抗浮锚杆在建筑基础工程应用中的探究

摘要：抗浮锚杆应用到建筑基础工程中缺乏配套的设计与施工规范。本文分析抗浮锚杆在基础工程中存在的主要问题，提出抗浮锚杆桩在基础工程中设计的基本方法及应注意的问题，为抗浮锚杆在基础工程中的进一步应用提供设计参考。

关键词：抗浮锚杆桩、基础工程、设计、承载力，耐久性

中图分类号：U455.7+1 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数

一：前言

近年来，随着经济的高速发展，建筑工程大规模地向地下发展。为解决地下建筑和构筑物的抗浮问题，抗拔桩正广泛地运用到抗浮设计措施中。抗浮锚杆因其经济、施工方便、操作面小便捷性得到不少业主的青睐，正在越来越多作为抗拔桩用作建筑工程中。

然而，抗浮锚杆在作为永久性建筑工程中使用在业内尚有争议。主要原因有：

1）缺少配套的设计规范。现行建筑地基基础设计规范GB50007-2011、建筑桩基设计规范JGJ94-2008中均无计算方法和详细措施。

2）缺少配套的施工规范。施工要求不明确，现场施工不到位。现有锚杆材料有预应力钢绞线或非预应力钢筋，注浆体有用细石混凝土，或用水泥砂浆，很多工程未根据周围水土介质考虑防腐设计，有的杆体套管不密封，防水、防腐措施欠检验，施工质量、工程质量难以保证。

3）耐久性问题。建筑工程一般设计使用年限为50年，使用周期长，抗浮锚杆用作抗拔桩，其耐久性问题缺乏试验数据，有待时间与实践的考验。

二、锚杆设计依据：

抗浮锚杆，现有相关的设计规范有：

1、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002。该规范第1.0.3条明确，本规程适用于建（构）筑物及市政工程的边坡工程，也适用于岩土基坑工程。其建筑边坡是指由于建（构）筑物及市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建（构）筑物安全或稳定有影响的自然边坡。其适用范围不同于我们建筑工程基础工程中的抗拔桩。

2、《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005。该规程是对原《土层锚杆设计与施工规范》CECS 22：90的修订，增加了锚杆类型选择与设计、岩石锚杆设计与施工，以及锚杆材料、监测与维护等内容，是工程建设标准化协会的推荐标准，对锚杆设计有一定的指导作用。但其第2.1.12条明确，设计使用期超过24个月的锚杆即为永久性锚杆，与建筑工程使用年限50年相距较大，且规范制定时间较早，与现行设计要求有一定差距，需进一步接轨。

3、《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282-2012，该规程是2012年底发行的建筑行业标准，其第4.4节为抗浮锚杆，明确锚杆可设置于建（构）筑物基础底部，用以抵抗地下水对建（构）筑物基础上浮力。其缺憾是底部锚固端为高压喷射形成的扩大头，需要有特殊的施工工艺，抗拔力要求较大，与常用的直杆抗浮锚杆不同，因而具有一定的使用局限性。

4、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，其第8.6节岩石锚杆基础第8.6.1条明确，岩石锚杆基础适用于直接建在基岩上的建筑物基础，锚杆基础应与基岩连为整体。一般工程常用的锚杆杆体部分在非岩石土层的情况不完全符合其适用要求。

5、2009年出版的《全国民用建筑工程设计技术措施》结构（地基与基础）。

其发行日期最新，综合了上述规范规程中与设计有关的主要内容。但作为技术措施，仅可作为参考资料、不宜直接列为设计依据。

三、建筑工程中抗浮锚杆的适用范围：

鉴于上述规范对抗浮锚杆作为抗拔桩在建筑工程中使用的不明确或不完善性，设计选用抗浮锚杆在永久性建筑工程作抗拔桩时应持谨慎态度：

1、宜优先选用有成熟经验的桩型。可用作抗拔桩的桩型很多，按成桩方式不同有现场灌注桩、预应力方桩等，灌注桩除常规的等截面形式外，有扩底灌注桩和后注浆灌注桩等，小截面的还有300直径的树根桩，其承载力设计、裂缝计算在桩基规范及混凝土规范中均有明确规定，作为混凝土工程，其耐久性可根据《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008执行。这些桩型设计有依据，施工有配套图集，应作为设计首选。

2、基础直接建于岩石上，锚杆杆体全部在岩石中，与水无接触，可直接按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.6节的计算及构造要求执行。

3、不应使用土层锚杆。杆身全部在土层的锚杆即土层锚杆，因其稳定性、耐久性较差，除非经特殊研究和论证，不应用于建筑工程的抗拔桩。《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005第7.1.5条也作了部分限定：有机质土、液限WL>50%和相对密实度Dr

