抗浮錨桿在成都地區(qū)卵石土中的應(yīng)用

黃天琪 張 戈，2

(1.遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029;2.黑龍江科技大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

抗浮錨桿具有施工方便、造價(jià)低、抗浮效果好等優(yōu)點(diǎn)，在深基坑抗浮錨固工程中得到了廣泛應(yīng)用;抗浮錨桿一直以來(lái)在基巖場(chǎng)地應(yīng)用較多，由于卵石土分布具有區(qū)域性特點(diǎn)，抗浮錨桿在卵石土中應(yīng)用相對(duì)較少，使得可供參考的研究成果不多。本文通過(guò)抗浮錨桿在成都某工程地下室抗浮工程中的應(yīng)用，說(shuō)明抗浮錨桿能很好地解決卵石土場(chǎng)地地下室抗浮問(wèn)題。

1 工程概況

成都某工程建設(shè)用地面積約30 122.61 m2，由兩棟獨(dú)立商業(yè)建筑物組成，建筑物名稱及主要特征見(jiàn)表1。

表1 建筑物名稱及特征

2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌單元為岷江水系一級(jí)階地，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地土自上而下依次為:素填土、粉土、卵石。場(chǎng)地地下水主要為卵石層中的孔隙潛水，勘察期間測(cè)得地下水位埋深為0.5 m～5.0 m，歷史最高水位693.80 m。

3 抗浮方案確定

3.1 基礎(chǔ)持力層的選擇

據(jù)地勘報(bào)告，素填土結(jié)構(gòu)松散，工程力學(xué)性能差，屬高壓縮性土;粉土呈稍密狀，力學(xué)強(qiáng)度較低，厚度較薄，屬中等壓縮性土;松散卵石力學(xué)強(qiáng)度一般，分布不連續(xù)，厚度較薄;稍密～密實(shí)卵石分布連續(xù)，厚度大，力學(xué)強(qiáng)度高;本工程以稍密～密實(shí)卵石作為基礎(chǔ)持力層。

3.2 抗浮水位及浮力計(jì)算

本工程基坑為100 m×60 m 的矩形基坑，基坑底標(biāo)高688.1 m，據(jù)地勘報(bào)告，抗浮設(shè)防水位按歷史最高水位693.8 m 計(jì)，則基坑底位于歷史最高地下水位下5.7 m，單位面積地下水浮力f浮=5.7×10×1.05=59.85 kN/m2(1.05 為安全系數(shù))，總浮力為F浮=59.85 kN/m2×6 000 m2=359 100 kN。

3.3 三種抗浮措施比較

工程中常采用壓重抗浮、抗拔樁、抗浮錨桿來(lái)解決抗浮問(wèn)題，結(jié)合本工程實(shí)際情況對(duì)三種抗浮措施進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果如下。

4 抗浮錨桿設(shè)計(jì)

4.1 抗浮錨桿設(shè)計(jì)相關(guān)要求

本工程1 號(hào)商業(yè)建筑地下室部分，不能達(dá)到抗浮要求，需設(shè)置抗浮錨桿解決抗浮問(wèn)題;建筑設(shè)計(jì)單位要求，抗浮錨桿按基礎(chǔ)平面圖進(jìn)行布置，柱基間距8.0 m×7.5 m，錨桿體直徑為150 mm，錨桿預(yù)留部分錨入抗水板35d，錨桿間距不大于2.1 m×2.1 m，單根錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Nak=194.0 kN，單根錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值Na=rQNak=194 kN×1.3=252.2 kN(rQ=1.3，為荷載分項(xiàng)系數(shù))，抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值不小于47.35 kN/m2。

4.2 錨桿數(shù)量的確定

該部分抗浮面積為6 000 m2，總抗浮力為47.35 kN/m2×6 000 m2=284 100 kN，經(jīng)計(jì)算錨桿理論數(shù)為284 100 kN÷194 kN=1 465 根，本工程單根錨桿抗拔力取軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值194 kN。

4.3 錨桿布置方式

1)按2.1 m×2.1 m 等間距布置，按基礎(chǔ)平面圖布置后，錨桿數(shù)量為1 547 根。則單位面積抗浮力1 547× 194 ÷ 6 000=50.00 kN/m2＞47.35 kN/m2，滿足設(shè)計(jì)要求。

