岩土抗浮锚杆在下沉式广场工程中的设计与应用

贾 淑 瑛

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

岩土抗浮锚杆在下沉式广场工程中的设计与应用

贾 淑 瑛

(山西八建集团有限公司，山西 太原 030027)

结合工程实际情况，简要介绍了抗浮锚杆的设计要点，并详述了其施工工艺与施工过程中须注意的问题，同时将抗浮锚杆与传统的压重法抗浮措施进行了对比分析，为抗浮锚杆的广泛应用提供了参考依据。

下沉式广场，抗浮措施，设计，施工工艺

随着城市化进程的加快，地下空间的应用越来越广泛,近年来出现了大量的下沉式广场，在地下水位较高的地方，设计下沉式广场时需采取抗浮措施，目前的抗浮措施主要有压重法、降排水法、抗浮锚杆等方法。其中抗浮锚杆以其用料省、造价低廉、施工方便、抗浮效果好等优点而被作为一种抗浮措施，近年来越来越多的应用于工程实践。

1 工程概况

山西煤炭职业技术学院学生餐厅建筑面积13 656.9 m2，地上3层、地下1层，地下1层设置有超市，餐厅东侧设置下沉式广场，面积450 m2，作为地下部分与地上部分连接的通道，在下沉式广场基础底板下共设计36根抗浮锚杆，单根锚杆设计抗拔力特征值为400 kN/根，抗浮锚杆嵌入岩土层9 m；锚杆孔径180 mm，锚杆杆体为φ25 的HRB400级钢筋，每孔设置3根，水泥为P.O42.5R普通硅酸盐水泥，浆体为水灰比0.45～0.5的水泥浆体，采用二次劈裂注浆工艺，注浆量不少于110 kg/m，压力不小于2.5 MPa。

2 抗浮锚杆的设计

2.1 工艺原理

抗浮锚杆是利用锚杆与稳定岩土层形成的锚固力与建筑物的基础和上部结构形成一体共同抵抗地下水浮力的一种抗浮措施。

2.2 锚杆基本试样

锚杆正式施工前，首先进行锚杆基本试验,锚杆拉拔试验最大加荷至400 kN,锚杆基本试验的地质条件、锚杆材料和施工工艺等应与工程锚杆一致。基本试验主要目的是确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺。锚杆基本试验应采用循环加、卸荷法。

2.3 抗浮锚杆设计内容

1)锚杆杆体承载力；2)锚杆截面面积的确定；3)锚杆钢筋截面面积的确定；4)锚杆锚固体与土层的锚固长度的确定；5)抗浮稳定性验算。

2.4 抗浮锚杆设计的基本步骤

1)单根锚杆抗拔承载力的确定：

Rt=Rk/K

(1)

其中，Rt为单根锚杆抗拔承载力特征值；Rk为单根锚杆抗拔极限承载力标准值，应根据抗拔试验确定；K为安全系数，可取2.0。

2)锚杆截面的计算：

A≥KtNt/fyk

(2)

其中，fyk为锚杆材料的强度标准值；Nt为土层锚杆的设计轴向拉力；Kt为锚杆杆体的抗拉安全系数，可取1.6。

3)锚杆钢筋截面面积的计算：

As≥KtRt/fyk

(3)

其中，fyk为钢筋抗拉强度标准值。

4)锚杆锚固段的长度计算：

La=KNt/πd2qsβ

(4)

其中，Nt为土层锚杆的设计轴向拉力；qs为土层与锚固体间粘结强度；d2为锚固体直径；β为折减系数，建议取0.70。

5)抗浮稳定性验算：

r0FW≤NRt+0.9G

(5)

其中，r0为结构重要性系数；FW为浮力作用设计值，浮力分项系数取1.05；N为抗浮锚杆总数；Rt为单根锚杆抗拔承载力特征值；G为地下建筑物结构自重，自重分项系数取0.9。