4、仅当基础直接置于岩石上，或岩石埋深较浅（一般不足10米），杆体部分在土层、锚固端在岩石时，方可考虑做抗浮锚杆（岩石锚杆）。

5、中等以上腐蚀环境中如无明确可行的防腐措施时应慎用。

四、建筑工程中抗浮锚杆的设计：

锚杆杆体部分在土层，锚固端在稳定岩石的岩石锚杆，如所需抗拔力较大，可根据《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282-2012，采用高压喷射形成扩大头的锚杆设计。

对于常用的杆身为直杆非扩大头、尤其采用非预应力筋的抗浮锚杆，则需要引起特别的重视，建议采取比上述参考规范更严格的措施：

1、承载力设计：

抗浮锚杆的设计包括锚杆承载力的计算、杆体截面积的计算和锚杆数量的计算。GB50007-2011第8.6.3条要求，设计等级为甲级的建筑物，单根锚杆轴向抗拔承载力特征值应通过现场试验确定。2013年1月1日出版的江苏省工程建设标准《建筑地基基础检测规程》DGJ32/TJ142-2012第7节明确了锚杆抗拔试验的方法，抗浮锚杆的承载力检测已有省内标准，可基本解决抗拔承载力确定问题。

其它设计等级的建筑物，单根锚杆轴向抗拔承载力特征值也宜通过现场试验确定。抗浮锚杆承载力的估算，可参考的现有规范中，经相关工程设计比较，《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005的计算值偏为安全，可参考执行。2009年出版的《全国民用建筑工程设计技术措施》结构（地基与基础）第7.3节也有较详细的规定。技术措施虽不是规范规程，但其内容与CECS国家标准化协会的规程基本一致，可作为参考设计文件。

2、裂缝控制计算。抗浮锚杆作为抗拔桩在建筑工程中使用，应执行《建筑桩基设计规范》JGJ94-2008第5.8.1条要求，进行裂缝宽度计算并符合JGJ94-2008表3.5.3

3、耐久性设计：

鉴于缺少相关研究，抗浮锚杆耐久性方面，建议在构造上予以加强，必要时作专门的研究和论证。

1）、加大保护层厚度。参照《建筑桩基设计规范》JGJ94-2008第4.1.2-2条，水下灌注桩保护层厚度不得小于50mm的要求，建议锚杆的最小砼保护层厚度取不小于50mm，即锚杆孔的直径不小于锚杆钢筋直径加100mm，且不宜小于150mm。足够的孔径能保证浆液到达钻孔的底部，并满足施工工艺参数的要求。

2）、锚杆应有防腐措施，杆体和钢筋应注意除污除锈。鉴于中等以上腐蚀环境中缺乏规范和试验检测等依据，建议非预应力锚杆设计仅限用于微腐蚀场地，对于弱腐蚀情况，宜增加杆体防腐涂层，或增大保护层厚度，放大杆体应力，提高混凝土强度等级，增强灌浆体的保护作用，在稳定地下水位以下采用。

3）、适当加大抗浮锚杆锚固长度。由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动和破坏，加上防水处理深度，抗浮锚杆锚固端长度应适当加强。

4）、非预应力筋宜选用粗直径的热轧带肋钢筋。注浆材料细石混凝土、混凝土强度等级不宜低于C30。

5）、注浆水泥材料标号不得低于P32.5，压力型锚杆注浆水泥材料不得低于P42.5；注浆材料采用的拌合水宜采用饮用水，不得采用污水。采用水泥砂浆时，砂颗粒应小于2.0mm，水泥浆中氯化物含量不得超过水泥重量的0.1%；砂中云母、有机质、硫化物和硫酸盐等有害物质的总含量不得大于水泥总质量的1%。注浆宜反复补浆，直至浆体饱满无孔洞为止。

五、控制施工质量：

抗浮锚杆的安全性与施工质量有很大关系，施工时应加强管理。测量、成孔、清孔、锚杆加工及安装、防腐、注浆等环节应力求细致准确，避免疏漏及粗糙。

由于锚杆钢筋会穿过地下室底板外防水层，尤其当锚杆面状布置时容易造成地下室底板的渗漏，因此锚杆施工应注意防水措施。抗浮锚杆一般桩径在200mm以下，水平操作面小，实际工程中应集合工程特点和施工经验，找到切实可行的防水处理方法。

六、结论：

抗浮锚杆作为隐蔽工程难以观察、一旦出现问题，加固与维护非常困难，所需费用较高，社会影响较大。本文针对于抗浮锚杆在建筑基础工程中的应用，在桩型选择、承载力、耐久性等方面提出了应注意的问题，尽管如此，抗浮锚杆桩在建筑工程中运用有待进一步探讨研究，设计应持谨慎态度，应明确抗拔试验的具体要求，加强相关构造措施，以确保工程质量。

参考文献

1、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002， 中国建筑资讯网2002

2、《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005 ，中冶集团建筑研究总院2005

3、《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282-2012 ，中国建筑工业出版社 2012

4、《全国民用建筑工程设计技术措施》结构（地基与基础），中国建筑标准设计研究院 2009

5、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，中国建筑工业出版社 2011

6、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，中国建筑工业出版社 2008