抗浮锚杆设计抗浮锚杆设计.doc

香年广场地下室抗浮锚杆设计
目 录
1.抗浮锚杆设计 ２
1.1工程概况 ２
1.2设计单位提供的技术要求 ２
1.3设计依据 ２
1.4地层及水文地质条件 ３
1.4.1地层 ３
1.4.2地下水 ５
1.5抗浮锚杆间距及布置方法 ６
1.6锚杆直径与长度 ６
2 抗浮锚杆检测 ９
3 抗浮锚杆施工要求 ９
3.1 施工方法与特点 ９
3.2 施工工艺流程 １０
3.3 操作过程及技术要求 １０

1.抗浮锚杆设计
1.1工程概况
成都九蓉房地产开发有限公司拟建香年广场项目场地位于成都市区南部规划新区天府大道西侧，场地标高484.66～485.99m，高差1.33m，地形较平坦。场地地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地。
拟建物由四川省建筑设计院设计，拟建物情况见表1.1。
拟建建筑情况一览表 表1.1
建筑物名 称
结构
类型
层数及
高 度
地下室情 况
基础砌置
深度（m）
估计基础
形式
单位
荷载
对差异沉降敏感程度
1＃
剪力墙
36F
106.3m
-3F
约-17.0
筏板
600kpa
敏感
2＃
框架
核心筒
47F
176.45m
-3F
约-17.0
筏板
800kpa
敏感
3＃
框剪
47F
176.45m
-3F
约-17.0
筏板
800kpa
敏感
1.2设计单位提供的技术要求
根据四川省建筑设计院香年广场基础平面布置图（图号：2009105-04-S-C-003-00），地下室抗浮板区域内设置抗浮锚杆间距2m×2m,单根锚杆抗拔承载力标准值270kN,抗浮锚杆与基础连接处的防水措施由建筑设计单位考虑。
1.3设计依据
本方案的编制根据以下规范：
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《香年广场基础平面布置图》（四川省建筑设计院2010.03.2）
《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）
《花样年·香年广场详细勘察阶段岩土工程勘察报告书》2009-351（四川省川建勘察设计院）
1.4地层及水文地质条件
1.4.1地层
场地地基土主要由第四系人工填土（Q4ml）、第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）成因的粘性土、粉土、砂及卵石组成，下伏白垩纪灌口组泥岩（K2g）。现将地层从上到下分别描述如下：
（1）人工填土
a 杂填土：杂色，松散，稍湿。主要由回填建渣组成，夹少量粘性土及植物根茎。该层场地大部分地段分布，层厚0.5～2.8m。
b 素填土：褐灰色、黑灰色，松散～稍密,稍湿。以粘性土、粉土为主,含20%左右的植物根茎及少量建筑垃圾。该层场地大部分地段分布,层厚0.5～2.5m。
（2）粉质粘土
褐黄色，硬塑～坚硬。含氧化铁、铁锰质及铁锰质结核。局部夹薄层粘土或粉土，该层场地局部缺失,层厚0.8～5.0m。
（3）粉土：
褐黄色，中密～密实，湿～很湿。含氧化铁、铁锰质结核及云母碎屑，局部夹薄层粘性土，下部渐变成粉砂、细砂。该层场地局部缺失，层厚0.5～3.7m。
（4） 细砂：
褐黄色，褐灰色，松散，稍湿～饱和。以长石、石英为主，含少量云母片，局部含少量卵石、圆砾及细粒土。主要以尖灭状分布于卵石层顶板之上。该层场地部分地段分布,层厚0.3～1.5m。
（5） 中砂：
褐黄色，褐灰色，松散，稍湿～饱和。以长石、石英为主，含少量云母片，局部含少量卵石、圆砾及细粒土。主要以透镜体状分布于卵石层中。该层场地部分地段分布,层厚0.3～2.0m。
（6） 卵石：
褐灰、褐黄色、青灰色，稍湿～饱和，卵石粒径一般3～7cm，大者可达20cm以上，成分以花岗岩、石英砂岩为主，微～强风化，磨圆度较好，多呈亚圆形，充填砂土、圆砾及少量细粒土。卵石顶板埋深为4.0～7.2m，标高478.32～480.92m，高差2.6m，局部有一定起伏。该层可分为松散、稍密、中密、密实四个亚层（详见《工程地质剖面图》）。
松散卵石：粒径大于20mm，含量50％～55％，该层在场地大部分地段分布。
稍密卵石：大于20mm的颗粒含量为55～60%，粒径一般30～80mm，最大粒径大于120mm，该层在场地大部分地段分布。
中密卵石：大于20mm的颗粒含量为60～70%，粒径一般40～100mm，最大粒径大于150mm，该层在场地大部分地段分布。
密实卵石：大于20mm的颗粒含量为70%以上，粒径一般40～120mm，最大粒径大于150mm，该层在场地大部分地段分布。
