巖石錨桿在虹吸井抗浮設計中的應用

張建友 杜 蓉 于月強 隋麗麗

(1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095； 2.山東省濱州市水利勘測設計研究院，山東 濱洲 256600)

巖石錨桿在虹吸井抗浮設計中的應用

張建友1杜 蓉1于月強2隋麗麗2

(1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095； 2.山東省濱州市水利勘測設計研究院，山東 濱洲 256600)

結合某工程虹吸井實例，依據工程地質勘測報告及現場情況，提出采用巖石錨桿抗浮措施，通過對抗浮錨桿各參數的計算，確立了具體的設計方案，并闡述了錨桿施工的注意事項，實踐表明該措施不僅滿足了規范要求，又節省了投資，帶來了較好的經濟效益。

巖石錨桿，設計，施工，經濟效益

1 工程概況

某虹吸井平面尺寸為21.4 m×33.4 m，地下深15.4 m，最高地下水位到地表。雖然虹吸井側壁及底板壁厚在滿足強度要求的情況下較大，但仍不能滿足抗浮要求。采用增加底板外挑抗浮的措施，使得開挖量和底板混凝土量加大，投資增加較多，故采用非預應力錨桿抗浮。錨桿抗浮具有造價低、工期短、施工便捷、節省建筑材料的優點，降低了工程投資。

2 工程地質條件

虹吸井底板坐落于微風化細砂巖和頁巖夾細砂巖上。頁巖為灰～灰黑或灰褐色，泥質及粉砂質結構，頁理或層狀構造。細砂巖為灰～灰白或灰黑色，細粒砂狀結構，塊狀構造，粒度0.05 mm～0.50 mm之間。

地下水位孔隙水、基層裂隙水，地下水受大氣降水補給強度影響，水位高低受季節性影響明顯，全年最高地下水位到地表。場地范圍內淺部的強風化～中等風化巖體大部分為弱透水，局部為接近弱透水的中等透水巖體，局部因爆破裂隙、風化裂隙和構造節理的發育，屬于中等透水，微風化主要以弱透水～微透水為主，局部節理裂隙發育地段為中等透水，且整體呈現自上而下透水性逐漸降低的趨勢。地下水對混凝土結構無腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋在干濕交替情況下具有弱～中等腐蝕性。

巖層地質剖面見圖1。

3 抗浮錨桿設計

經計算水池抗浮力為：

Fk=94 968 kN。

總浮力為：

Fw=107 578 kN。

抗浮系數取為1.05，共設置140根錨桿，一根錨桿承受標準值為：

Nak=(107 578×1.05-94 968)/140=128.5 kN。

一根錨桿設計值為：

Na=1.3×Nak=167.05 kN。

錨桿鋼筋所需截面面積：

故取φ36鋼筋，As=1 018>807，滿足要求。

錨桿錨固體與巖石的錨固長度：

錨桿鋼筋與錨固砂漿錨固長度:

根據構造設計錨桿錨固段長度大于40d=1 440 mm，故錨固長度取值不小于1 440 mm。

錨桿設計最終方案見圖2。

4 錨桿施工的注意事項

4.1 定位及成孔要求

錨桿孔的定位應嚴格按照設計圖紙執行，現場定位后需注明編號，然后安裝鉆機，進行鉆進，錨桿孔的施工應符合下列規定：

1)錨桿孔定位偏差不宜大于20 mm；

2)錨桿孔偏斜度不應大于5%；

3)鉆孔深度超過錨桿設計長度應小于0.5 m。

同時施工人員必須認真填寫鉆進過程的原始記錄表，詳細記錄各孔的進尺情況、地層的變化及施工中遇到的特殊情況，鉆到設計要求的深度后需經甲方及現場監理確認后方可進行下一步的施工。

4.2 錨桿的構造及灌漿

錨桿筋體插入上部結構的長度，應符合鋼筋的錨固長度要求，錨桿的深度應滿足規范計算要求，且不小于40D+50 mm(D為錨孔直徑)，錨桿筋體應采用熱軋帶肋鋼筋灌漿的材料水泥砂漿不應低于30 MPa，細石混凝土強度等級不應低于C30。灌漿前先對錨桿孔進行清洗，將孔內碎屑清洗干凈，開始灌漿，當孔內溢出灌漿液后停止灌漿，并做好記錄。

5 錨桿驗收試驗

根據相關規范對本工程的140根錨桿中的其中6根進行了抗拔試驗，結果見表1。

表1 錨桿抗拔試驗結果表

從表1中可知，在抗拔承載力檢測下，各錨桿位移均穩定；各錨桿在抗拔承載力檢測下的彈性位移量均大于桿體自由段長度理論彈性伸長量的80%，抗拔承載力滿足設計要求。

6 錨桿抗浮的經濟效益

傳統的虹吸井抗浮均是采用設置底板外挑，通過增加水池自重及外挑覆土的手段抗浮，以本工程為例如果采用增加底板外挑的方式，經計算需要外挑底板1 500 mm方能滿足抗浮要求，而因此需要增加鋼筋混凝土312 m3，由此會增加混凝土投資44萬元，巖石開挖9萬元。而采用巖石錨桿，需要增加的投資僅為9.5萬元，這一項就可以給業主節省43.5萬元投資。

7 結語

本工程抗浮錨桿的設計承載力雖然不大，沒有完全達到錨桿的抗拔承載力，但是較小的投資就滿足了設計的要求，增加了工程的安全系數，又給業主節省了投資，帶來了較好的經濟效益。

[1] 何飛龍.地下車庫抗浮錨桿的應用[J].浙江建筑，2006，23(6)：39-40.

[2] 畢雅明.水池抗浮設計方案的分析及比較[J].結構工程師，2008，24(1)：101-102.

[3] GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

The application of rock anchor in siphon well anti-floating design

ZHANG Jian-you1DU Rong1YU Yue-qiang2SUI Li-li2

(1.StateNuclearElectricPowerPlanningDesign&ResearchInstitute,Beijing100095,China;2.WaterConservationExplorationSurveyDesign&ResearchInstituteofBinzhouinShandongProvince,Binzhou256600,China)

Combining with the engineering siphon well example, according to the engineering geology survey reports and field conditions, the paper puts forward the suggestion of adopting rock anchor anti-floating measures. Through calculating anti-floating anchor parameters, it determines specific design schemes, and describes anchor construction matters. Practice proves that: it not only meets demands, but also saves investment and brings better economic efficiency.

rock anchor, design, construction, economic efficiency

1009-6825(2014)34-0095-02

2014-09-21

張建友(1981- )，男，工程師

TU318

A