引言

 

　　随着城市高楼大厦的兴建，埋置于地下的车库、人防工程逐渐增多，建筑物的基础采用抗浮设计普遍存在。建筑物抗浮一般有三种方法：第一种是配重法；第二种是“排”的方法；第三种是“抗”的方法。由于抗浮锚杆施工便捷且造价低廉，目前普遍采用抗浮锚杆进行抗浮处理。抗浮锚杆工作原理是利用其所能承受或提供的拉拔力大小，以满足建（构）筑物的抗拔荷载要求。结合某大厦的抗浮设计，针对其基础为独立基础的特点近年来抗浮锚杆以其施工方便、操作简单，采用类似桩基础设计的方法进行抗浮锚杆设计。设计中除了考虑单锚极限承载力以防止单根锚杆因材料屈服发生破坏外，还考虑了“群锚效应”以避免锚杆之间由于距离过小而产生整体破坏，本文阐述了如何从设计和施工方面来控制抗浮锚杆的质量，为抗浮锚杆设计提供了参考经验。

 

 

　　拟建某酒店主楼11层，附楼5层，设置二层地下室。该建筑物地基基础采用桩基础，桩型采用φ500PHC静压管桩。现因建筑物北侧地下车库部分的抗浮设计不能满足地下室抗浮的要求，导致该侧地下室底板、基础等出现不同程度的破坏。

 

 

　　1.灌浆锚杆的抗拔力

 

　　岩层中锚孔的深度应超过破裂面，并需在稳定地层中达到足够的长度，即有效锚固段。有效锚固段所能承受的最大拉力称为锚杆的极限抗拔力。

 

　　当锚固段受力时，拉力首先通过钢拉杆边的砂浆握裹力而传递到砂浆中，然后通过锚固段钻周边的地层摩阴力而传递到锚固地层中，因此，钢拉杆除了钢筋本身须在足够的抗拉截面面积外，锚杆的抗拔作用还必须同时满足：（1）锚固段的砂浆对钢拉杆的握裹力需能承受的极限拉力。（2）锚固段地层对砂浆的摩擦力需能承受的极限抗力。（3）锚固段的土体在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。

 

　　2.锚固段砂浆的握裹力

 

　　一般在较完整的岩层中的孔壁摩阻力都大于砂浆的握裹应力（水泥砂浆强度≥30MPa），所以岩层锚杆的抗拔力和最小锚固长度一般取决于砂浆的握裹力。即Tμ≤πdLeμ式中：Tμ—锚杆的极限抗拔力（KN）d—钢拉杆的直径（m）Le—锚杆的有效锚固长度（m）

 

　　μ—砂浆对钢筋的平均握应力（KN/m2）其中，μ值的确定根椐钢筋混凝土试验资料的建议：在一般情况下，钢筋与普通混凝土之间的握裹应力取砂浆标准施度的1/10。

 

　　3.锚固段孔壁的抗剪强度

 

　　在软岩或土层中，锚杆孔壁对砂浆的摩擦力一般低于砂浆对钢拉杆的握裹力。因此，在软岩或土层中的锚杆极限抗拔力取决于锚固段地层对于锚固段砂浆所能产生的最大摩阻力。即Tμ≤πDLeτ式中：D—锚杆钻孔的直径（m）τ—锚固段周边的抗剪强度（MPa）其余同前。

 

 

　　通常，抗浮锚杆的布置方式有集中点状、集中线状、面状均匀布置三种形式，其中集中点状布置推荐用于坚硬岩，集中线状布置推荐用于坚硬岩与较硬岩，面状均匀布置推荐用于所有情况。

 

　　1.关键性技术要求

 

　　1.1抗浮设计水位

 

　　抗浮设计水位的确定应合理可靠，准确的确定场地的地下水位是抗浮设计是否成功的前提。一般做法是，按施工期间的进度来考虑，如果在一年内上部结构能做起来，荷载>浮力，这时仅考虑近5年来，一个水文年的最高水位；若荷载<浮力，是一个永久作用，按1/50年一遇水位设计，特殊的建筑物按1/100一遇水位。

 

　　1.2群锚作用

 

　　锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响。按《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ71-2004第8.6节规定，如果抗浮锚杆间距不满足《建筑桩基技术规范》的规定，要考虑群锚作用的影响，一般按0.8折减。

