高 峰，王連國

(1.山西大同大學 工學院，山西 大同 037003;2.中國礦業(yè)大學 理學院，深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室，江蘇 徐州 221008)

巖石錨桿基礎是以水泥砂漿或細石混凝土和錨筋注入巖石人工成孔內(nèi)，使錨桿與巖體膠結成整體承受上部結構傳來外力的基礎形式。巖石錨桿基礎主要承受拉拔力和剪應力，適用于直接建在基巖上的柱基，及承受拉力或水平力較大的建筑物的基礎設計［1-2］。

巖石錨桿基礎有因地制宜，節(jié)約建筑材料，減少巖層淺埋地區(qū)建筑物基槽或基坑開挖工程量，降低工程造價，抗拔力較大，建筑物穩(wěn)定性好、安全度高，減少基礎周圍巖石基面、林木植被破壞，利于水土保持和環(huán)境保護等優(yōu)點。但選用巖石錨桿基礎前提是充分考慮場地條件，查明巖層的完整性，才能合理選擇錨固參數(shù)，切實發(fā)揮其社會、經(jīng)濟和環(huán)保效益優(yōu)勢。

1 工程概況

華北地區(qū)某中學教學樓為3跨5層鋼筋混凝土框架結構，位于丘陵斜坡地形上，地基巖土層情況見表1。工程地質評價結果表明，場地地震烈度7度，無不良地質現(xiàn)象(斷層、滑坡、溶洞等)。

2 基礎型式選擇

教學樓基巖坡度約30%，北側中等風化頁巖出露地面。全部采用樁基、獨立基礎，勢必造成巖石地基承載能力的浪費，同時，巖石開挖工程量大。為加快施工進度，充分利用頁巖地基承載能力，降低工程造價，設計采用巖石錨桿基礎與鋼筋混凝土獨立基礎混合形式，基礎平面布置見圖1。

頁巖結構完整與否是巖石錨桿基礎設計的前提。為此利用TYGD10型巖層鉆孔電子窺視儀對頁巖結構進行觀測，以反映出窺視孔所穿過的巖層裂隙發(fā)育狀況。該儀器由探頭在鉆孔中接受圖像，通過接收儀直接觀察孔壁的情況。通過探頭將頂板鉆孔內(nèi)實測圖像由電纜線傳輸?shù)斤@示器，并可用記憶卡將圖像以視頻格式保存，然后將視頻圖像傳輸?shù)诫娔X上進行分析對比，可精確描述出巖層錯位、破裂變化情況，能比較直觀地反映巖層結構情況。

觀察孔打好后，用水沖洗鉆孔中浮渣，鉆孔中無滴水后，進行鉆孔觀察，結果如圖2所示。

圖1 教學樓基礎平面示意

圖2 鉆孔圖像

由圖2可見0～0.6 m深度范圍內(nèi)，頁巖裂隙發(fā)育，不適宜于做基礎持力層;1.6 m深度以下，巖層完整性較好。

3 巖石錨桿設計計算

3.1 基底尺寸估算

結構計算采用軟件PKPM，角柱由上部結構傳至基礎的最不利荷載標準組合值為:Fk=1 400 kN，Mxk=435 kN·m，Myk=420 kN·m?；A埋深取 H/12，即2.0 m。由《建筑地基基礎設計規(guī)范》［4］按式(1)估算基底面積為5.60 m2，考慮到偏心受壓增大10%，即6.16 m2。

式中，A為基礎底面積;Fk為上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載標準值;fa為修正后的地基承載力特征值;γ為基礎底面以上土與基礎的平均重度;h為基礎的埋置深度。

取基礎長度2.4 m，基礎寬度2.6 m，則基底面積為6.20 m2，滿足要求。

3.2 單錨拉拔力驗算

由巖石錨桿基礎的構造要求，初步布置9根錨桿，平面尺寸見圖3(a)。單根錨桿所承受的拉拔力N由式(2)計算得 -10 kN。

式中，Nti為荷載效應標準組合下，第i根錨桿所承受的拉拔力;Gk為基礎自重及上部土層自重;n為巖石錨桿的總根數(shù);Mxk、Myk為按荷載效應標準組合計算作用在基礎底面形心處的力矩值;xi、yi為第 i根錨桿分別至基礎底面形心的y、x軸線的距離。

巖石錨桿采用 φ25 mm HRB335鋼筋，孔徑85 mm，漿體與巖石間黏結強度特征值為0.35 MPa，則單根錨桿抗拔力為149.5 kPa，遠大于單錨最大拉拔力。實際布置9φ25 mm，有效錨固長度為2.0 m，巖石錨桿基礎構造詳見圖3(b)。

巖石錨桿基礎落入風化巖中不少于500 mm，頁巖表面的強風化巖應徹底清除，施工工藝流程見圖4。

巖石電鉆為金剛石鉆頭，對準已彈好的錨桿中心線，回轉鉆進，循環(huán)水冷卻，施工效率約1.5～2.5 m/h。孔口偏移不得大于5 mm，垂直度不允許超過10 mm，孔內(nèi)應清理干凈。

錨桿采用無銹熱軋帶肋鋼筋;桿體中部可增設定位器，確保桿體位于孔中心線上，錨桿桿體緩慢送至孔底設計深度?？淄鈼U體用φ16 mm圓鋼點焊固定，保證錨桿不移位。灌漿前對錨孔用自來水反復沖洗，將桿孔內(nèi)殘留石渣、粉末等雜物洗凈。

圖3 教學樓巖石錨桿基礎(單位:mm)

圖4 巖石錨桿施工工藝流程

錨桿孔用C30細石混凝土灌注，摻入1‰鋁粉，以提高漿體與巖體間的黏結強度。錨孔內(nèi)細石混凝土鉆心取樣(圖5)表明，施工質量良好。

圖5 細石混凝土鉆心取樣

4 結語

該巖石錨桿基礎工程成功借助于數(shù)字鉆孔成像技術，利用了中等風化巖石地基承載力，避免了土石方大開挖，減少了對自然環(huán)境破壞，為該類工程的綠色施工積累了寶貴經(jīng)驗。

［1］張平郎，秦博，楊藝.巖石錨桿基礎工程造價對比分析［J］.電力技術，2009，19(3):7-9.

［2］朱宏銳.高地應力下高強預應力錨桿快速施工技術［J］.鐵道建筑，2009(6):63-65.

［3］伊克良，徐華斌，胡佳興.全長黏結型巖石錨桿抗拔力檢測問題的探討［J］.有色金屬設計，2004，31(2):12-17.

［4］中華人民共和國建設部，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 50007—2002 建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［5］曾二賢，馮衡，任建法.輸電鐵塔巖石錨桿基礎錨固深度的理論計算及探討［J］.電力勘測設計，2010(2):60-62.