压剪筒压力型锚杆的抗浮设计与施工

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　【摘 要】本文介绍了某一能源总厂某一河污水处理站工程调节池抗浮采用了压剪筒压力型锚杆替代原先的拉力型锚杆的设计方案与施工措施，从而解决了池体抗浮的问题

　　【关键词】抗浮　压剪筒压力型锚杆　拉力型锚杆　设计与施工

　　一、工程概况

　　某一能源总厂某一河污水处理站工程调节池截面尺寸49.200m×47.000m，池体结构分为东、西池平底板(1200mm厚)+墙壁、斜底板(1200mm～600mm厚)+墙壁;平底板底标高-9.000m，斜底板底标高-9.000m～-4.600m。根据原设计蓝图要求，池体底板抗浮采用拉力型锚杆，即池体平、斜底板均匀设置Ø180的抗浮锚杆孔，内置5Ø12.0钢绞线，1：2水泥浆灌浆，抗浮锚杆桩桩端进入中风化岩层10m，单根锚杆抗拉拔承载力690KN，共计305根。

　　考虑到施工周期的影响，施工单位采取了先池体底板结构后抗浮锚杆的反工序施工工法，因此在池体底板结构上先期预留了Ø180预留孔。抗浮锚杆桩在前期试桩施工过程中，由于调节池基坑周边土方全部回填、地下水丰富;再加上池体地质情况复杂，多为破碎的裂隙发育岩体、淤泥质软弱土加固地基，锚杆成孔设备选型不适用;以及池体底板下部的600mm厚砂垫层水系贯通等不利因素，造成施工完成平底板27根锚杆桩后，后续的278根拉力型抗浮锚杆桩无法按照原设计要求组织施工。为此，施工单位与设计单位多次协商，决定修改原池体抗浮设计方案，即调节池池体抗浮采用压剪筒压力型锚杆的设计与施工方案。

　　二、抗浮锚杆的设计方案

　　(一)设计思路

　　调节池底板抗浮锚杆前阶段试桩施工中，采用了锚杆钻岩机潜风冲击锤成孔，最终在施工过程中出现了孔位塌孔、堵孔、钢绞线无法下索等问题，现改用压剪筒压力型锚杆替代原设计的拉力型锚杆进行底板的抗浮设计。

　　1、本工程前期试桩阶段采用的锚杆钻岩机(ROC460PC-HF)潜风冲击锤成孔，设备选型不适用，如采用XY-100型或150型地质钻机(成孔孔径Ø180、Ø150、Ø90、Ø75)，设备工作能力满足现场施工要求。

　　2、为了达到原设计单孔690KN的锚固力的要求，将原设计的拉力型锚杆改成压剪筒压力型锚杆。原设计的拉力型锚杆的轴向力为拉力，拉力和孔壁剪应力都集中在孔口，为了避免拉力过大，拉破水泥芯柱和剪应力过大，使孔壁与水泥芯柱发生剪切破坏，抗浮锚杆应设计为压剪筒压力型锚杆。它的受力最大点在孔底，不在孔口;由于采用钢质压剪筒，可使锚杆孔壁剪应力峰值减小2.7倍，同时使水泥芯柱的强度大大提高，从而使锚杆的受力端远离破坏。

　　3、采用压剪筒压力型锚杆抗浮桩体，孔口处增加锚头，从而保证了对水池底板的锚固作用。按照原设计要求，水池底板处的锚固力应大于或等于抗浮锚杆桩的锚固力;水池底板有锚固条件的厚度取1.0m，钢铰线与水泥芯柱之间的粘接力取3.5MPa，钢绞线直径Ø15.24，单根钢铰线锚固力为3500KN/m2×0.0152m×3.14×1.0m=167KN/根，3根钢铰线的锚固力为167KN/根×3根=501KN，由于501 KN<690KN，孔口必须设置锚头锚固。

　　(二)调节池本体结构上浮力、抗浮力计算

　　1、计算的基本参数

　　(1)根据GB50086-2001规范表4.2.5-3锚索锚固体设计安全系数取K=1.8。

　　(2)根据CECS22：2005规程表7.5.1-2土体孔壁与水泥芯柱粘结强度取50KPa。

　　(3)根据CECS22:2005规程表7.5.1-1岩体孔壁与水泥芯柱粘结强度取500KPa。

　　(4)根据CECS22:2005规程表7.5.1-2砂垫层和岩石0.5m以上孔壁与水泥芯柱粘结强度取250KPa。

　　(5)根据场地岩土工程报告土体内摩擦角φ取160、C取30Kpa。

　　2、计算思路

　　考虑计算方便，先分区计算，然后整体平衡锚固力，最终总体锚固提供的抗浮力满足设计要求。

　　(1)水池总面积：49.2m×47m=2312.4m2

　　(2)平底板面积：31m×37.2m=1153.2m2

　　(3)斜底板