【关键词】嵌岩锚杆；大底盘地下车库；抗浮设计；应用实践
Applicationandpracticeofembeddedrockboltinundergroundgarageandlargechassisengineering
ChenJie1，MoYing-hui2，LiuQiang3
(NuclearIndustryNanjingConstructionGroupCo.,Ltd.,NanjingJiangsu210003)
【Abstract】Groundwatertableshallowerareasareinneedofconstructionofthebasementwhentheanti-floatingdesign.JiangsuProvince,SchoolofAdministration,throughthe
newcampusprojectundergroundgarageandlargechassisconstructionofanti-floatinganchortointroducetheanti-floatinganchorthedesign,production,construction
processes,qualitycontrol,constructiondifficultyandresponsemeasures.
【Keywords】Embeddedrockbolt;Largechassisundergroundgarage;Anti-floatingdesign;Applicationandpractice
1工程概况
江苏省行政学院新校区位于南京市鼓楼区虎踞北路与新模范马路交叉路口的东南处，该项目由文体会议中心（3层，±0.00标高为19.80m、占地面积2100m2）、学员宿舍（21层，±0.00标高为20.90m、占
地面积4600m2）及上述构筑物下设大地盘地下车库一层（埋深5m）组成，地下室占地面积（85×70m2+70×120m2）14350m2，场地整平后的标高17.40～21.40m。根据勘察报告该场地稳定地下水位埋深
0.10～2.20m（标高16.10～21.40m），近三年历史最高水位埋深0.10m。历史最高水位对大地盘地下车库浮托力影响较大，又因基岩上部土层厚度变化较大，故设计采用嵌岩锚杆基础解决抗浮问题。
2.工程地质与水文地质条件
2.1地形地貌。现地面标高13.00~23.50m，总体地形南高北低。该场地属Ⅱ级阶地及坳沟地貌单元。
2.2岩土层描述。拟建场地勘探区及深度范围内主要揭露以下岩土层，自上而下的顺序划分见表1
表1地层岩性及其物理力学指标岩土编号及名称层厚（m）层顶标高（m）颜色状态压缩性①1杂填土0.30~3.2013.00~23.50灰色,黄褐色稍湿,松散高①2素填土0.30~4.2013.00~21.30灰褐,灰黄色湿,松散高
①3塘泥0.80~2.6017.80~20.40灰色流塑高②1粉质粘土0.10~6.8010.40~20.70灰褐色可塑中等②2粉质粘土2.40~13.207.80~14.30灰色,灰褐色软~流塑中等偏高③1粉质粘土0.90~9.00-2.50~19.60黄褐色
可塑中等③2粉质粘土0.60~8.80-4.50~21.00黄褐色硬塑中等偏低③3含砾粉质粘土0.20~12.90-6.10~13.80黄褐色硬塑中等偏低④1全风化泥质粉砂岩0.50~2.203.70~12.10紫红色散体状低④2强风化泥质
粉砂岩0.60~7.10-15.00~12.80紫红色碎块状低④3中风化泥质粉砂岩5.00~6.80-15.60~9.80紫红色短柱状、长柱状低注：①3塘泥仅分布于场地的西北角。
