“骨胶厂”48亩商业地块项目抗浮锚杆设计

“骨胶厂”48亩商业地块项目抗浮锚杆设计设计阶段：施工图设计目录TOC\o"1-3"\h\u80541工程概况 工程概况“骨胶厂”48亩商业地块项目”项目场地位于成都市武侯区佳灵路与中环路武阳大道段交汇处，场地平坦开阔，交通较为便利。拟建项目由5F~9F商业建筑及1~3层地下室组成。根据主体设计单位（成都市建筑设计研究院有限公司）提供的基础施工图纸，本次抗浮锚杆设计范围详见《抗浮锚杆平面布置图》。本工程设计±0.00=495.00m，设1~3层地下室。区域A、B、C、D抗水板顶标高为-14.15m，相当于绝对高程为480.85m，设计要求单位面积抗浮力标准值115、108、85、57、6kPa；区域E抗水板顶标高为-6.05m，相当于绝对高程为488.95m，设计要求单位面积抗浮力力标准值6kPa。抗水板厚度为500mm，基础垫层厚100mm。则垫层底面高程为480.25m、488.35m。根据《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476－2019）确定抗浮工程设计等级为甲级，建筑工程抗浮稳定安全系数为1.10。2场地工程地质、水文地质概况2.1地形、地貌特征项目位于成都市武侯区佳灵路与中环路武阳大道段交汇处，拟建场地地貌上属于岷江水系I级阶地，场地原始地貌起伏较小，与外界有道路相通，交通方便。各钻孔孔口标高为493.52-497.31m之间，相对高差约3.79m。2.2地层结构根据《”骨胶厂”48亩商业地块项目岩土工程详细勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，2022.3.15），本次勘探深度内揭露的地层为第四系人工填土（Q4ml）、第四系全更新冲洪积层（Q4al+pl）组成以及白垩纪上统灌口组（K2g）岩石组成，按从上至下顺序，将各岩土的特征分述如下：⑴ 第四系全新统人工填土(Q4ml)杂填土①-1：杂色，松散，稍湿，回填时间少于5年，含少量植物根茎，以建筑垃圾为主，硬杂质含量约40%，该层在场地内普遍分布，层厚0.80～5.20m。素填土①-2：黑灰～黄褐色，松散，稍湿，回填时间少于5年，以粘性土为主，含植物根系。该层在场地内局部分布，层厚0.50～1.70m。⑵ 第四系全更新统冲洪积层（Q4al+pl）粉质粘土②：褐色，呈可塑状态，稍湿～湿，刀切面稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等,含铁锰质氧化物,场地内局部分布，层厚2.00～5.60m。中砂③：黄褐、灰色；稍密；稍湿～饱和。以长石、石英为主组成，含少量云母片、暗色矿物。呈透镜体状分布于卵石层中，混少量卵石。场地内局部分布，层厚0.80～2.40m。卵石④：灰白色、青色等，湿～饱和，卵石母岩成分以玄武岩、花岗岩为主，强风化～中风化状，磨圆度较好，粒间由砂土及圆砾充填，按其骨架颗粒含量、排列、可钻性和N120动力触探试验锤击数分为稍密、中密、密实卵石三个亚层，分述如下：稍密卵石④-1：卵石粒径3～10cm，含量约60%，夹粒径大于30cm漂石，颗粒部分接触，充填物为砂土及圆砾。N120动力触探击数5～6击。层厚0.70～9.10m。中密卵石④-2：卵石粒径4～15cm，夹粒径大于30cm漂石，含量约65%，粒间由中粗砂及圆砾充填，交错排列，连续接触。N120动力触探击数8～10击。层厚0.50～9.00m。密实卵石④-3：卵石粒径6～20cm，夹粒径大于50cm漂石，含量约75%，粒间由中粗砂及圆砾充填，交错排列，连续接触。N120动力触探击数大于10击。层厚2.80～14.60m。⑶白垩系灌口组(K2g)泥岩⑤：棕红～紫红色，泥状结构，巨厚层构造，其矿物成分主要为粘土矿物，遇水易软化，局部夹乳白色碳酸盐类矿物细纹，水平层理，为水平产状岩层。根据风化程度可分为强风化泥岩、中等风化泥岩（钻孔深度范围内）：强风化泥岩⑤-1：紫红～棕红色，原岩结构大部分被破坏，锤击声闷，手稍用力可折断。含较多粘土质矿物，风化裂隙发育，岩芯呈碎块状，浸水迅速软化。层厚0.80～3.00m。中等风化泥岩⑤-2：紫红～棕红色，巨厚层状构造，风化裂隙较发育，无空洞、破碎层，节理面矿物风化成土状，岩芯呈柱状，少量为中长柱状（30～50cm），敲击声脆，用手难以折断。岩石为极软岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为V级，岩芯采取率一般为85%左右，岩石质量指标（RQD）一般为75%左右。2.3场地水文地质条件1.地下水特征1）上层滞水填土中的上层滞水主要以透镜体状赋存于填土底部，无统一水位，主要接受大气降水等的补给，水量一般较小，以大气蒸发，下渗方式排泄。2）孔隙潜水场地内地下水根据水介质不同，可分为上层滞水、孔隙性潜水及基岩裂隙水。（1）上层滞水上层滞水主要赋存于浅部填土内，受大气降水及地表水的直接补给，向坡面及垂直向下排泄，以及蒸发下渗排泄，在下渗过程中局部受阻并不断积聚而成，无统一水面，富水性弱，透水性差。