（7）泥岩
紫红色，泥质结构，块状构造，泥质胶结，按风化程度可分为强风化、中等风化。
a、强风化泥岩：风化裂隙很发育，岩芯呈碎块状、土状，该层在场地局部地段分布。厚度0.3～3.0m左右。
b、中等风化泥岩：岩芯呈柱状，裂隙不发育，较完整。其顶板埋深9.9～14.5m，标高470.82～474.76m，本次最大揭露厚度为24.5m。根据钻探结果显示，在中等风化泥岩下部，标高约450.53～453.61m附近，分布薄层石膏，厚度约1cm。
1.4.2地下水
场地地下水为第四纪孔隙潜水和基岩裂隙水，砂卵石层为孔隙潜水含水层，勘察期间为枯水期，且受附近场地施工降水影响，场地潜水稳定水位在-7.50～-8.50m之间，高程476.28m～478.02m。
场地地下水受岷江水系及大气降水补给，且有随季节变化的特点，年变化幅度为2.0m左右，根据本区域地质水文资料，在正常情况下，场地年最高潜水位为-4.0m，标高在481.00m左右。
场地环境类别为Ⅱ类，强透水层。另据场地的区域水文地质资料，该场地卵石层渗透系数K值为15m/d左右。
基岩裂隙水：分布在泥岩中，且具承压性。
场地地下水和地下土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。需特别说明的是：场地在中等风化泥岩下部，标高约450.53～453.61m附近，分布薄层石膏岩，厚度约1cm，其可溶岩盐含量较大，因此，当地下水与该层接触时，易溶盐发生溶解，富含硫酸盐，对混凝土具腐蚀性。
本工程采取抗浮锚杆进行抗浮，据详勘资料，本抗浮设计设计参数见表1.4，本场地抗浮设防水位标高为481.00m。
土体与锚固体粘结强度特征值 表1.4
土层
粉质
粘土
粉
土
细
砂
中
砂
松散
卵石
稍密
卵石
中密
卵石
密实
卵石
强
风化
泥岩
中等
风化
泥岩
frb(kPa)
30
25
30
40
70
80
110
130
35
160
1.5抗浮锚杆间距及布置方法
建筑设计要求单根锚杆抗拔承载力标准值≥270KN，抗浮锚杆按2000×2000mm正方形布设，为避免薄层石膏岩对混凝土的腐蚀性，抗浮锚杆底标高不能超过455.00m。
1.6锚杆直径与长度
1.6.1锚杆钢筋截面积计算：
采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）中7.2.1-2及7.2.2式
① Na=γQ Nak
②
Nak—— 锚杆轴向拉力标准值（kN）
γQ—— 荷载分项系数，取1.3
Na —— 锚杆轴向拉力设计值，取1.3×270=351（kN）；
As —— 配置钢筋有效截面面积（m2）；
ξ2 —— 锚筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69；
γ0—— 工程重要性系数，取1.0；
fy —— 锚筋抗拉设计强度值；采用HRB400螺纹钢筋取360N/mm2；
As≥1.0×351×103/0.69×360=1413mm2
取325钢筋（A=1471 mm2 ≥1413mm2，满足设计要求）
1.6.2 锚固体长度确定
采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）中7.2.3式。
la≥
la —— 锚固段长度（m）；
D —— 锚固体直径，取150mm；
frb —— 土体与锚固体粘结强度特征值(kPa)，中等风化泥岩取值为160kPa；
ξ1 —— 锚固体与地层粘结工作条件系数，对永久性锚杆取1.00。
根据四川省建筑设计院提供的《基础平面布置图》，单根锚杆的抗拔承载力标准值Nak为270KN。
la =270KN/1.0×3.14×0.15m×160Kpa=3.6m
la取4.7m≥3.6m
1.6.3 杆钢筋与锚固砂浆长度计算：
la≥
式中 ιa——锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度（m）；
d——锚杆钢筋直径（m）；
n——钢筋（钢绞线）根数（根）；
ro——边坡工程重要性系数，取1.0；
f b——钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），采用3根钢筋点焊成束，粘结强度乘0.7折减系数，取值2400×0.7 kPa
εз ——钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，对永久性锚杆取0.60，对临时性锚杆取0.72.
