德阳市某三层地下室抗浮锚杆的设计与施工论述

夏冬冬 马立东 贾鹏

【摘要】：抗浮锚杆是建筑工程中，在自重无法平衡地下水浮力时所采取的一种锚杆形式。本文以某小区三层地下室工程为例，讲述了复杂条件下抗浮锚杆的设计与施工。

关键词：抗浮锚杆；设计；施工

中图分类号： U417.1+16文献标识码： A 文章编号：

1工程简介

某小区工程三层地下室，考虑周围环境、上部荷载及工程地质情况，本工程采用抗浮锚杆设计。工程抗压采用钻孔灌注桩，基底下卵石层以稍密或中密卵石为主。在勘探深度范围内构成场地的地层为：第四系全新统人工填土层，第四系全新统冲积砂土、圆砾、松散卵石，第四系上更新统冲积卵石层，第四系中更新统冰水堆积-冲积，下伏白垩系下统天马山组砂泥岩。

2抗浮锚杆的设计

2.1抗浮方案选择

地下三层浮力很大，底板厚400mm，锚杆布在抗水板内。锚杆杆体采用热轧钢筋HRB400（Ⅲ级钢筋）；，锚杆钢筋的预留筋（35d）锚入基础中，不设置锚头，注浆材料采用P.C32.5R硅酸盐水泥，水灰比为0.36～0.45的纯水泥浆。

2.2锚杆参数计算

2.2.1抗浮锚杆设计轴向拉力值的确定

根据设计提供的设计参数、场地地层及水文地质条件，综合考虑，单根锚杆的轴向拉力标准值取值为200kN。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），按下式计算单根锚杆轴向拉力设计值：

式中：Nak—锚杆轴向拉力标准值(kN)，取200kN；rQ—荷载分项系数，取1.3；Na—锚杆轴向拉力设计值(kN)，最终算得，单根锚杆轴向拉力设计值为260kN。

2.2.2抗浮锚杆钢筋截面面积的计算

本工程抗浮锚杆按照设计属于永久性锚杆。依据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005），按下式计算配筋量：＝1040mm2

式中：As—钢筋锚杆杆体的截面面积(mm2)；Kt—抗拉安全系数，取1.6；Nt

—锚杆轴向拉力设计值(kN)，取260kN；fptk—钢筋抗拉强度标准值(kPa)，本工程拟采用φ22HRB400（Ⅲ级）钢筋作为锚杆杆体材料，其抗拉强度标准值400N/㎜2。

本工程拟采用Φ22HRB400热轧钢筋作为锚杆杆体材料，其有效截面积A为379.94mm2。每根锚杆中需配置钢筋根数n按下式计算：

＝2.74

单根锚杆抗拔力设计值取260kN，代入上式，则每根锚杆应配置Φ22HRB400（Ⅲ级）钢筋3根。

2.2.3锚杆直径与长度

依据《岩土锚杆（索）技术规程》规定，抗浮锚杆锚固段长度可按下式进行估算，并取其中的较大值：

表1-1；

表1-2。

式中：K―锚杆锚固体的抗拔安全系数（永久性锚杆取2.2）；Nt―锚杆轴向拉力设计值（kN）,取260kN；La―锚杆锚固段长度（m）；fmg―锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值（kPa），按表1-1，按不利的钻孔19#钻孔考虑，取190kPa；fms―锚固段注浆体与筋体间的粘结强度标准值（kPa），按表1-2条取2000kPa；D―锚杆锚固段的钻孔直径（mm），取146mm；d―锚杆的直径（mm），取22mm；―采用3根钢筋时，界面的粘结强度降低系数，取0.6；―锚固段长度对粘结强度的影响系数，按表7.5.2条取1.3；n―钢筋根数，取3；

由上式得出＝5.1m；＝1.8m

根据以上公式及相关参数的计算结果，取两式中的大值，锚杆锚固长度为5.1m；结合德阳地区施工经验锚杆无效段长度取值为0.5～1.0m，则单根锚杆设计长度L=5.8m。即锚杆施工长度为地下室抗浮板底面以下5.8m段进行施工。

计算表格如下：

3.抗浮锚杆的施工

3.1施工工艺安排

经过综合比较后，采用哈迈—YXZ70型锚杆钻机成孔，此型地质钻机带有小型组合牙轮可钻破砂卵石地层，利用组合的正反循环系统，将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底。护壁则采用水泥浆跟进钻机成孔护壁，根据不同地层及地下水位的情况，采用相适应的水泥浆，能较好地保证成孔孔壁稳定。施工工艺流程为：测量放孔→成孔→记录孔深度→下热轧钢筋HRB400（Ⅲ级钢筋）→填砾→拔管→压力注浆→二次补浆→质量自检→基础施工。

3.2钻孔

⑴测量放孔，先由总包单位施放基础轮廓线，然后我院根据建设单位提供的测量控制点，用全站仪放孔

（2）安装锚孔钻机、调平、调立、稳固；导杆与钻杆倾角一致并在同一轴线。

（3）锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不应大于100mm；锚杆孔深不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的1%。孔位准确，钻孔垂直，孔深符合设计要求并及时做好成孔深度记录。

（4）粘土地层选用导式三翼钻头正循环清水钻进，砾砂地层选用组合牙轮钻头；在钻进过程中及时采用水泥浆进行护壁。

3.3清孔

（1）成孔后，将联接空压机的洗井管置入孔内，由上往下，再由下往上反复冲洗，同时不断补充水泥浆，使比重不大于1.05，沉渣不大于30cm。

（2）做好孔口维护，防止泥浆流入孔内。

3.4压力注浆，决定锚杆施工质量的重要工序

（1）浆液配制：水灰比为0.36～0.45，水泥采用P.C32.5R硅酸盐水泥

（2）水泥浆搅拌均匀，具有可靠性，低沁浆性。

（3）注浆前先泵送清水至孔口返水以疏通管路，再采用常压泵送方法注浆，注浆前不得拔出注浆管，以保证锚杆底端注浆充实。

（4）注浆采用孔底注浆方式，分两次进行，灌浆压力不应小于2.0Mpa，要求第一次灌浆至浆液返出地面为止,再间隔5分钟左右观察如孔内浆液低于地面10cm时应进行第二次压力补灌浆，直至浆液稳定。

4劳动力与机械设备投入

4.1主要劳动力投入

劳动力配备包括:项目经理、项目技术负责人、施工员、安全员、质检员、材料员、测量员各1人，电工1人，锚杆钻工50人，钢筋工10人，水泥浆制作工5人，压浆工8人，机修工1人，共计82人。

4.2机械设备投入

由于该工程抗浮锚杆数量多达2398根，需要在短短的35d内完成，为此项目部决定采用哈迈—YXZ70型锚杆钻机，具有低能耗、高效率、便于运输和野外施工的优异性能，整车动作机构由液压系统实现。回转机构采用新型双马达回转头，具有机动灵活、爬坡能力强、穿孔移位方便的特点，适用于崎岖场地作业。

主要施工机械设备见表。

5结束语

锚杆设计应综合考虑锚杆与底板的共同作用，兼顾底板的抗裂要求并控制锚杆的位移。施工采用哈迈—YXZ70型钻机综合利用导式三翼钻头和组合牙轮钻头成孔，并结合不同配比水泥浆护壁的施工工艺，是切实可行且十分经济的。

参考文献：

［1］CECS22:2005，岩土锚杆设计与施工规范［S］.中国工程建设标准化协会

［2］王建胜，贾金青，等.某大型地下建筑抗浮锚杆的设计［J］.建筑结构，2004