承压型囊式扩体锚杆技术工艺介绍

目录：

一、技术及优势介绍 

二、工程应用领域 

三、施工工艺 

四、设计依据

1、囊式扩体锚固新技术介绍及优势

1.1 技术介绍

囊式扩体锚杆技术是中冶建筑研究总院有限公司、中国京冶工程技术有限公司针对国内外机械扩孔锚杆与旋喷扩孔锚杆存在的空间扩穴形态与尺寸不确定、扩体锚固段水泥土强度低、施工质量难以控制与可拆筋扩体锚杆技术等重大技术难题，根据我国岩土锚固市场需求，对标国际最新扩体锚固技术，通过原始创新，突破了10大关键技术。在大量的理论分析、数值仿真、模型试验、材料研制、工法开发、足尺试验和机具装备研制基础上，首创了国际领先的囊式扩体锚杆成套技术体系。

图1 囊式扩体锚杆构造

1.2 囊式扩体锚杆新技术适用条件

（1）囊式扩体锚杆适用于填土、黏性土、粉土、黄土、砂土、角砾、圆砾、碎石、全风化岩和强风化岩等岩土层，而扩体锚固段宜设置在稍密及以上的粉土、砂土、角砾、圆砾、碎石、全风化岩和强风化岩，以及可塑~坚硬黏土层中；

（2）囊式扩体锚杆的扩体锚固段不宜设置在下列土层中：有机质土、泥炭质土或泥炭土；淤泥或液限大于50%的淤泥质土；相对密实度小于0.2或标贯击数小于8的松散砂土或软弱填土。

1.3 囊式扩体锚杆新技术三大优势

图2 囊式扩体锚杆三大优势

囊式扩体锚杆新技术体系具有明显的技术、成本和环保优势。与传统锚杆相比，其承载力能够提高1～3倍，锚固段长度减短1/2以上，总锚杆长度减少1/4～1/3，水泥钢材节约 20%，工期缩短1/5，建设成本降低10%～15%；针对地下空间抗浮工程，以囊式扩体锚杆替代抗拔桩，在技术上能够减少基础底板弯矩、提升承载构件的抗裂抗腐蚀性能、提高工程安全度，在经济上能够通过省去桩基承台、减少底板钢筋与混凝土用量、无钻孔灌注桩渣土外运、节省建设成本10～20%。

根据《建筑工程抗浮技术标准》JGJ 476-2019 相关规定，抗浮设计等级为甲级的工程，按不出现裂缝进行设计，即应采用预应力锚杆。目前各地对此条执行标准不统一，同时预应力锚杆的做法不够普及，很多设计人员不熟悉，造成较多困难。承压型囊式扩体锚杆可施加预应力，属于压力型/拉压复合型锚杆，能够满足抗浮设计规范对锚固体裂缝控制的要求，解决了设计人员在锚固体抗裂缝验算中的困扰。

2、工程适用条件及应用领域

囊式扩体锚杆作为一种抗拉构件，已广泛应用于地下空间抗浮、深基坑支护、高耸建构筑物抗倾、边坡防护等岩土锚固领域。为建设方节约了大量建设资金，实现了建材节约、节能减排，促进了土木建筑行业的绿色施工技术发展与应用。

2.1 建筑工程抗浮

图3 建筑工程抗浮

2.2 基坑支护

图4 基坑支护

2.3 岩土边坡锚固

图5 岩土边坡锚固

2.4 高耸结构物基础锚固

图6 高耸结构物基础锚固

2.5 拱脚基础锚固

图7 拱脚基础锚固

2.6 重力坝、重力式挡墙锚固

图8 重力坝、重力式挡墙锚固示意图

3、施工工艺

3.1 囊式扩体锚杆施工工艺流程

图9 囊式扩体锚杆施工工艺流程示意图

3.2 囊式扩体锚杆施工方法

3.2.1 钻孔与扩孔

（一）旋喷扩孔与囊袋挤压组合式工法

（二）机械扩孔与囊袋挤压组合式工法

囊式扩体锚杆组合式工法能够解决砂土与软弱土层扩穴空间形态与大小控制以及扩体锚固段强度技术难题。囊袋定量压力注浆技术能够实现预设空间形态与体积，确保扩体锚固段抗压强度大于 35MPa，通过挤密锚周土体能够提高锚周土体的应力水平和抗剪强度，从而有效提升扩体锚杆的端承力和侧摩阻力。同时，解决了质量控制、生产效率与材料消耗等共性技术难题，最终实现了囊式扩体锚固体系的整体安全性、耐久性与经济性。

