抗拔锚杆在软土地基中与桩基础的应用

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1、抗拔锚杆在软土地基中与桩基础的应用王财文　　[摘　要]　本文介绍了某桩基础工程中抗拔锚杆的设置原因分析、设计、施工过程中的　　　　　　　质量控制及其试验结果与分析。　　[关键词]桩基础　抗拔锚杆　锚固　　　　1、工程概况　　佛山世纪莲体育中心是广东省第十二届省运动会主会场，能源中心(游泳馆)是其组成部分之一。该能源中心建筑面积为2270m2,建筑基底面积为1310m2，建筑高度为5.5m,基础为桩基础,层数为一层；附设有连接通道，上部结构为钢筋混凝土框架结构。其主要为电房、配电房等能源设施。　　该能源中心场地位于佛山顺德区乐从镇东平河南岸,地貌单元为河流一级阶地,原场地中

2、鱼塘、沟渠遍布；场地在开工前已吹砂填土整平。场地各土层分布及主要物理力学指标见表1。水样分析表明，地下水对混凝土结构及其中钢筋无腐蚀。该地基深层基岩亦未有近期断裂构造存在的迹象。　　本工程场地岩土土层种类多，性质变化大，工程地质条件复杂。场地及地基均属二级，场地类别为Ⅱ类。　　2、设置抗拔锚杆的原因分析　　本工程桩基础采用锤击高强预应力混凝土管桩(桩型：PHC－AB400－95)基础，承台均为单桩承台。预应力管桩基础在标高＋4.000m的场地地面上施工。在施工过程中场地呈现，东边管桩入土深度大约在8m，西边管桩入土深度大约在12～13m而西北角入土深度达到18m,地质岩层

3、起伏变化大。　　预应力管桩施工完毕后，先后采用静载试验、低应变试验及抗拔试验三种检测方式对桩进行检测。　　在静载试验中，测得单桩极限承载力≥2500kN，满足单桩极限承载力设计要求；低应变试验检测53支管桩，测得均为Ⅰ类桩；抗拔试验测得单桩极限承载力≥400kN。在做抗拔试验时，选取3支入土深度最浅的桩(入土深度均为8.2m)。测得3支桩的最大沉降量分别为1.85mm、6.27mm、6.68mm；相应最大回弹量分别为0.87mm、3.69mm、3.30mm；相应回弹率分别为47.03％、58.85％、49.40％。满足单桩极限承载力设计要求。而在设计中，管桩桩顶标高为：1

4、CT400承台，A区为＋0.890m,B区为＋1.470m,非A、B区为1.640m；2CT400承台，A区为＋0.290m,非A、B区为1.640m；3CT400承台，非A、B区为1.640m。这就使的有效桩长为原管桩入土深度的基础上减少2～4m。管桩的承载力及抗拔力的实际值受到影响。　　该建筑物场地毗邻东平河,地下水与邻近的河水有密切的水力关系，其动态变化受潮汐及气候条件影响，地下水当时埋深在地表下0.8～2.3m，而该能源中心底板厚度为400mm，上部结构已确定。但由于底板面积大，相对于地表的地下水埋置深的情况下，为解决下沉式底板的抗浮要求，仅依靠建筑物自身的重量来

5、取得建筑物整体的稳定性不能实现；再从经济角度分析，加厚底板的厚度来平衡建筑物整体的上浮也很不经济；改变结构来增加建筑物的重量平衡其所受的上浮更是不可取。鉴于上述情况，结合整个结构的荷载分布，依建筑物总荷载、沉降变形要求和地质条件，经研究决定，该工程采用抗拔锚杆，以抗拔锚杆作为抗浮措施，加固地基土的同时与地下岩层锚固在一起和桩基共同承担建筑物位移。　　3、抗拔锚杆设计　　通过对锚杆特性、锚杆与被锚固构筑物的稳定性、经济性、可操作性考虑，给合体育馆，游泳馆抗拔锚杆的成功应用，经计算之后，确定该能源中采用Φ200锚杆孔，用泥浆护壁成孔。锚杆杆体由4根Φ32钢筋(fy=310N/

6、mm2)做成钢筋骨架，焊条采用J422电焊条，焊结长度按《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ10－65)钢筋焊接技术要求。砂浆采用M30，425＃普通硅酸盐水泥，细砂。锚杆间距设置为3.75m×3.75m和3.75m×5.0m两种。锚杆杆体进入粉砂岩折算深度为：La=L1＋1.5L2≥6m；进入泥岩折算深度为：La=L1＋1.5L2≥8m。其中L1为进入强风化岩的深度，L2为进入中风化岩的深度。锚杆垂直并锚入承台内，让锚杆群发挥所有锚杆的锚固力作用，而不仅仅是被锚固的那部分土(岩)重量发挥作用。　　在锚杆抗拔力设计中，锚杆的锚固体必须满足一定的抗拔力。锚杆充分发挥作用

7、时的极限抗拔力按下式确定。　　P=πDLψqr　　式中：　　P－锚杆的极限抗拔力；　　D－钻孔直径；　　L－锚杆的锚固长度；　　ψ－与固定长度有关的有效因子；　　qr－灌浆体与土层的粘结强度。　　抗拔锚杆除了极限承载力满足设计要求外，还必须使锚杆与构筑物的整体稳定性按下式验算。　　　　该能源中心采用非预应力永久性锚杆，锚杆与底板的联结采用无梁板的联结形式，使结构与岩层联锁在一起形成一种共同工作的复合结构，使岩土能更有效地承受拉力和剪力。其具体构造见图1所示。　　本工程中锚杆的防护等级为为Ⅱ级，单层防腐蚀，锚固段的钢筋有灌浆防腐