2.3水文地质条件。拟建场地地下水类型为潜水，主要赋存于①层填土层。①层厚度变化较大，土质松散，富水性好，渗透性具有明显不均匀性；其它地层属弱透水层，渗透性较差。其动态变化主要受大
气降水的影响，以蒸发、径流的方式排泄。勘察期间测得稳定地下水位埋深0.10～2.20m（标高16.10～21.40m）。水位呈季节性变化，年变化幅度1.00m左右。根据区域水文地质资料，近三年历史最高
水位埋深0.10m。建议地下室抗浮水位按覆土后室外地坪设计标高以下0.10m考虑。
综上所述，根据设计要求锚杆长度范围内穿越表1中的④3层中风化基岩以上岩土层，进入主要受力层④3层。④3层中风化泥质粉砂岩，泥质结构，块状构造，裂隙较发育，岩芯较完整，呈短柱状、长柱
状、碎块状，岩石属软岩，局部夹薄层粉砂岩和含卵砾泥质粉砂岩。岩体基本质量等级属Ⅳ级。砂浆与岩石间的黏结强度特征值f取值为0.15MPa。由于该场地的历史最高水位埋深较浅，地下水对结构物
的付托力按40kN/m2考虑。
3.锚杆设计要求
本工程地下室抗拔采用嵌岩锚杆，共设计锚杆3600根（嵌岩锚杆与地下室上部构筑物的嵌岩桩重合桩位除外），锚杆孔120mm，钢筋228，砂浆采用M30水泥砂浆，锚杆孔深度：进入④3中风化泥质粉
砂岩不少于3.0m，预计锚固长度在9.00～15.50m间，实际长度视现场情况确定(见图1)。锚杆钢筋在锚孔中应有可靠的锚固措施，避免锚筋偏位。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第
8.6.3条公式可以算出，单根锚杆抗拔承载力特征值220KN。设计单根锚杆抗拔承载力特征值213kN。锚杆按正方形均匀布置，锚杆间距1.80m，按上述规范第8.6.2条公式验算，符合规范要求。
锚杆锚入基础底板的长度不小于40d（d-热轧带肋钢筋公称直径），灌浆前应将锚孔清理干净。锚固及水泥砂浆的制备应符合《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）对原材料要求。
施工前必须进行周密的《施工组织方案设计》，并上报业主、设计方、监理方同意后实施。并按《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J12-2005）附录V第V.0.1.5条（基本试验锚杆的数量不应少
于3根，且试验锚杆材料尺寸及施工工艺应与工程锚杆相同。）进行锚杆基本试验。
本工程锚杆基本试验数量5根，均满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）要求和设计要求。
图1图24.嵌岩锚杆施工工艺流程、方法及质量控制
嵌岩锚杆施工在二次注浆时，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大，为防止注浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，锚孔施工顺序应分期分批、先周围后中央的原则进行。每道工序要认真填写《锚杆流
程汇签表》相关内容。
4.1锚孔定位。为了锚杆孔孔位测放精确及成孔施工时保
证钻机的平整和孔的垂直度，由挖土机分片整平压实。由专职测量技术人员根据甲方移交的控制点，在施工场地外围布设测量控制点，经甲方、监理验收后固定，并加以围挡保护。再使用全站仪确定桩
位中心位置，并采用Φ14钢筋，长20cm，贯入土层，在钢筋上端系一红彩带，注明其桩号。
4.2钻机成孔成孔采用XY-150钻机。本工程可就地取材，利用基岩上部的黏性土自然造浆，采用合金钻进，全断面取芯。上部的填土采用内径146的开孔管开孔，钻过填土层后，下内径146的套管护壁
