抗浮锚杆作用 [土层抗浮锚杆在阳光新天地工程设计中的应用]

时间：2019-04-01 03:23:19　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】结合工程实例，讨论土层锚杆在工程抗浮中的应用及相关设计过程。　　【关键词】土层抗浮锚杆；设计及构造　　【 pick to 】 combined with the engineering practice, the soil anchor in engineering anti-uplift discuss the application and relevant design process.
　　【 key words 】 soil fe asibility; Design and construction
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　
　　随着城市建设的发展，地下空间得到越来越充分的利用。当地下室埋深大，地下水位高，而建筑自重相对轻的时候，就会存在水的浮托力大于建筑的自重，而使建筑整体上浮情况，也有可能出现地下室底板被水压力涌突破坏的情况。以往的抗浮方法主要以压重法为主，近年来抗浮桩的应用也越来越多，但抗浮桩的裂缝控制及耐久性设计、抗浮桩与基础的变形协调等问题并没有得到应有的重视。本文通过阳光新天地工程的抗浮设计，提供其土层抗浮锚杆的应用经验，供同类工程参考
　　（一）工程概况
　　阳光新天地位于德州市中心地段，根据山东省鲁北地质工程勘察院提供的岩土工程勘察报告，地下水位相对较高。本工程地下二层为地下车库，地下一层至地上六层为大型商场，七层至二十五层为非住宅类居住建筑，地下室范围较主楼（包括裙楼）大三到四跨。由于有两层地下室，地下水位相对较高，在纯地下室部分地下水的浮力大于建筑自重，为了增加基础的抗浮能力，拟用抗浮锚杆，在满足抗浮的同时也起到了减少底板配筋和厚度的作用。
　　
　　（二）工程地质条件
　　基坑深约11.5m，室外地面以下地层依次为：1、素填土层，结构较松散，基本挖除；2、粉质粘土层，软~可塑，厚度0.70～4.10m；3、粘土层，可塑，层厚0.90～3.50m；4、粉土层，中密~密实，厚度2.00～5.00m；5、粘土层，可塑~硬塑，厚度0.70～2.80m；6、粉土层，中密~密实，厚度0.80～3.90m；7、粘土层，可塑，厚度0.50～2.40m；8、粉土层，中密~密实，厚度0.40～3.10m；9、粉质粘土层，可塑，厚度0.50～1.90m；10、粉土层，中密~密实，厚度0.70～3.60m；11、粘土层，软~可塑，厚度0.60～5.00m；12、粉土层，密实，厚度1.40～4.80m；13、粉砂层，密实，厚度10.80～13.80m；
　　场地地下水类型为第四季孔隙潜水，水位埋深 2.80～3.50m，水位随季节变化，年变幅1.0~1.5m，抗浮设计水位取-0.80m。
　　（三）地基基础设计
　　主楼与裙房及外扩地下室之间考虑建筑使用要求，不设置沉降缝，结构设计中采用沉降后浇带，待主体封顶且沉降稳定后再封闭后浇带。
　　由于主楼及裙房基底压力较大，将引起地基的压缩变形，而外扩地下室的基底压力小于地下水的浮力，则会引起建筑物的上浮变形。同一建筑的两种相反方向的变形，势必造成不均匀沉降。设计中如何解决不均匀沉降，是地基及基础设计的关键。
　　抗浮设计中对压载抗浮、桩基抗浮和土层锚杆抗浮三种方案进行了比较。由于基坑较深，水浮力大，当采用压载抗浮时，势必增大基础埋深，且效果不明显，同时增加了基坑支护的难度。采用桩基抗浮虽然能够满足设计要求，但需设置基础梁，且底板配筋较大，从经济方面比较，土层锚杆的造价远远低于桩基，受力均匀，在地基承载力满足的前提下，土层锚杆仅用于平衡水浮力。
　　根据地基规范及统计资料，对于砂土，主楼封顶时已完成最终沉降量的 80%以上，所以，后浇带合拢时，剩余沉降量已经很小，沉降计算满足相关规范要求。
　　（四）土层锚杆的加固机理
　　土层锚杆是一种新型的受拉构件，它把来自外部的荷载，通过拉杆的拉结作用传递到锚固体，再由锚固体将荷载分散到周围稳定土体中去。它一端与结构物或挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的抗拔水浮力。当它垂直于地面方向，通过锚固体对其周围土的摩擦力，将锚杆所受的抗拔力传递到周围稳定土体中去，便起到土层锚杆的抗浮作用。
