张建友 杜 蓉 于月强 隋丽丽

(1.国核电力规划设计研究院，北京 100095； 2.山东省滨州市水利勘测设计研究院，山东 滨洲 256600)

岩石锚杆在虹吸井抗浮设计中的应用

张建友1杜 蓉1于月强2隋丽丽2

(1.国核电力规划设计研究院，北京 100095； 2.山东省滨州市水利勘测设计研究院，山东 滨洲 256600)

结合某工程虹吸井实例，依据工程地质勘测报告及现场情况，提出采用岩石锚杆抗浮措施，通过对抗浮锚杆各参数的计算，确立了具体的设计方案，并阐述了锚杆施工的注意事项，实践表明该措施不仅满足了规范要求，又节省了投资，带来了较好的经济效益。

岩石锚杆，设计，施工，经济效益

1 工程概况

某虹吸井平面尺寸为21.4 m×33.4 m，地下深15.4 m，最高地下水位到地表。虽然虹吸井侧壁及底板壁厚在满足强度要求的情况下较大，但仍不能满足抗浮要求。采用增加底板外挑抗浮的措施，使得开挖量和底板混凝土量加大，投资增加较多，故采用非预应力锚杆抗浮。锚杆抗浮具有造价低、工期短、施工便捷、节省建筑材料的优点，降低了工程投资。

2 工程地质条件

虹吸井底板坐落于微风化细砂岩和页岩夹细砂岩上。页岩为灰～灰黑或灰褐色，泥质及粉砂质结构，页理或层状构造。细砂岩为灰～灰白或灰黑色，细粒砂状结构，块状构造，粒度0.05 mm～0.50 mm之间。

地下水位孔隙水、基层裂隙水，地下水受大气降水补给强度影响，水位高低受季节性影响明显，全年最高地下水位到地表。场地范围内浅部的强风化～中等风化岩体大部分为弱透水，局部为接近弱透水的中等透水岩体，局部因爆破裂隙、风化裂隙和构造节理的发育，属于中等透水，微风化主要以弱透水～微透水为主，局部节理裂隙发育地段为中等透水，且整体呈现自上而下透水性逐渐降低的趋势。地下水对混凝土结构无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替情况下具有弱～中等腐蚀性。

岩层地质剖面见图1。

3 抗浮锚杆设计

经计算水池抗浮力为：

Fk=94 968 kN。

总浮力为：

Fw=107 578 kN。

抗浮系数取为1.05，共设置140根锚杆，一根锚杆承受标准值为：

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

一根锚杆设计值为：

Na=1.3×Nak=167.05 kN。

锚杆钢筋所需截面面积：

故取φ36钢筋，As=1 018>807，满足要求。

锚杆锚固体与岩石的锚固长度：

锚杆钢筋与锚固砂浆锚固长度:

根据构造设计锚杆锚固段长度大于40d=1 440 mm，故锚固长度取值不小于1 440 mm。

锚杆设计最终方案见图2。

4 锚杆施工的注意事项

4.1 定位及成孔要求

锚杆孔的定位应严格按照设计图纸执行，现场定位后需注明编号，然后安装钻机，进行钻进，锚杆孔的施工应符合下列规定：

1)锚杆孔定位偏差不宜大于20 mm；

2)锚杆孔偏斜度不应大于5%；

3)钻孔深度超过锚杆设计长度应小于0.5 m。

同时施工人员必须认真填写钻进过程的原始记录表，详细记录各孔的进尺情况、地层的变化及施工中遇到的特殊情况，钻到设计要求的深度后需经甲方及现场监理确认后方可进行下一步的施工。

4.2 锚杆的构造及灌浆

锚杆筋体插入上部结构的长度，应符合钢筋的锚固长度要求，锚杆的深度应满足规范计算要求，且不小于40D+50 mm(D为锚孔直径)，锚杆筋体应采用热轧带肋钢筋灌浆的材料水泥砂浆不应低于30 MPa，细石混凝土强度等级不应低于C30。灌浆前先对锚杆孔进行清洗，将孔内碎屑清洗干净，开始灌浆，当孔内溢出灌浆液后停止灌浆，并做好记录。

5 锚杆验收试验

根据相关规范对本工程的140根锚杆中的其中6根进行了抗拔试验，结果见表1。

表1 锚杆抗拔试验结果表

从表1中可知，在抗拔承载力检测下，各锚杆位移均稳定；各锚杆在抗拔承载力检测下的弹性位移量均大于杆体自由段长度理论弹性伸长量的80%，抗拔承载力满足设计要求。

6 锚杆抗浮的经济效益

传统的虹吸井抗浮均是采用设置底板外挑，通过增加水池自重及外挑覆土的手段抗浮，以本工程为例如果采用增加底板外挑的方式，经计算需要外挑底板1 500 mm方能满足抗浮要求，而因此需要增加钢筋混凝土312 m3，由此会增加混凝土投资44万元，岩石开挖9万元。而采用岩石锚杆，需要增加的投资仅为9.5万元，这一项就可以给业主节省43.5万元投资。

7 结语

本工程抗浮锚杆的设计承载力虽然不大，没有完全达到锚杆的抗拔承载力，但是较小的投资就满足了设计的要求，增加了工程的安全系数，又给业主节省了投资，带来了较好的经济效益。

[1] 何飞龙.地下车库抗浮锚杆的应用[J].浙江建筑，2006，23(6)：39-40.

[2] 毕雅明.水池抗浮设计方案的分析及比较[J].结构工程师，2008，24(1)：101-102.

[3] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[4] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[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

张建友(1981- )，男，工程师

TU318

A