经计算
la =1.0×351/0.60×3×3.14×0.025×2400×0.7
=1.48m
la取4.7m≥1.48m
1.6.4抗浮锚杆承载力特征值按下式估算
Fa=∑qsiUiLi
=160kpa×3.14×0.15m×4.7m=354kN＞351kN
满足设计要求。
根据以上计算，考虑到锚杆顶部0.3m压浆效果略差，上部0.3m不计锚固力，因此，确定锚杆长度为5.0m；锚杆底部标高464.60～465.95m，高于455.00m，可避免避免薄层石膏岩对混凝土的腐蚀性。钢筋长度6.0m，预留1.0m锚固于抗浮板及基础内，满足钢筋锚入抗浮板及基础不小于35d。
因此在上述条件下，共布置抗浮锚杆2300根，总进尺共计11500米。锚杆长5.0m，孔内置325钢筋（HRB335钢筋），钢筋长度6m，预留1m与建筑基础连接，M30水泥砂浆注浆，可提供351KN的容许抗拔力。
正式施工前，应在场地先施工3根基本试验锚杆（位置详见《香年广场地下室抗浮锚杆平面布置图》），通过试验确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺，锚杆基本试验的地质条件、锚杆材料和施工工艺等应与工程锚杆一致。为使锚固体与地层间首先破坏，基本试验锚杆配筋为425。
根据现场试验结果可对本设计作适当调整。
另锚杆的止水施工由土建单位施工完成。
2 抗浮锚杆检测
按《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）附录G进行抗浮锚杆抗拔载荷试验，试验点位置由业主、设计、施工、监理及地勘单位共同确定。抗拔试验可在锚杆锚固段浆体强度达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。抗拔试验数量不少于锚杆总数的5%,即不少于115根，本工程共布置验收试验锚杆118根。
3 抗浮锚杆施工要求
3.1 施工方法与特点
采用MGJ-50等专业锚杆钻机，以高压风驱动偏心潜孔锤钻进成孔至设计深度，终孔后在孔中置入钢筋作为抗拉杆件，然后在孔内填入细石并压浆固结，形成抗浮锚杆，杆身水泥砂浆与土层间的摩阻力抵抗水对建筑物产生的浮力。根据拟建场地的地质条件，5.0m长的锚杆全部锚入中等风化泥岩内，杆体直径150mm；钻孔完成后，将制作好的钢筋下入孔中，回填砾石，最后经压浆固结，形成直径约为150mm的抗浮锚杆。
3.2 施工工艺流程
基坑开挖至基底垫层顶标高（见《抗浮锚杆平面布置图》红色线范围为469.70m，其余地段为471.05m）→测量放孔→MJG-50液压锚杆钻机成孔至设计深度→清孔提钻→下钢筋束→填入砾石→自下而上压力注浆并反复补浆，直至孔口满溢成桩→抗拔试验→捡底0.1m→基础垫层、防水、钢筋制安及砼浇注（土建单位完成）
3.3 操作过程及技术要求
（1）测量放孔：基坑开挖至基底垫层下，实地测放锚杆位置。
（2）成孔：采用MGJ-50型锚杆钻机钻进。成孔时孔位准确，钻孔垂直，孔深符合技术要求。
（3）下钢筋束及回填砾：在钻孔完成且清洗后，将制作好的钢筋束下入孔中，要求下入设计深度，误差不超过10cm，上部预留1m长度，然后回填砾石（粒径0.5-2.0cm）。
（4）压力灌浆：压力灌浆浆液水灰比0.5-1：1，采用PO42.5R水泥，灌浆压力0.5-1.0Mpa,孔口溢浆后缓慢担升灌浆管，并反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞。
（5）抗拔试验：由建设方委托有资质的第三方单位进行。
(6) 抗浮锚杆钢筋连接采用闪光对焊或采用机械连接，要求接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值。
（7）防腐、防锈措施及防水:工程拉杆材料钢筋应除油污、除锈、安装时按一定规律平行排列，沿杆体轴向方向每隔2.0m设置一个隔离对中支架，确保杆体保护层厚度不小于2cm，以保证杆体的防腐效果。基础与锚杆之间防水设计由建筑设计单位确定。
１０

四川省川建勘察设计院