。然后变径换120（在110合金钻头的外侧加焊六角合金，外径达到120）合金钻头。采用测斜仪控制钻孔的垂直度，各项指标控制在：锚孔位置偏差≤20mm，垂直度偏差≤0.5％，长度偏差≤1％，
孔径≥120mm。在钻入基岩过程中，由勘察单位技术人员现场判定其风化程度，确保进入④3中风化泥质粉砂岩不少于3.05m。各项指标经现场工程技术人员验收都能满足要求后，并准确丈量最后一次钻具
及机上余尺，确定钻孔深度，将此钻孔施工情况填入《锚杆流程汇签表》交给锚杆制作安装组。吊放锚固前，继续利用泥浆清孔。吊放时用高压风清孔，再下放锚杆。
图34.3锚杆、注浆管的制作与安装
4.3.1锚杆、注浆管的制作。锚固钢筋采用228热轧带肋钢筋，每间隔2m处并排焊接，焊接长度不应小于5d，锚固长度依据《锚杆流程汇签表》制作，若分段制作时，其每段长度以6～9m为宜，钢筋必须
顺直，弯曲部分予以调直；选择合适的焊接电流，防止电流过大而烧伤钢筋，影响焊接质量；根据锚固的总长度确定对中定位钢筋支撑环的只数，一般每间隔3米设置对中定位钢筋支撑环一只，避开段间
搭接处，支撑环采用4mm钢筋条制作，外径115mm，上下两环由三根4mm长10cm的钢筋条连接，该环两端采用三根4mm长15cm的钢筋条与热轧带肋钢筋连接。并在锚杆顶部接焊吊耳钢筋，吊耳钢筋采
用8mm，长度根据现地面标高及锚杆锚入基础底板长度不小于40d的设计标高确定，以控制锚杆底端标高（即锚杆底部距孔底50mm）如图2。在锚固制作时，同时也截取大于孔深1m、20mm、壁厚3mm
PVC管作为二次注浆管。二次注浆管的花管段与锚固钢筋同长，眼孔直径6mm，每20cm两眼，交叉布置，作为注浆喷头。为了防止眼孔被浇灌的混凝土堵塞，用图钉将眼孔堵严，外面套上同直径的自行
车内胎，这样就形成了一个简单的单向阀。第一次注浆管采用1寸镀锌管，管长分1m、2m、3m、4m不等，两端为外丝，两根镀锌管间用内丝接箍连接。根据锚孔深度进行配制长度，底端口采用自行车内胎
包住，铁丝捆扎，确保无泥浆进入。
4.3.2锚杆的安装。锚杆运输采用人工抬或小车推，做到轻抬慢放，以防弯曲变形。
采用钻机上的卷扬机吊装下放，在锚固下放的同时，每间隔2m采用10#铁丝将第二次注浆花管捆扎在锚固钢筋上。锚固钢筋搭接处，搭接处按《钢筋焊接及验收规范》执行。为了避免第一次注浆管被对中
定位钢筋支撑环阻挡，也同锚固一同下放，在下放第一次注浆管时，丝扣间要采用生胶带缠绕，防止漏浆，并采取安全可靠的措施，防止坠落至孔底。
4.4水泥砂浆的配制及注浆。
4.4.1第一次注浆。第一次注浆采用水泥砂浆M30，其配制技术参数为：普硅42.5级水泥；中~细砂，粒径<2mm，含泥量<3%，有机质<1%；早强剂水泥用量的<2%；配比为水泥：砂：水=1：0.3：0.4。为确
保工期和锚杆质量，在水泥砂浆中添加0.2%水泥重量的木质素黄酸钙，以缩短凝固期，提高砂浆强度。
将第一次注浆管（镀锌管）下放距离孔底约50mm后，再将第一次注浆管（镀锌管）孔口端嵌入从注浆泵引过来的高压软管，采用管扣固定。采用普通砂浆搅拌机拌制水泥砂浆，泵压输送方式输送，注浆
泵压力控制在0.3~0.5MPa内，边注边匀速缓慢提升镀锌管，浆液在压力作用下会慢慢从镀锌管孔口压出，待钻孔孔口有浆液要溢出时，拔出镀锌管。为了保证施工质量和施工进度，必须保证泵送连续，
中途不能中断。在注浆过程中按规定留置水泥砂浆试块。
4.4.2第二次注浆。第一次注浆完毕4小时后利用预先下放在锚孔内的20PVC管进行第二次压浆，浆液为纯水泥浆。水灰比不宜过大或过小，过大会造成注浆困难，过小水泥浆在压力的作用下会形成离
析，根据设计要求注浆用水泥材料选用32.5级普通硅酸盐水泥，同时要具备三证（出厂证、合格证、化验报告）。本工程水灰比控制在0.5～0.55间，搅拌时间不少于2min，搅拌好的水泥浆用不大于3mm
