土层锚杆在污水处理厂A/O池抗浮中的应用

摘要 结合黄石汪仁污水处理厂工程A/O池埋设较深、抗浮不满足要求的问题，采用土层锚杆进行抗浮设计，结果证明该方案经济、合理、可靠，施工方便，可供类似工程设计参考。

关键词 锚杆；污水处理厂；水池；抗浮

中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）111-0198-02

1工程概况

黄石汪仁污水处理厂位于黄石市黄金山开发区汪仁镇陈家堰西侧，设计近期规模6万m3/d，厂区设计地面标高黄海高程22.00m，根据工程地质勘察报告，抗浮设计地下水位取黄海高程21.30m。A/O池埋设深度4.35m，根据计算其抗浮系数不满足《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002第5.2.4条的规定。若抗浮不满足规程要求，当地下水位达到抗浮设计水位时，水池放空检修过程中将被地下水托浮而起，各种连接管线及设备很容易遭受破坏。因此需采取可靠的措施，避免水池浮起，即抗浮系数满足ks > 1.05的要求。

2抗浮设计方案

在污水处理厂工程中，抗浮设计方法一般有以下几种：

2.1增大结构自重

增加底板厚度、池内放置填料等方法可以增大构筑物自身配重，使自重始终大于地下水产生的浮托力，确保水池不上浮。此种方法的优点是设计与施工比较简单；缺点是当构筑物需要抵抗很大浮力时，增加结构自重或填料等材料用量很大，投资费用偏大。

2.2 采用锚桩或岩土锚杆

基础底板以下设置锚桩或岩土锚杆，将构筑物底板与地基土连在一起，当构筑物承受地下水产生的上浮力作用时，依靠锚桩或锚杆与土层的摩擦力来克服浮托力，使水池不被浮起。这种方法的优点是施工费用适宜，日常使用管理方便；缺点是施工有一定难度，与地质情况、设备水平、施工水平有关。

2.3 设置降水盲沟

在水池周边设置盲沟，构筑物投入运行使用后，地下水由盲沟不断流入集水坑处，在集水坑处用水泵将水提升排走，使地下水位降低到设计抗浮水位以下一定高度，确保水池不被浮起。这种方法有点是施工方便，降水效果明显；缺点是土质或降水效果不好时，难以形成规则沟槽，日后管理和使用也有一定困难。

由于本工程A/O池埋设较深，经过技术经济对比后采用锚杆抗浮方案。

3 锚杆计算及构造

根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，相应于作用标准组合时，锚杆基础中单根锚杆所承受的拔力为：

单根锚杆抗拔承载力特征值为，则需满足。应满足下式规定：

根据工程地质勘察报告，场地各岩土层工程特征分析评价如下：

①耕土层：土质松散不均，力学性质差异大，层厚薄且分布于地表。②粉质粘土：土质较均匀，软塑，强度低，fak=100kPa，属高压缩性土，场地内局部零星分布。③粘土：土质较均匀，硬塑，有一定强度，fak=200kPa，属中等压缩性土。本层土遇水易软化，干时坚硬。④-1强风化泥质砂岩：强度较高，fa=300kPa。④-2中风化泥质砂岩：强度很高，fa=1000kP。

土与锚杆浆体的极限摩阻力：②粉质粘土15kPa；③粘土28kPa；④-1强风化泥质砂岩50kPa；④-2中风化泥质砂岩130kPa。根据计算结果，要求单根锚杆的抗拔承载力，间距2.5m，长度4.0m，

锚杆杆体钢筋采用牌号HRB400热轧钢筋，直径28mm；注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥与过筛中砂，水胶比为0.38～0.45，要求注浆固结体28天龄期的无侧限抗压强度应≥30MPa，锚杆杆体钢筋锚入底板的长度不应小于40d。锚杆按全粘结型永久性锚杆设计，施工前必须先进行锚杆基本试验（如锚杆抗拔承载力）；达不到设计要求时，则应加长锚杆长度，并重新做基本试验使其达到设计要求。锚杆大样如下图所示。

4施工工艺

锚杆施工工艺流程如下：测量布点钻孔放置主筋注浆养护抗拔试验。施工要点如下：

1）锚杆位置测量布点

锚杆施工一般在垫层混凝土浇筑完毕后进行，垫层混凝土具有一定强度后由测量人员及技术员根据图纸逐一定位、记录。

2）钻杆成孔

钻孔前，凿掉空位处的垫层混凝土，然后立起钻架，是钻头对准孔位成孔。

3）放置钢筋

为保证锚杆钢筋下入锚杆孔后位置居中，主筋上每隔2m设置一组导向支架，该导向支架采用直径8mm钢筋弯成[形，然后将其电焊在主筋上，沿主筋截面每120°焊一个，每隔截面焊3个。

4）注浆管及排气管设置

在主筋放入钻孔内之前，需随主筋绑扎注浆管，注浆管采用直径20mm硬塑料管。为防止在注浆压力作用下管身爆裂，注浆管壁厚应大于3.5mm，注浆管上端长出主筋顶部400mm，以方便注浆；下端短于主筋400mm，防止塑料管钻入锚杆孔底土层而使浆液无法流出。在主筋上部3.5m范围内设置排气管，防止注浆时浆液内产生的气排放不及时而造成浆液假满现象，排气管采用直径20mm、壁厚2.5mm硬塑料管。

5）主筋入位

主筋在放入钻孔内之前，先向孔内投入一定数量的豆石，使主筋就位后其底部与孔底之间有200mm左右的距离，确保锚杆有效长度。

6）锚杆抗拔试验

锚杆抗拔试验在注浆工作完成28天后进行。试验时，用穿心千斤顶逐级对锚杆施加抗拔力至1.5倍设计荷载，加载值及加载精度用高精度传感器和精密压力表共同控制，由百分表测得位移。

5验收

锚杆施工质量及验收应满足《岩土锚杆（索）技术规程》CECS 22：2005中第8章的规定，并应重点注意以下事项：

1）锚杆抗拔试验必须与工程锚杆施工条件相同，且试验数量不少于3根，验收锚杆数量不少于总根数的5%，且不少于3根；

2）永久性锚杆的最大试验荷载不小于锚杆轴线拉力设计值的1.5倍。

6 结论

本工程通过实践证明，地下水池埋设较深时，采用土层锚杆抗浮措施是经济合理的方案，且施工简便，可取的良好的技术与经济效果。

参考文献

[1]给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程CECS 138：2002，北京：中国计划出版社，2002.

[3]建筑地基基础设计规范GB50007-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011.

[4]岩土锚杆（索）技术规程CECS 22：2005.北京：中国计划出版社，2007.