组合囊舱锚杆在风化岩层中的应用

组合囊舱锚杆在风化岩层中的应用

左岗、秦莉华、谭伟、卢岩，

中国建筑第八工程局有限公司，江苏宿迁，223800

【摘要】结合镇江某房建项目地下停车库承压型－组合囊舱锚杆工程实践，详细介绍了囊舱锚杆的承载机理、在工程应用等方面的研究成果，以及在经济、安全、耐久、环保等方面的应用优势。

【关键词】结构抗浮；组合囊舱；扩体锚杆；应用优势；

近年来，随着社会经济的不断发展，人们对建筑的使用功能要求不断提高，城市建筑正如火如荼地向地下空间发展，结构抗浮、基坑支护等问题也随之成为建筑工程需要攻克的重点问题，在此背景下，组合囊舱锚杆施工技术逐渐趋于成熟，该技术具有抗拔性能好、造价低廉、安全可靠、施工效率高等鲜明特点，在解决基坑支护和结构抗浮等问题上，得到了行业内的广泛认可，逐渐成为该领域的首选工艺。

图1：组合囊舱锚杆构造图

1承载机理

扩体锚杆的主要特点是锚固段形式与普通锚杆不同，普通锚杆是依靠扩体囊舱部分与岩层的摩擦和粘结传递荷载，在一定的锚固长度范围内，有效锚固段越长，锚固力越大；囊舱扩体锚杆则是依靠扩体锚固段端压作用承载，锚固段的端头承载面积越大，锚固力越大，随着扩体锚固段不断膨胀，侧向压力不断升高，风化岩层挤密区随之扩大，挤密过后风化岩层的强度提高，最后在膨胀水泥浆的端压作用下，锚杆的极限承载力随之提高。

图2：组合囊舱锚杆传力示意图

2组合囊舱锚杆的主要优点

2.1安全可靠：该技术基于旋喷扩体锚杆进行改进，在可靠性、安全性等方面均有较大提升。

2.2技术成熟：囊舱锚杆锚固段埋深大、承载力高，施工质量可控可靠。

2.3耐久性好：组合囊舱锚杆采用环氧类涂层防腐，可有效抵抗地下水及其他腐蚀性物质对锚杆的腐蚀，确保锚杆的耐久性。

2.4成本低：扩体锚杆对强风化岩的胀压挤密，能够大幅改善风化岩层的承载性能，使锚杆承载力大大提高，从而节省工程造价。

2.5绿色环保：锚杆成孔相较于钻孔灌注桩大大减少了出土量，减少了土方的大量外运，从而减少了环保成本。

3结构特点

3.1自由段通过锥形承载体的固定以及扩体锚固段通过压力注浆的共同作用，使索体始终保持对中。

3.2扩体锚固段通过注浆不断膨胀对附近风化岩层产生挤压作用，可增加锚杆抗拔力，同时减少锚杆自身变形量。

3.3囊内灌注高标号水泥浆体，可以保证锚固端头的承压强度。

4施工步骤

4.1测量放线，根据四周控制点确定孔位，确保定位准确。

4.2清理表面浮土，开孔试锚并进行工艺试验。

4.3根据锚孔位置，进行抗浮锚杆施工。

4.4锚杆间浮土及锚头清理，并进行垫层及防水施工。

5工程实例及其分析

5.1工程概况

5.1.1拟建工程概况

拟建镇江某房建项目，该项目包括12幢建筑，其中地上1-5层，地下1层，该项目设计地坪标高26.95～31.70m，总占地面积80亩，总建筑面积为32401.37m²（其中地下建筑面积3788.25m²），架空层建筑面积518.96m²。

5.1.2地下结构及基础基本设计

条件：

1）本工程地下汽车库的结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构。

2）勘察显示，在7度地震条件下场地20.00m深度范围内无可液化土层存在，拟建场地为不液化场地。第⑤-2粉砂岩：强风化，钻进不平稳，剧烈抖动。

3）勘察期间测得地下水位埋深0.75～8.60m，水位标高20.02～31.67m，场地地下水对混凝土结构具微腐蚀。

4)本工程抗浮锚杆为承压型－组合囊舱锚杆作为永久抗浮构件。根据工程设计要求，锚杆采用机械钻孔成孔，锚杆成孔直径为250mm，锚筋1Φ34（PSB1080级），试验锚杆钢筋为1Φ34（PSB1080级）。单孔设计抗拔力承载力特征值350KN，试验锚杆抗拔力承载力验收值700KN。

6)锚杆伸入底板800mm。

7)锚杆钢筋水泥浆保护层厚度≥35mm。

8) 锚杆孔深应不小于设计长度，并对照地质勘探报告施工。严格控制好入岩深度，入6-2层中风化粉砂岩5m。

表1：承载力特征值表

5.2工程地质条件

图3：工程地质剖面图

5.3方案技术分析

对于本工程的主体结构部分：由于基底⑤-2层强风化粉砂岩天然状态下承载力中等～稍高，但具遇水软化、崩解、承载力骤降等特点，无法满足结构竖向承载要求，需着重考虑是结构竖向抗压，且该项目部分地下室底板顶标高22.50m，位于地下水位以下，根据勘察报告结论需要解决局部抗浮稳定问题。

因此，结合设计要求拟选用（方案1：筏板基础+钻孔灌注桩或方案2：筏板基础+钻孔灌注桩+砌体锚杆）两方案中性能较好且经济成本低的作为地基基础施工方案。

方案1：桩基础方案（钻孔灌注桩）

技术方案：钻孔灌注桩基础方案采用桩－筏板+承台基础。根据地区经验：桩型拟采用D=700mm，桩长约10m。抗浮可采用D=600mm的钻孔灌注桩。

技术难点：镇江地区的大量案例表明，钻孔灌注桩作为承压构件成熟可靠。但在地下水位高且风化岩层的施工中普遍存在的桩侧泥皮和桩端沉渣问题对承载力影响较大。根据该地区以往桩基检测结果，抗压承载力基本能够满足设计预期，而抗拔承载力则低于设计预期。

且为提高钻孔灌注桩施工质量，往往采用后压浆工艺降低桩基沉降、提高单桩承载力，但产生的额外经济成本也较高。并且压浆质量的控制难度大。除此之外，本项目地下车库面积较大，且灌注桩需布置在结构柱下，对于解决筏板中的局部抗浮稳定问题不利且需设置承台，由此导致的筏板厚度增加，也会大大提高经济成本。

方案2：抗压钻孔灌注桩+板中承压型组合囊式锚杆

技术方案：选用抗压钻孔灌注桩+板中承压型组合囊式锚杆锚固锚杆方案，钻孔灌注桩可满足结构抗压要求，扩体锚杆可满足设计抗浮要求，其布置灵活，该组合可解决结构竖向承载力不足和局部抗浮稳定问题。

5.4结论

结合沉降观测结论分析，本工程组合囊舱锚杆施工方案基本达到工程抗浮预期要求，在强风化岩中的施工质量控制、抗拔承载力均满足设计要求。抗浮锚杆相较于钻孔灌注桩等其他方案，具有成本低、速度快等优点。该工程施工方案具备可行可靠，具有较好的推广意义。

参考文献

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