×3mm的滤网继续过滤。将从注浆泵引过来的高压软管通过内短管与20PVC注浆管孔口端连接，并采用焊接在一起的两管扣固定之后，开始压浆，注浆泵压力控制在1.5~2MPa内，压浆时确保慢速、低压
、低流量，使水泥浆自然滲入软弱区及缝隙中。要安排专人观察压力表读数的变化，若大于2MPa时、孔口有浆液溢出时、侧壁冒浆时、临近地表有冒浆时可停止压浆。
4.5封锚。第二次注浆结束后，应将带有桩号的红彩带系于吊耳上，便于核查，避免遗漏锚杆。
5.施工中可能出现的问题及应对措施
5.1岩石硬度高，难以钻进。在钻孔施工时发现局部地段基岩为含卵砾泥质粉砂岩，硬度高，岩体完整，合金钻头或金刚石钻头都难以钻进，对于这一问题，我们采用了复合片钻头（是金刚石、合金合制
而成的）解决了岩石硬度高难钻的难题，取得了较好的效果。
5.2沉渣处理方法。待钻孔结束后，逐个检查其沉渣厚度，如果厚度超过5cm，待下放锚固前采取压风管直接插至孔底，将其吹出。
5.3孔内异物。由于施工不慎或意外情况，一些小铁件、小五金工具之类异物落入锚孔及钻头上的合金崩断，都反映孔内有异物。此时应用钻机慢钻、慢慢升降钻具套取异物进入岩芯管内后，继续钻进，
提钻后带出异物到孔外。
5.4锚孔孔壁坍塌、漏浆的处理。若在锚孔成孔钻进过程中，因强风化基岩呈散体状孔壁易坍塌、中风化基岩局部裂隙发育有漏浆现象，孔底沉渣无法清理干净，造成锚固无法下放到位，采取孔内灌注一
定方量的水泥净浆封固孔壁坍塌段或裂隙发育段，待孔内水泥净浆与坍塌地层达到一定的黏结强度后进行锚孔二次成孔钻进。
5.5注浆管堵塞。在压浆时，若压力大于2MPa以上注浆量很少，则说明注浆孔堵塞（本工程未发生）。若有发生此情况的锚杆，检测时选取该锚杆进行抗拔试验，若不能满足抗拔设计要求，则需距该锚杆
20cm处补一锚杆。
5.6出现冒浆。注浆时，若从本桩侧壁冒浆且注浆量较少，可将该注浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新注浆。
6.检测结果
除做好施工过程质量控制外，工程完工后，监测单位根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录M-第M.0.1条（在同一场地同一岩层的锚杆，试验数不得少于总锚杆的5％，且不得少于6根。）
进行随机抽取了180根锚杆做抗拔试验，检测工作分8级逐级加载，每级荷载施加完毕后，立即测读位移量。以后每间隔5min测读一次。连续4次测读出的锚杆拔升值均小于0.01mm时，认为在该级荷载下的
位移已达到稳定状态，可继续施加下一级上拔荷载。设计极限抗拔力为426KN，要求最终加载值为440kN时不破坏即可停止加载。
检测结果表明，180根锚杆在设计极限抗拔力为426KN，最终加载值为440KN时，最终累计上拔量为1.62～23.58mm，在最大试验荷载作用下均未达到以下加载条件的三个破坏标准。
(1)锚杆拔升量持续增长,且在1小时时间范围内未出现稳定的迹象；
(2)新增加的上拔力无法施加，或者施加后无法使上拔力保持稳定；
(3)锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。
因此试验的180根锚杆极限抗拔力取最大试验荷载440KN，满足设计要求。
7.结语
通过抗浮岩石锚杆在江苏省行政学院新校区工程中大底盘地下车库抗浮锚杆施工工程的施工实践，发现了施工过程中的问题，并及时解决，总结了经验，值得在同类工程中借鉴应用。
［文章编号］1006-7619（2009）11-27-189
［作者简介］陈杰（1964-），男，汉族，山东济南人，核工业南京建设集团有限公司工程师，项目经理，水文地质与工程地质专业，从事岩土工程勘察、桩基施工的管理工作。