抗浮锚杆在成都地区卵石土中的应用

黄天琪 张 戈，2

(1.辽宁师范大学城市与环境学院，辽宁 大连 116029;2.黑龙江科技大学，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

抗浮锚杆具有施工方便、造价低、抗浮效果好等优点，在深基坑抗浮锚固工程中得到了广泛应用;抗浮锚杆一直以来在基岩场地应用较多，由于卵石土分布具有区域性特点，抗浮锚杆在卵石土中应用相对较少，使得可供参考的研究成果不多。本文通过抗浮锚杆在成都某工程地下室抗浮工程中的应用，说明抗浮锚杆能很好地解决卵石土场地地下室抗浮问题。

1 工程概况

成都某工程建设用地面积约30 122.61 m2，由两栋独立商业建筑物组成，建筑物名称及主要特征见表1。

表1 建筑物名称及特征

2 工程地质条件

场地地貌单元为岷江水系一级阶地，根据地质勘察报告，场地土自上而下依次为:素填土、粉土、卵石。场地地下水主要为卵石层中的孔隙潜水，勘察期间测得地下水位埋深为0.5 m～5.0 m，历史最高水位693.80 m。

3 抗浮方案确定

3.1 基础持力层的选择

据地勘报告，素填土结构松散，工程力学性能差，属高压缩性土;粉土呈稍密状，力学强度较低，厚度较薄，属中等压缩性土;松散卵石力学强度一般，分布不连续，厚度较薄;稍密～密实卵石分布连续，厚度大，力学强度高;本工程以稍密～密实卵石作为基础持力层。

3.2 抗浮水位及浮力计算

本工程基坑为100 m×60 m 的矩形基坑，基坑底标高688.1 m，据地勘报告，抗浮设防水位按历史最高水位693.8 m 计，则基坑底位于历史最高地下水位下5.7 m，单位面积地下水浮力f浮=5.7×10×1.05=59.85 kN/m2(1.05 为安全系数)，总浮力为F浮=59.85 kN/m2×6 000 m2=359 100 kN。

3.3 三种抗浮措施比较

工程中常采用压重抗浮、抗拔桩、抗浮锚杆来解决抗浮问题，结合本工程实际情况对三种抗浮措施进行对比分析，分析结果如下。

4 抗浮锚杆设计

4.1 抗浮锚杆设计相关要求

本工程1 号商业建筑地下室部分，不能达到抗浮要求，需设置抗浮锚杆解决抗浮问题;建筑设计单位要求，抗浮锚杆按基础平面图进行布置，柱基间距8.0 m×7.5 m，锚杆体直径为150 mm，锚杆预留部分锚入抗水板35d，锚杆间距不大于2.1 m×2.1 m，单根锚杆轴向拉力标准值Nak=194.0 kN，单根锚杆轴向拉力设计值Na=rQNak=194 kN×1.3=252.2 kN(rQ=1.3，为荷载分项系数)，抗浮力标准值不小于47.35 kN/m2。

4.2 锚杆数量的确定

该部分抗浮面积为6 000 m2，总抗浮力为47.35 kN/m2×6 000 m2=284 100 kN，经计算锚杆理论数为284 100 kN÷194 kN=1 465 根，本工程单根锚杆抗拔力取轴向拉力标准值194 kN。

4.3 锚杆布置方式

1)按2.1 m×2.1 m 等间距布置，按基础平面图布置后，锚杆数量为1 547 根。则单位面积抗浮力1 547× 194 ÷ 6 000=50.00 kN/m2＞47.35 kN/m2，满足设计要求。

2)按2.1 m×2.0 m 梅花形布置，按基础平面图布置后，锚杆数量为1 487 根，则单位面积抗浮力1 487× 194 ÷ 6 000=48.07 kN/m2＞47.35 kN/m2，满足设计要求。

本工程按梅花形共布置锚杆1 487 根，既能满足设计要求，又节约了成本。

4.4 锚杆杆体截面面积计算

其中，As为钢筋锚杆杆体截面面积，mm2;kt为锚杆杆体抗拉安全系数，根据规范，取1.6;Nt为锚杆轴向拉力设计值，kN，根据设计要求，取252.0 kN;fyk为钢筋抗拉强度标准值，kPa，根据试验，取360.0 kPa。

经计算得As=1 120.0 mm2，单根钢筋有效截面面积A=3.14×112=379.9 mm2，每根锚杆需配置钢筋根数n=3.0。

5 影响锚固效果因素分析及解决方法

1)施工时会对锚孔周围卵石土进行扰动，破坏了卵石结构，粘聚力变小，降低锚固体与周围卵石层的粘结力，影响锚固效果。工程中采用高压注浆，使水泥浆液渗入卵石孔隙，使受扰动的卵石牢固粘结，改善了卵石土的工程力学性能，提高锚固效果。

2)施工期间为保证注浆质量，提高锚固效果，应将地下水降低到锚孔底以下，以免地下水的压力阻止浆液沿卵石孔隙渗入，影响锚固体与周围卵石的粘结。

3)成孔后将锚杆放入孔内后，向孔内填满豆石，并保证密实，向孔内填豆石是为了增加锚固体与卵石土层的粘结力和对孔壁摩阻力，提高锚固效果。

4)卵石单个的强度较高，大小不一，钻进时较其他地层难，工程中采用潜孔冲击回钻气循环套管跟进方式成孔，放入锚杆后，采用液压千斤顶，将套管拔出，由于工艺先进，成孔速度快，解决了塌孔问题，保证成孔质量和施工进度。

6 锚杆检测试验

本工程抗浮锚杆1 487 根，根据CECS 22∶2005 岩土锚杆(索)技术规程，通过3 根锚杆基本试验，确定锚杆极限抗拔力和参数合理性;3 根基本试验锚杆分别在最大循环荷载412 kN 作用下，锚头位移值较小，位移收敛，且锚杆在最大拉力作用下未破坏;表明锚杆极限抗拔力和相关参数均满足设计要求。

通过验收试验判定锚杆质量是否合格，试验锚杆数量为锚杆总数的5%，共75 根;根据质量检测要求，锚杆抗拔试验最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的1.5 倍，锚杆轴向拉力设计值252 kN，则试验最大荷载为378 kN，采用分级循环加载法，抗浮锚杆按试验要求，加载到每一级荷载时变形稳定，且加载到最大荷载378 kN 时，位移稳定，均未破坏，表明锚杆抗拔力满足设计要求。

7 结语

本工程采用高压注浆并向孔内填豆石的方式，使卵石土与锚固体紧密粘结，增加锚固体对孔壁的摩阻力，解决了卵石土受扰动后力学性能降低影响锚固效果的问题，并使相邻锚固体通过浆液在卵石孔隙渗入连结在一起，提高了锚固效果;通过潜孔气循环成孔套管跟进方式，解决了塌孔问题，保证了施工质量和抗浮效果。

本工程按不同方式布置锚杆，达到满足设计要求，节约成本的目的;抗浮锚杆竣工后，经锚杆抗拔检测试验，试验数据均满足设计要求，表明抗浮锚杆能低成本、高效率地解决卵石土场地地下室的抗浮问题。

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