巖土抗浮錨桿在下沉式廣場(chǎng)工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

賈 淑 瑛

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

巖土抗浮錨桿在下沉式廣場(chǎng)工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

賈 淑 瑛

(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

結(jié)合工程實(shí)際情況，簡(jiǎn)要介紹了抗浮錨桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并詳述了其施工工藝與施工過(guò)程中須注意的問(wèn)題，同時(shí)將抗浮錨桿與傳統(tǒng)的壓重法抗浮措施進(jìn)行了對(duì)比分析，為抗浮錨桿的廣泛應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

下沉式廣場(chǎng)，抗浮措施，設(shè)計(jì)，施工工藝

隨著城市化進(jìn)程的加快，地下空間的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,近年來(lái)出現(xiàn)了大量的下沉式廣場(chǎng)，在地下水位較高的地方，設(shè)計(jì)下沉式廣場(chǎng)時(shí)需采取抗浮措施，目前的抗浮措施主要有壓重法、降排水法、抗浮錨桿等方法。其中抗浮錨桿以其用料省、造價(jià)低廉、施工方便、抗浮效果好等優(yōu)點(diǎn)而被作為一種抗浮措施，近年來(lái)越來(lái)越多的應(yīng)用于工程實(shí)踐。

1 工程概況

山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生餐廳建筑面積13 656.9 m2，地上3層、地下1層，地下1層設(shè)置有超市，餐廳東側(cè)設(shè)置下沉式廣場(chǎng)，面積450 m2，作為地下部分與地上部分連接的通道，在下沉式廣場(chǎng)基礎(chǔ)底板下共設(shè)計(jì)36根抗浮錨桿，單根錨桿設(shè)計(jì)抗拔力特征值為400 kN/根，抗浮錨桿嵌入巖土層9 m；錨桿孔徑180 mm，錨桿桿體為φ25 的HRB400級(jí)鋼筋，每孔設(shè)置3根，水泥為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，漿體為水灰比0.45～0.5的水泥漿體，采用二次劈裂注漿工藝，注漿量不少于110 kg/m，壓力不小于2.5 MPa。

2 抗浮錨桿的設(shè)計(jì)

2.1 工藝原理

抗浮錨桿是利用錨桿與穩(wěn)定巖土層形成的錨固力與建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)形成一體共同抵抗地下水浮力的一種抗浮措施。

2.2 錨桿基本試樣

錨桿正式施工前，首先進(jìn)行錨桿基本試驗(yàn),錨桿拉拔試驗(yàn)最大加荷至400 kN,錨桿基本試驗(yàn)的地質(zhì)條件、錨桿材料和施工工藝等應(yīng)與工程錨桿一致?；驹囼?yàn)主要目的是確定錨固體與巖土層間粘結(jié)強(qiáng)度特征值、錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝。錨桿基本試驗(yàn)應(yīng)采用循環(huán)加、卸荷法。

2.3 抗浮錨桿設(shè)計(jì)內(nèi)容

1)錨桿桿體承載力；2)錨桿截面面積的確定；3)錨桿鋼筋截面面積的確定；4)錨桿錨固體與土層的錨固長(zhǎng)度的確定；5)抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。

2.4 抗浮錨桿設(shè)計(jì)的基本步驟

1)單根錨桿抗拔承載力的確定：

Rt=Rk/K

(1)

其中，Rt為單根錨桿抗拔承載力特征值；Rk為單根錨桿抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)根據(jù)抗拔試驗(yàn)確定；K為安全系數(shù)，可取2.0。

2)錨桿截面的計(jì)算：

A≥KtNt/fyk

(2)

其中，fyk為錨桿材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；Nt為土層錨桿的設(shè)計(jì)軸向拉力；Kt為錨桿桿體的抗拉安全系數(shù)，可取1.6。

3)錨桿鋼筋截面面積的計(jì)算：

As≥KtRt/fyk

(3)

