图
针对上述分析得出的7个末端因素，需要对其进行逐一分析验证，判断其是否对抗浮锚杆的施工质量有显著的影响。
通过上述调查结果可以看出，考核总体评价良好，锚杆工焊接人员全部持证上岗，培训满足施工要求。因此判定技术培训不到位对“钢筋放置不垂直”和“孔内注浆不饱满”两个问题影响极小，不属于主要影响因素。
(1)影响因素一：焊材不合格
为验证焊材是否存在不合格情况，对施工现场的焊条进行材质及烘焙检查，通过调查发现所用焊条的质量证书满足要求。焊条在使用前均经过烘焙，通过查看烘焙记录（表1），烘焙时间及温度满足质量说明书要求。经过调查发现，使用的焊材符合锚杆焊接技术要求，焊条烘焙时间满足规范要求，“焊材不合格”对“钢筋放置不垂直”症结无影响。
(2)影响因素二：未设置定位措施
为检查未设置定位措施对抗浮锚杆的施工质量影响，通过现场检查发现已经制作完成的锚杆杆体上未设置定位架，已经注浆完毕的抗浮锚杆存在不同程度的偏中不垂直现象，于是制定抗浮锚杆杆体有无采取定位措施对锚杆钢筋垂直度的影响试验，并做详细记录，如表2所示。
根据现场对比实验调查发现，使用未设置锚杆定位措施的纵向受力钢筋在锚杆注浆完成后出现杆体偏心、位移现象，对“钢筋放置不垂直”症结影响大。
(3)影响因素三：塔机下降速率过快
为探究塔机下降速率的影响程度，对施工现场的塔式起重机下放锚杆杆体速度进行检查，并对塔机下放杆体速度进行详细记录，如表3所示，检查塔机下放杆体速度对钢筋垂直度有无直接影响。
经过现场检查发现，锚杆杆体在放置过程中，塔机下放杆体的速度快慢并未对“钢筋放置不垂直”这个症结问题产生直接影响。
表1 焊条烘焙记录表
表2 抗浮锚杆有无定位措施问题调查统计表
表3 塔机下放杆体速度问题调查统计表
表4 注浆管是否深入浆体对照表
(4)影响因素四：节点保护不到位
为探究节点保护不到位的影响程度，对施工现场已经注浆完成和正在注浆的锚杆进行成品检查并记录，结果显示，在注浆完成后锚杆上部均采用竹胶板钉制方盒覆盖，同时项目部也编制了成品保护专项方案。
根据现场检查，锚杆灌浆完成后节点成品保护措施得当，方案编制具体可行，节点保护不到位对“钢筋放置不垂直”和“孔内注浆不饱满”无影响。
(5)影响因素五：砂浆配比不合格
图5 配比试验及砂浆试块检测报告
为分析砂浆配比不合格的影响程度，对现场锚杆灌注砂浆配比试验报告、砂浆试块抗压检测报告进行检验，如图5所示。
灌注砂浆的砂浆配比报告、试块抗压检测报告都合格，对“孔内注浆不饱满”的问题无影响。
(6)影响因素六：注浆管未深入浆体
为分析注浆管未深入浆体的影响程度，连续2天对A、B两组注浆施工情况进行监测，同时运用BIM技术对注浆过程进行了动画模拟；对每组10根锚杆的注浆管在注浆施工过程中是否深入浆体进行对比记录，如表4所示。
通过现场对注浆管在注浆过程中是否深入浆体的对比分析得出，注浆管未深入浆体对“孔内砂浆不饱满”症结产生重要影响。
(7)影响因素七：注浆机械选型不当
为分析注浆机械选型不当的影响程度，检查现场锚杆注浆机型号、使用功能、维修保养记录，检查注浆机是否满足现场注浆施工要求。
根据现场检验，注浆机为通晟牌BW250型号，且注浆机具备正常的使用功能，维修保养记录齐全，未发现安全隐患，说明注浆机选型不当对“孔内注浆不饱满”症结无影响。
4、对策实施