 

　　1.3抗浮锚杆防水

 

　　抗浮锚杆防水更是一个大问题，要锚入坚硬岩土层为好。灌浆强度最好与地下室砼强度在一个等级上，并且应加入微膨胀剂，防止形成地下水的通道。锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施。

 

 

　　1.钻孔施工工艺

 

　　根据锚杆设计、成孔地质条件和以往成功的工程经验，基本可确定锚杆钻孔成孔工艺。

 

　　(1)地质钻机泥浆护壁成孔工艺

 

　　利用地质钻机，通过泵送人工配置的优质泥浆，利用组合的正反循环系统，使所造的钻孔壁在相当长的时间内不坍塌。但施工的难点是在砂层、卵（砾）石层等复杂土层中成孔，由于砂层和卵（砾）石层无胶结性，在回转钻机的搅动下产生动水压力而形成流砂，砂层部位垮孔严重。同时卵（砾）石层钻进时不是被钻碎，而是被钻头挤裂或挤开，当钻孔达到设计孔深起钻后，钻孔空间又被垮坍的流砂及滚动的卵（砾）石回填，采用浓泥浆和水泥浆也无法护孔。这时可采用套管护壁，如先用三翼合金尖钻头泥浆钻穿砂层后，井口下入套管，再改用小二级三翼合金尖钻头钻穿圆砾层后，换用活门合金钻头干钻捞取圆砾石。活门捞碴钻头为下部钻孔的顺利成孔起到了保证作用。(2)泥浆配比设计

 

　　成孔工艺中最重要的是泥浆的配比，根据实际情况，在钻孔前在实验室内要做好配比试验。根据以往的工程经验，采用类似工程使用的钻孔泥浆配比。泥浆配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程，目的在于使所配泥浆的性能符合钻进的需要。因此，泥浆的性能设计须经初选—应用—改性—再应用，直至基本达到要求这样一个过程。

 

　　2.注浆

 

　　（1）配合比实验

 

　　为了提高浆体的早期强度，可以考虑加入适量的外掺剂，起到早强和膨胀的作用。在做配合比实验时，同时做掺加外加剂和不掺加外加剂的两组水泥浆的配合比。根据实验结果进行比较之后，根据实际需要再决定水泥浆是否掺加外加剂。

 

　　（2）埋入式注浆

 

　　在砂、卵（砾）石层注浆，考虑到起拔套管将引起砂砾层垮坍回填钻孔而无法下入注浆管，只有将插入式注浆改为埋入式注浆，即将注浆管绑扎钢筋杆体上，成孔后，将绑扎注浆杆体事先插入钻孔内，为防止起拔套管后，坍垮的砂砾堵塞注浆管底口。绑扎前，要在注浆管的底管下部(约为锚固段1/3长左右)的周侧用电钻钻入30@300（从管底至上由密到疏布置）的出浆孔并用胶布包裹，以保证被砂、卵（砾）石层埋住的注浆管能顺利出浆。

 

　　（3）二次注浆

 

　　为了提高注浆效果和质量，待一次注浆体初凝强度达3.0MPa后，即可用高压注浆管进行二次高压注浆，注浆材料采用纯水泥浆(水灰比为0.45～0.5)。锚固段注浆采用孔底返浆法，将注浆管插入到距孔底50cm处，用压浆泵将水泥浆通入注浆管注入孔底，水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体。二次注浆时间、压力、注浆量等工艺参数可通过试验确定。

 

　　(4)锚杆基本试验

 

　　1)基本试验锚杆，用作基本试验的锚杆参数、材料及施工工艺和工程锚杆相同。

 

　　2)加力总量为0.8fptk或破坏。

 

　　3)加载要求：加载宜按设计荷载的：初级加载0.1Afptk，以后为1/10～1/15Afptk，循环加载依次进行，直至达到0.8fptk或破坏。

 

　　4)根据试验中得出的荷载、位移值绘制P～S曲线，并对设计参数及施工质量进行评价。

 

 

　　通过上述分析与研究，得出在施工和设计方面来控制抗浮锚杆的质量以加强施工质量尤为重要，为抗浮锚杆设计提供了参考经验。