其中，fyk為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

4)錨桿錨固段的長(zhǎng)度計(jì)算：

La=KNt/πd2qsβ

(4)

其中，Nt為土層錨桿的設(shè)計(jì)軸向拉力；qs為土層與錨固體間粘結(jié)強(qiáng)度；d2為錨固體直徑；β為折減系數(shù)，建議取0.70。

5)抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算：

r0FW≤NRt+0.9G

(5)

其中，r0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；FW為浮力作用設(shè)計(jì)值，浮力分項(xiàng)系數(shù)取1.05；N為抗浮錨桿總數(shù)；Rt為單根錨桿抗拔承載力特征值；G為地下建筑物結(jié)構(gòu)自重，自重分項(xiàng)系數(shù)取0.9。

3 抗浮錨桿施工工藝

1)測(cè)量放孔，確定錨點(diǎn)。根據(jù)圖紙進(jìn)行錨桿測(cè)量定位，并作好測(cè)量放線記錄。2)制作錨桿。a.錨桿材料采用3根HRB400級(jí)Φ25的鋼筋，下料長(zhǎng)度=錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度+錨固端長(zhǎng)度。錨桿采用直螺紋套筒連接。b.將截好的鋼筋平順地放在作業(yè)面上，量出錨固段和自由端，分別作出標(biāo)記。在錨桿上每隔2 m固定一個(gè)“○”支架，同時(shí)在錨桿外側(cè)用HRB300級(jí)6.5鋼筋焊接水泥漿體保護(hù)層，保證不小于30 mm。c.自由端每根鋼筋都應(yīng)做防粘結(jié)處理，用塑料管穿套，內(nèi)涂黃油，且保證不能污染錨固端鋼筋，在兩個(gè)端口和接口處用膠帶進(jìn)行密封，確保漿液不會(huì)漏入。3)安裝漿管。在錨桿上“○”內(nèi)安置注漿管，數(shù)量為兩根(一、二次注漿管分別各一根)6分鐵制注漿管，一次注漿管與錨桿底端為開放式，另一端與注漿泵相連；二次注漿管在錨頭頂端臨時(shí)封閉，在錨頭方向向上9 m范圍內(nèi)鉆5 mm @500 mm排漿孔，并且用膠帶封閉，保證常壓注漿時(shí)，漿液不會(huì)漏入。4)鉆機(jī)成孔。為確保鉆孔效率和成孔質(zhì)量，采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔。鉆孔直徑180 mm，鉆孔時(shí)，按錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度+錨固端長(zhǎng)度+空孔長(zhǎng)度之和進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆孔鉆入砂層時(shí)，往往發(fā)生塌孔。這時(shí)，不管鉆進(jìn)深度如何，都要立即停止鉆進(jìn)，拔出鉆具，進(jìn)行固壁注漿，注漿壓力采用0.4 MPa，漿液為紅粘土或水泥砂漿和水玻璃的混合液，24 h后重新鉆孔，確保成孔質(zhì)量。5)安裝錨桿。檢查錨桿和一、二次注漿管是否制作完好，確保無(wú)誤后送入孔內(nèi)，保證錨桿底端位置正確，錨固長(zhǎng)度正確，然后用1根HRB335級(jí)12鋼筋與錨桿焊接，另一端固定于地面上，且保證長(zhǎng)度正確，即安裝錨桿完成。6)高壓注漿。a.在安裝錨桿鋼筋的孔內(nèi)注入純水泥漿，并在注漿料中加入微膨脹劑，漿體水泥為普通硅酸鹽42.5水泥，水灰比0.45～0.5，壓力保持在0.3 MPa～0.6 MPa，確保錨桿與孔壁之間注滿水泥漿，注漿應(yīng)由里向外注，需將注漿管插入孔內(nèi)距孔底約0.2 m～0.5 m處，采用排氣注漿法施工，孔內(nèi)泥砂由錨桿孔排出，直至孔內(nèi)排出凈水泥漿時(shí)即一次注漿完成。b.在一次注漿完成4 h～8 h后，立即進(jìn)行封孔劈裂注漿。注漿量不少于110 kg/m，壓力不小于2.5 MPa。施工人員要把握好二次注漿的時(shí)間，保證二次劈裂注漿成功，且認(rèn)真詳細(xì)地對(duì)注漿量進(jìn)行記錄，保證注漿質(zhì)量。7)抗浮錨桿防水處理施工。待下沉式廣場(chǎng)土方開挖、墊層施工結(jié)束后，進(jìn)行抗浮錨桿的防水處理。a.土方開挖時(shí)基底剩余300 mm土方由人工清底，人工清底鑿除錨桿樁頭時(shí)基底以上保留35 cm錨桿樁體，基礎(chǔ)防水層施工時(shí)先對(duì)墊層上部錨桿桿體根部做卷材附加層，然后再做卷材防水層，卷材防水層在錨桿桿體根部上翻250 mm。b.首先在錨桿注漿時(shí)就在注漿料中加入微膨脹劑，而后在錨桿鋼筋位于基礎(chǔ)筏板中部設(shè)置200 mm×200 mm×6 mm的止水鋼板，防止形成地下水的通道。