3 抗浮锚杆施工工艺

1)测量放孔，确定锚点。根据图纸进行锚杆测量定位，并作好测量放线记录。2)制作锚杆。a.锚杆材料采用3根HRB400级Φ25的钢筋，下料长度=锚杆设计长度+锚固端长度。锚杆采用直螺纹套筒连接。b.将截好的钢筋平顺地放在作业面上，量出锚固段和自由端，分别作出标记。在锚杆上每隔2 m固定一个“○”支架，同时在锚杆外侧用HRB300级6.5钢筋焊接水泥浆体保护层，保证不小于30 mm。c.自由端每根钢筋都应做防粘结处理，用塑料管穿套，内涂黄油，且保证不能污染锚固端钢筋，在两个端口和接口处用胶带进行密封，确保浆液不会漏入。3)安装浆管。在锚杆上“○”内安置注浆管，数量为两根(一、二次注浆管分别各一根)6分铁制注浆管，一次注浆管与锚杆底端为开放式，另一端与注浆泵相连；二次注浆管在锚头顶端临时封闭，在锚头方向向上9 m范围内钻5 mm @500 mm排浆孔，并且用胶带封闭，保证常压注浆时，浆液不会漏入。4)钻机成孔。为确保钻孔效率和成孔质量，采用地质钻机成孔。钻孔直径180 mm，钻孔时，按锚杆设计长度+锚固端长度+空孔长度之和进行钻孔，当钻孔钻入砂层时，往往发生塌孔。这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆，注浆压力采用0.4 MPa，浆液为红粘土或水泥砂浆和水玻璃的混合液，24 h后重新钻孔，确保成孔质量。5)安装锚杆。检查锚杆和一、二次注浆管是否制作完好，确保无误后送入孔内，保证锚杆底端位置正确，锚固长度正确，然后用1根HRB335级12钢筋与锚杆焊接，另一端固定于地面上，且保证长度正确，即安装锚杆完成。6)高压注浆。a.在安装锚杆钢筋的孔内注入纯水泥浆，并在注浆料中加入微膨胀剂，浆体水泥为普通硅酸盐42.5水泥，水灰比0.45～0.5，压力保持在0.3 MPa～0.6 MPa，确保锚杆与孔壁之间注满水泥浆，注浆应由里向外注，需将注浆管插入孔内距孔底约0.2 m～0.5 m处，采用排气注浆法施工，孔内泥砂由锚杆孔排出，直至孔内排出净水泥浆时即一次注浆完成。b.在一次注浆完成4 h～8 h后，立即进行封孔劈裂注浆。注浆量不少于110 kg/m，压力不小于2.5 MPa。施工人员要把握好二次注浆的时间，保证二次劈裂注浆成功，且认真详细地对注浆量进行记录，保证注浆质量。7)抗浮锚杆防水处理施工。待下沉式广场土方开挖、垫层施工结束后，进行抗浮锚杆的防水处理。a.土方开挖时基底剩余300 mm土方由人工清底，人工清底凿除锚杆桩头时基底以上保留35 cm锚杆桩体，基础防水层施工时先对垫层上部锚杆杆体根部做卷材附加层，然后再做卷材防水层，卷材防水层在锚杆杆体根部上翻250 mm。b.首先在锚杆注浆时就在注浆料中加入微膨胀剂，而后在锚杆钢筋位于基础筏板中部设置200 mm×200 mm×6 mm的止水钢板，防止形成地下水的通道。

4 适用范围及效益分析

1)经济效益分析：本工程原图设计下沉式广场基础底标高比地下室基础底标高深3.5 m，此部分高度用作回填土方以加重下沉式广场地下结构自重来平衡水浮力，因此在进行主体施工时需先开挖下沉式广场，待下沉式广场施工完成后方可进行餐厅主体结构的施工，这样既增加了施工难度也加长了施工周期，工程造价也会随之增长，后经变更采用抗浮锚杆抗浮措施与原设计压重法相比可节约成本约45万元。2)社会效益：a.采用抗浮锚杆抗浮措施避免了下沉广场施工对学生餐厅主体施工工期的影响，缩短了主体施工工期；抗浮锚杆施工简单，效率高，平均每根锚杆施工时间约4 h，1台桩机施工，36根锚杆全部施工完仅需12 d，大大缩短了工期。b.采用抗浮锚杆抗浮措施，体现了绿化建筑的概念，符合“节水、节能、节地、节材”的四节一环保及绿色施工要求，相比其他方案，具有很大的成本和环保优势。c.抗浮锚杆比其他类型的抗浮措施，抗浮效果好，施工简单，施工效率高，加快施工进度，造价低廉，具有很高的推广价值和应用前景。

5 结语

本文笔者根据工程经验得出岩土抗浮锚杆施工简单方便，效率高，工期短，对环境无污染，另外岩土抗浮锚杆抗拔力高，抗浮效果好，更为重要的是岩土抗浮锚杆造价低廉，较其他抗浮措施更为经济。因此在下沉式广场结构施工中应用抗浮锚杆进行抗浮不但是可行的，而且是可靠的，应该给予大力的推广与应用。

[1] GB 50330—2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[2] CECS 22：2005,岩土锚杆(索)技术规程[S].

[3] 翟 健,时佰雷,惠丹菊，等.从抗浮锚杆看抗浮设计方案[J].中国高新技术产品，2011(22)：11-12.

Design and application of geotechnical anti-floating anchor in sinking-style square engineering

Jia Shuying

(Shanxi8thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030027,China)

Combining with actual engineering conditions, the paper briefly introduces design points of anti-floating anchor, describes its construction technologies and construction matters, and comparatively analyzes it with traditional loading anti-floating measures, which has provided some guidance for wide application of anti-floating anchor.

sinking-style square, anti-floating measures, design, construction technology

2015-01-20

贾淑瑛(1978- )，女，工程师

1009-6825(2015)10-0078-02

TU432

A