2)按2.1 m×2.0 m 梅花形布置，按基礎(chǔ)平面圖布置后，錨桿數(shù)量為1 487 根，則單位面積抗浮力1 487× 194 ÷ 6 000=48.07 kN/m2＞47.35 kN/m2，滿足設(shè)計(jì)要求。

本工程按梅花形共布置錨桿1 487 根，既能滿足設(shè)計(jì)要求，又節(jié)約了成本。

4.4 錨桿桿體截面面積計(jì)算

其中，As為鋼筋錨桿桿體截面面積，mm2;kt為錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，根據(jù)規(guī)范，取1.6;Nt為錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值，kN，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取252.0 kN;fyk為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa，根據(jù)試驗(yàn)，取360.0 kPa。

經(jīng)計(jì)算得As=1 120.0 mm2，單根鋼筋有效截面面積A=3.14×112=379.9 mm2，每根錨桿需配置鋼筋根數(shù)n=3.0。

5 影響錨固效果因素分析及解決方法

1)施工時(shí)會(huì)對(duì)錨孔周圍卵石土進(jìn)行擾動(dòng)，破壞了卵石結(jié)構(gòu)，粘聚力變小，降低錨固體與周圍卵石層的粘結(jié)力，影響錨固效果。工程中采用高壓注漿，使水泥漿液滲入卵石孔隙，使受擾動(dòng)的卵石牢固粘結(jié)，改善了卵石土的工程力學(xué)性能，提高錨固效果。

2)施工期間為保證注漿質(zhì)量，提高錨固效果，應(yīng)將地下水降低到錨孔底以下，以免地下水的壓力阻止?jié){液沿卵石孔隙滲入，影響錨固體與周圍卵石的粘結(jié)。

3)成孔后將錨桿放入孔內(nèi)后，向孔內(nèi)填滿豆石，并保證密實(shí)，向孔內(nèi)填豆石是為了增加錨固體與卵石土層的粘結(jié)力和對(duì)孔壁摩阻力，提高錨固效果。

4)卵石單個(gè)的強(qiáng)度較高，大小不一，鉆進(jìn)時(shí)較其他地層難，工程中采用潛孔沖擊回鉆氣循環(huán)套管跟進(jìn)方式成孔，放入錨桿后，采用液壓千斤頂，將套管拔出，由于工藝先進(jìn)，成孔速度快，解決了塌孔問(wèn)題，保證成孔質(zhì)量和施工進(jìn)度。

6 錨桿檢測(cè)試驗(yàn)

本工程抗浮錨桿1 487 根，根據(jù)CECS 22∶2005 巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程，通過(guò)3 根錨桿基本試驗(yàn)，確定錨桿極限抗拔力和參數(shù)合理性;3 根基本試驗(yàn)錨桿分別在最大循環(huán)荷載412 kN 作用下，錨頭位移值較小，位移收斂，且錨桿在最大拉力作用下未破壞;表明錨桿極限抗拔力和相關(guān)參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)驗(yàn)收試驗(yàn)判定錨桿質(zhì)量是否合格，試驗(yàn)錨桿數(shù)量為錨桿總數(shù)的5%，共75 根;根據(jù)質(zhì)量檢測(cè)要求，錨桿抗拔試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.5 倍，錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值252 kN，則試驗(yàn)最大荷載為378 kN，采用分級(jí)循環(huán)加載法，抗浮錨桿按試驗(yàn)要求，加載到每一級(jí)荷載時(shí)變形穩(wěn)定，且加載到最大荷載378 kN 時(shí)，位移穩(wěn)定，均未破壞，表明錨桿抗拔力滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程采用高壓注漿并向孔內(nèi)填豆石的方式，使卵石土與錨固體緊密粘結(jié)，增加錨固體對(duì)孔壁的摩阻力，解決了卵石土受擾動(dòng)后力學(xué)性能降低影響錨固效果的問(wèn)題，并使相鄰錨固體通過(guò)漿液在卵石孔隙滲入連結(jié)在一起，提高了錨固效果;通過(guò)潛孔氣循環(huán)成孔套管跟進(jìn)方式，解決了塌孔問(wèn)題，保證了施工質(zhì)量和抗浮效果。

本工程按不同方式布置錨桿，達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求，節(jié)約成本的目的;抗浮錨桿竣工后，經(jīng)錨桿抗拔檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)要求，表明抗浮錨桿能低成本、高效率地解決卵石土場(chǎng)地地下室的抗浮問(wèn)題。

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