通过上述检查分析，发现该工程中“未设置定位措施”和“注浆管未深入浆体”两大因素是影响抗浮锚杆在地下结构抗浮中施工质量的关键因素，对此专门召开了对策会议，按照5W1H的原则，针对两大关键因素制定相应实施对策与措施。
图6 锚杆定位架
图7 锚杆单独制作放置
4.1对策一：设置定位架
(1)受力纵筋三面设置定位架
受力纵筋定位架应焊接在三根主筋上，同一水平面上应满足三面均焊接有定位支架。相邻支架间距不易过大，见图6。
(2)对焊接完成品单独摆放（图7），做好防锈、防碰撞措施，焊接完的锚杆杆体长度大，顶部钢筋弯曲，不应堆放以免受力不均弯曲变形，钢筋表面容易生锈且易受外力作用产生弯曲变形。
实施对策后验证其效果，抽查了60根锚杆全部进行受力纵筋垂直度检查，一次合格率100%。
4.2对策二：减缓注浆管拔出速度
(1)将注浆管出浆口上500mm处开始设置蓝色醒目刻度线，刻度线间距500mm自上而下设置，设置10道，如图8所示。
图8 注浆管标注刻度线
(2)首先将注浆管深入孔底，注浆管到位后匀速注浆，确定浆体已注入孔内，继续注浆30s，缓慢将注浆管上拔，拔管速率保持在100mm/s。拔管期间蓝色刻度线出现在孔口位置时停顿10s后继续缓慢匀速拔管，直至浆体溢出孔口。在此施工阶段操作工人旁设置一名工人测量速度及时间，图9为模拟注浆示意图。
通过对策实施，为验证其效果，检查了60根锚杆进行“孔内注浆不饱满”的检查，检测结果显示抗浮锚杆施工质量均通过验收要求。
5、结论
图9 注浆管拔管BIM三维示意图
本文以某办公楼地下车库工程项目为依托，对影响抗浮锚杆在地下结构抗浮中施工质量的因素进行了探讨，主要得到以下结论。
(1)通过调查分析，发现“未设置定位措施”和“注浆管未深入浆体”是影响抗浮锚杆在地下结构抗浮中施工质量的两种主要影响因素。
(2)针对发现的两种关键影响因素，采取设置定位架和减缓注浆管拔出速度的针对性措施，取得了显著的效果。
(3)通过此次研究活动，给项目带来了一定的经济和社会效益，节约各项费用共计五万余元，同时提高了施工效率与质量。
参考文献:
[1]陈志华.某地下车库抗浮结构设计及其相关问题的探讨[J].广东土木与建筑,2023,30(09):61-64.
[2]王雷,祝磊,查安敏,等.扩大头抗浮锚杆抗拔承载力试验及数值模拟分析[J].长春工程学院学报(自然科学版),2023,24(03):6-11.
[3]钱文彪,孙波,宓志刚,等.既建地下室抗浮加固锚杆施工技术[J].建筑施工,2023,45(08):1517-1520.
[4]常兴兵,蔺立安,陈少康.非预应力抗浮锚杆施工应用与实践[J].山西建筑,2023,49(17):90-92.
[5]蔡剑源.基于BIM的基础工程囊式抗浮锚杆施工技术[J].价值工程,2023,42(19):106-108.
[6]任向鑫,刘玮娟,谷少康,等.抗浮设计常见问题及抗浮锚杆应用分析[J].工业建筑,2023,53(S1):477-480.
[7]涂传尚.基于有限元软件地下工程抗浮锚杆施工技术的可靠性分析[J].安徽建筑,2023,30(05):139-141.
文章来源:安文广.地下结构中抗浮锚杆施工质量影响因素研究[J].安徽建筑,2024,31(11):70-72.
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