例谈锚杆桩、“孔桩”、筏板共同工作的设计

倪佳伟 谢国军

摘要：在这里本文主要结合工程案例，针对锚杆桩、“孔桩”、筏板共同工作的设计进行了简单分析。

关键词：锚杆桩；孔桩；筏板；共同工作设计

在实际工程施工中，由于地下室基坑过深，且地下水位较高，使用普通抗拔桩无法满足抗拔要求，因此必须要合理修改方案，采用锚杆桩，使得锚杆桩、“孔桩”、筏板共同工作。

一、工程案例

某市某拆迁安置小区，该小区上部为5幢20层剪力墙结构高层，两层地下室，地下室筏板面相对标高在-9.700米，地下室建筑面积约40000m2，由于该小区靠近山脚，而且地段层面的倾斜度也相对较大，局部持力层10-2中风化含泥石英砂岩裸露于天然场地，局部持力层10-2中风化含泥石英砂岩埋深15米左右，故存在单独使用普通抗拔桩的话，由于桩长不长，且桩长变化幅度较大，存在抗浮设计承载力不足等情况。具体的地层与地况详细表如表1所示。

二、工程设计现状

本工程中，整个工程的基础方案拟定程序相对复杂，根据具体的勘察情况以及地质报告，由于中风化含泥石英砂岩持力层分部不均匀，地下室底板局部位置已直接接触到持力层，而局部位置则与持力层还有15米距离，所以，考虑采用采用人工挖孔桩及梁板式筏板共同受力。

同时，由于地下室过长，且横跨不同地质区域，为防止不均匀沉降及超长地下室产生的温度应力对地下室的不利影响，地下室设置2米宽伸缩缝，中间设置连通口部。由于地下水渗入量过大，地下室水位按最不利水位考虑，即-0.800米水位，相当与黄海高程5.400米标高。

其次，由于筏板基础部分抗浮的有利荷载（地下室梁板自重及地下室顶有效覆土自重）远远小于水浮力对筏板产生的浮力影响，故在设计中需考虑采用筏板下锚杆桩抗拔的抗浮措施。

三、桩型选择

针对以上工程实况以及出现的各种问题，采用以下桩型：

1、筏板下锚杆桩（锚杆桩上部自由端长度小于5米时采用），桩径Ф110，单桩抗拔承载力特征值300KN，采用HRB400钢筋；

2、人工挖孔桩下锚杆桩（锚杆桩上部自由端长度大于5米时采用，锚杆桩端部锚固与桩内），人工桩桩径Ф1200，锚杆桩桩径Ф110，锚杆桩单桩抗拔承载力特征值380KN，考虑人工桩与锚杆桩共同作用，单个人工桩内布置3个锚杆桩，人工挖孔桩单桩抗拔承载力特征值1650KN. 由于人工桩桩径与锚杆桩桩径比例问题（按GB50007-2011中图8.6.1要求）故选择高抗拔承载力、小孔径、少钢筋的锚杆桩，故选择HRB500钢筋。

三、工程设计计算

抗浮锚杆设计参数见下表：

层号 岩土名称 岩石与锚固体粘结强度特征值f（kPa）

10-1b 强风化含泥石英砂岩 135

10-2 中风化含泥石英砂岩 200

1.筏板下桩径Ф110锚杆桩计算：

抗浮锚杆承载力特征值按《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）公式（8.6.11）估算，并满足《建筑地基基础设计规范》（JB50007-2012）公式（8.6.3）的要求，桩进入中风化含泥石英砂岩6米：

Rt =∑qsi*Li*ui= 414KN；

Rt≤0.8*π*d*l*f= 330KN

选用2 32，计算锚固体自身抗拔强度，取Rt=300KN满足自身强度要求。

整体底板抗拔承载力计算，按8.4米x8.4米开间计算，筏板厚700mm。

Q=底面积*（水压-地下室自重压力） =4912.24KN

n=Q/Rt=16个，故每2.1米布置筏板锚杆桩

2.人工挖孔桩下桩径Ф110锚杆桩数量计算：

抗浮锚杆承载力特征值按《高层建筑岩土工程勘察规程》公式（8.6.11）估算，并满足《建筑地基基础设计规范》公式（8.6.3）的要求，桩进入中风化含泥石英砂岩7米：

Rt =∑qsi*Li*ui= 483KN；

Rt≤0.8*π*d*l*f= 386KN

选用2 32，计算锚固体自身抗拔强度，取Rt=380KN满足自身强度要求。人工挖孔桩自身单桩抗拔承载力特征值按《建筑地基基础设计规范》计算

Ra=u*∑qsik*Li*λ+G=537KN，

故人工挖孔桩整体抗拔承载力特征值Q=3Rt+Ra=1650KN，柱下三桩即满足抗拔要求。

四、施工过程控制

本工程基础工程工期预计长达三个月以上，横跨当地雨季， 根据现场实际情况及施工进度，提出以下施工结论：

首先，由于地下室基坑埋置过深，人工挖孔桩若在天然土地坪开始施工，则无效桩长过长，且地下水位埋深浅，地下水量极为丰富的情况下，流砂和残积土对人工挖孔桩的不利影响很大，所以在设计时考虑先进行大基坑开挖及井点降水，然后，在大基坑下进行人工挖孔桩开挖，这样既可以减少人工挖孔桩成桩工作量，又能保证人工挖孔桩施工质量。

其次，由于考虑先进行大基坑开挖再进行人工桩施工，所以大基坑暴露时间过长。为了避免地基由于大量渗水导致地基软化，及因为残积土长期泡水等原因造成人工护壁或锚杆桩护壁发生损坏，影响到桩身质量，所以设计时，要求卸土至底板底标高以上1米，保留1米原状土至桩基施工。

第三，本工程设计中，整体抗拔承载力由人工挖孔桩下锚杆桩承担约30%，板下锚杆桩承担约70%。说明在普通抗拔手段不足以满足设计要求时，锚杆桩作为一种灵活性较强的基础形式，有比较好的适用性。且锚杆桩满载率较高，因此，在筏板下锚杆桩形成各个支点，有效的减小了筏板的荷载，减小了水浮力对筏板的影响，确保了基础的稳定性。

总结：

总而言之，在整体抗拔承载力不足以抵抗水浮力的情况下，结合使用锚杆桩和其他抗拔措施能够较好的处理抗拔承载力不足的情况，并且可以有效的提高工程有效安全储备，减少工程中异常情况的出现。

参考文献：

[1]彭惠菁.锚杆桩、“孔桩”、条基共同工作的设计实例[J].福建建筑，2011（01）

[2]丰安生.用锚杆桩加固条基不均匀沉降的工程实例[J].福建建筑，2012（04）

[3]杨慧林，徐慧宇，马锴.复合锚杆桩保护桥梁基础技术综述[J].铁道标准设计，2009（02）