图10 钻孔与扩孔现场施工图

3.2.2 杆体制作与安放

(一)囊式扩体锚杆的的膨胀挤压筒与钢绞线或预应力螺纹钢筋的装配编锚已实现工厂化，出厂前已经按照设计要求的杆体长度实现构件化生产，进场后无需再进行编锚、焊接、切割等工序，大大节省工期且绿色环保。

（二）锚杆的下锚安放应符合下列要求：

1、下锚安放前，应按设计要求检查杆体的长度与编锚质量；

2、在锚孔的扩孔与孔内注浆工序完成后，应立即进行锚杆的下锚安放；

3、下锚安放时应谨慎操作，防止膨胀挤压筒、套管、波纹管、注浆管和锚筋涂层等受到损伤，如发生了损伤应进行修补或更换；

4、锚杆下锚安放就位至锚孔内的注浆体硬化前锚杆杆体不应受到扰动。

图11 杆体与安放施工图

3.2.3 制浆与注浆

（一）制浆设备与制浆工艺

1、制浆用水泥、水、减水剂等材料的使用量应进行准确计量；

2、制浆设备应由至少1个储水箱、2个搅浆桶、1个水泥贮仓、水泵、计量仪器及若干输浆管等组成，制浆设备系统应具备在1h内完成单根锚杆连续注浆的制浆能力；

3、制浆工艺应采用两级搅拌工艺，确保满足水泥浆的均匀性、水灰比、流动度等设计要求；

4、水泥浆制备宜分为三类，用于钻孔、扩孔施工的水泥浆，以及用于囊内压力灌注的水泥浆与后期锚孔补浆用的水泥浆。

（二）囊袋内灌注水泥浆

1、采用二级搅拌制配无泌水水泥浆，并在水泥浆转移过程中采用过滤网对其进行过滤，以防发生管路堵塞。

2、由泥浆泵将制配好的水泥浆压灌入挤扩体囊内，在孔底旋喷扩体段形成一形状规则的水泥结石体，强度高且性能稳定。

图12 囊式扩体锚杆的工程应用与扩体锚固段开挖检验

3.2.4 锚固节点防水

1、对于结构抗浮工程，当囊式扩体锚杆周边出现有地下水渗漏时应先采取降水措施将地下水位降至基底以下0.5m再进行锚固节点防水施工。

2、在锚固节点防水层施工前，应先清除基层上的泥土，并用清水冲洗干净。

3、采用涂料防水时，锚杆外端头部分应剔凿至锚杆细孔注浆体密实处，并用聚合物水泥防水砂浆找平至设计要求的层顶标高。

4、水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷应连续均匀，待涂料表层呈半干状态时进行喷水养护，养护时间不宜少于3d。

5、止水胶带宜采用自粘式缓膨胀型遇水膨胀橡胶止水带，对施工后的成品应采取保护措施，止水带不得出现破损。

图13 抗浮锚杆节点大样图

图14 抗浮锚杆节点现场施工图

3.2.5 张拉与锁定

1、用于抗浮结构锚固的囊式扩体锚杆宜施加预应力，锚杆张拉锁定后的有效拉力值宜取锚杆抗拔承载力特征值的60%～85%，有效张拉荷载应根据结构上浮变形控制要求、基础底板与地基刚度等因素综合确定。

2、锚杆锁定时的拉力值应在考虑各种预应力损失情况下确定，锚杆预应力损失值可根据锁定前、后的锚杆拉力实测值确定，缺少测试数据时，可依据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定计算，并结合工程经验确定。

图15 底板施工图

4、设计依据——囊式扩体锚杆新技术体系相关技术标准

目前，承压型囊式扩体锚杆技术已在200余项工程实践中成功应用，技术体系和工艺工法已经成熟。现阶段设计和施工可参照的技术标准和工法主要有《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T282-2012、《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019和冶金行业部级工法《承压型囊式扩体抗浮锚杆施工工法》（2015）。中国工程建设标准化协会（CECS）标准《囊式扩体锚杆技术标准》已于2019年底通过审查，预示着该技术将更好的为工程建设领域服务，也将推动相关技术领域的发展与进步。

图16《囊式扩体锚杆技术标准》通过审查