4 適用范圍及效益分析

1)經(jīng)濟(jì)效益分析：本工程原圖設(shè)計(jì)下沉式廣場(chǎng)基礎(chǔ)底標(biāo)高比地下室基礎(chǔ)底標(biāo)高深3.5 m，此部分高度用作回填土方以加重下沉式廣場(chǎng)地下結(jié)構(gòu)自重來(lái)平衡水浮力，因此在進(jìn)行主體施工時(shí)需先開挖下沉式廣場(chǎng)，待下沉式廣場(chǎng)施工完成后方可進(jìn)行餐廳主體結(jié)構(gòu)的施工，這樣既增加了施工難度也加長(zhǎng)了施工周期，工程造價(jià)也會(huì)隨之增長(zhǎng)，后經(jīng)變更采用抗浮錨桿抗浮措施與原設(shè)計(jì)壓重法相比可節(jié)約成本約45萬(wàn)元。2)社會(huì)效益：a.采用抗浮錨桿抗浮措施避免了下沉廣場(chǎng)施工對(duì)學(xué)生餐廳主體施工工期的影響，縮短了主體施工工期；抗浮錨桿施工簡(jiǎn)單，效率高，平均每根錨桿施工時(shí)間約4 h，1臺(tái)樁機(jī)施工，36根錨桿全部施工完僅需12 d，大大縮短了工期。b.采用抗浮錨桿抗浮措施，體現(xiàn)了綠化建筑的概念，符合“節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材”的四節(jié)一環(huán)保及綠色施工要求，相比其他方案，具有很大的成本和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。c.抗浮錨桿比其他類型的抗浮措施，抗浮效果好，施工簡(jiǎn)單，施工效率高，加快施工進(jìn)度，造價(jià)低廉，具有很高的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

5 結(jié)語(yǔ)

本文筆者根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)得出巖土抗浮錨桿施工簡(jiǎn)單方便，效率高，工期短，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，另外巖土抗浮錨桿抗拔力高，抗浮效果好，更為重要的是巖土抗浮錨桿造價(jià)低廉，較其他抗浮措施更為經(jīng)濟(jì)。因此在下沉式廣場(chǎng)結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用抗浮錨桿進(jìn)行抗浮不但是可行的，而且是可靠的，應(yīng)該給予大力的推廣與應(yīng)用。

[1] GB 50330—2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] CECS 22：2005,巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 翟 健,時(shí)佰雷,惠丹菊，等.從抗浮錨桿看抗浮設(shè)計(jì)方案[J].中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)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

賈淑瑛(1978- )，女，工程師

1009-6825(2015)10-0078-02

TU432

A