　　（五）抗浮锚杆设计与计算
　　 1、抗浮锚杆布置方案：由于非主楼地下室部份的自重已不能完全平衡水浮力，因此采用抗浮锚杆均匀布置于抗浮底板的中部较为合理，抗浮锚杆呈矩形网格状布置，承担所有净浮力。网格间距经计算确定，并按永久性锚杆考虑。
　　 2、荷载计算：需要考虑的不利荷载为水压力，有利荷载包括结构自重及覆土重
　　抗浮水头：H=11.5-0.8=10.7（m）
　　每平米底板水压力标准值：PWk=10×10.7＝107kN／m2
　　底板及填土自重标准值：Gk=25×0.6＋19×0.9＝32.1kN／m2
　　 3、锚杆计算
　　单根锚杆按承受一个网格内平面荷载考虑，根据柱网尺寸，取锚杆间距2.1~2.6m，经计算锚杆轴向拉力设计值不大于200kN
　　 4、锚杆构造及施工
　　经计算，锚杆间距取2.2~2.6m不等，锚杆锚固体直径220mm，钢筋取2根直径25mm的HRB400级钢筋每孔，锚杆长度为9.5m。
　　施工前应检查原材料和施工设备的主要技术性能是否符合设计要求。
　　（1）钻孔成孔：锚杆钻孔不得扰动周围地层；锚杆水平、垂直方向的孔距误差不应大于100mm，钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2%；钻孔深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的500mm
　　（2）清孔：钻进至设计标高时，应进行清孔，要求沉渣厚度小于200mm
　　（3）锚杆制作及安放：应保证钢筋锚杆杆体的加工质量；杆体安放时，插入孔内的深度不应小于锚杆长度的95%，杆体安放后，不得随意敲击，不得悬挂重物
　　（4）注浆：注浆管的出浆口应插入距孔底300-500mm处，浆液应自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水排气；注浆设备应有足够的浆液生产能力和所需的额定压力，采用的注浆管应能在1小时内完成单根锚杆的连续注浆，注浆后不得随意敲击杆体；注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完，严防石块、杂物混入浆液
　　 5、试验与验收
　　（1）水泥结石体强度检验用的试块每30根锚杆不应少于一组，每组不应少于6个试块
　　（2）锚杆施工前应进行极限抗拔试验，试验锚杆的地层条件、杆体材料、锚杆参数及施工工艺应与工程锚杆相同，数量不应少于3根，做破坏性试验，位置现场确定，试验锚杆处的水位控制应尽量符合实际工况
　　锚杆极限抗拔试验应采用分级循环加荷，锚杆极限承载力应取破坏荷载的前一级荷载
　　（3）锚杆应进行蠕变试验，数量不少于3根
　　（4）验收试验：验收试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的5%，且不得少于3根，最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值得1.5倍，验收试验应分级加荷
　　（六）结束语
　　 1、土层锚杆荷载水平较低，布置非常灵活，造价低，施工快捷，施工机械及设备的作业空间不大，是一种很好的抗浮措施，同时数量较多，锚固效率高，有利于底板均匀受力，减小底板厚度及配筋。
　　 2、土层抗剪强度，灌浆压力，锚杆形式都直接影响锚杆的抗拔力，施工前应做试桩，以验证设计所估算的锚固长度是否安全，并可检验所采用的土质参数是否合理。
　　 3、锚固于砂质土、硬粘土层并要求较高承载力的锚杆，可采用端部扩大头型锚固体；锚固于淤泥质土层并要求较高承载能力的锚杆，可采用连续球体型锚固体。在一次注浆完成后，水泥结合体强度达到 5MPa 后，进行二次高压注浆，可更好地提高锚杆的抗拔能力。
　　
　　参考文献
　　 [ 1 ]建筑地基基础设计规范 (G B50007 - 2002)
　　 [ 2 ]建筑边坡工程技术规范 (G B50330 - 2002)
　　 [ 3 ] :锚杆喷射混凝土支护技术规范 (50086 - 2001)
　　 [ 4 ] :土层锚杆设计与施工规范 (CECS22: 90)
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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