（2）孔隙性潜水孔隙性潜水主要赋存于卵石层中，受大气降水及地表水的直接补给。在平原地区，潜水主要通过潜水面上毛细带向上蒸发而排泄，是以垂直排泄为主，径流条件差。（3）基岩裂隙水基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，通过地下水下渗补给，沿基岩裂隙排泄，受基岩裂隙发育程度及连通性控制，分布不连续，储水能力差，易于输排，无统一地下水位，主要受大气降水补给。本项目抗浮设防水位493.90m。2.地下水腐蚀性根据根据《”骨胶厂”48亩商业地块项目岩土工程详细勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，2022.3.15）中3.2章水土腐蚀性评价，本场地地下水、土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级为微。3设计依据《地下室基础平面布置图》（成都市建筑设计研究院有限公司，2022.4）、《抗浮锚杆单位面积抗拔力标准值示意图》（成都市建筑设计研究院有限公司，2022.4）；《工程测量规范》(GB50026-2020)；《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程》成建委〔2018〕573号；《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）；《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015版）；《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/014-2021）；《工业建筑防腐蚀设计标准》（GB50046-2018）；《建筑防腐蚀工程施工规范》（GB50212-2014）；《“骨胶厂”48亩商业地块项目岩土工程详细勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，2022.3.15）等。4设计参数取值根据《”骨胶厂”48亩商业地块项目岩土工程详细勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，2022.3.15），本工程抗浮设计有关参数见表4.1~表4.2。地下室抗浮设计所需的参数建议值表4.1土层名称粉质粘土中砂稍密卵石中密卵石密实卵石强风化泥岩中等风化泥岩7060180250300220360工程特性指标建议值表表4.2岩土名称天然重度γ(Kn/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角φ(o)粉质粘土（可塑）19.53014中砂19/25稍密卵石21/35中密卵石22/40密实卵石23/45强风化泥岩22//中等风化泥岩24//5抗浮锚杆设计计算5.1抗浮锚杆轴向拉力标准值的确定根据设计单位要求，本次设计范围内各区域单位面积抗浮力见下表5.1-1：抗浮锚杆单位面积抗拔力标准值表5.1-1抗浮区域抗浮锚杆单位面积抗拔力标准值（kN/m2）A115B108C85D57E6则抗浮锚杆轴向拉力标准值取值一览表见表5.1-2：单根锚杆轴向拉力标准值一览表表5.1-2抗浮区域单位面积抗拔力标准值（kN/m2）单根抗浮锚杆所承担的抗浮板面积Ae（㎡）单根抗浮锚杆轴向拉力标准值Nt计算值（kN）单根抗浮锚杆轴向拉力标准值取用值（kN）A1151.9×1.9415.15415.15B1082.0×2.0432432C852.0×2.0340340D572.0×2.0228228E63×354545.2抗浮锚杆钢筋截面面积的计算本项目锚杆属永久性锚杆。按《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（CBJ51/T102-2018）5.3.6节，锚杆筋体截面积按下式计算：（5.3.6）式中：AS－锚杆钢筋截面面积（mm2）；Kb－锚杆杆体的抗拉安全系数，取2.0；Nak－锚杆轴向拉力标准值；fy－钢筋抗拉强度设计值，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015版）表4.2.3-1，本工程采用HRB400级钢筋，取360N/mm2根据以上计算公式和计算参数，计算结果如下表5.2：钢筋截面面积一览表表5.2抗浮区域计算钢筋截面面积As（mm2）配筋实配钢筋截面面积As（mm2）判定A2306.3894282463.2满足B24004282463.2满足C1888.8894251963.6满足D1266.6673251472.7满足E300120314.2满足5.3锚杆长度根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（CBJ51/T102-2018）第5.3.5条规定，抗浮锚杆锚固段长度可按式5.3.5-1及式5.3.5-2进行估算，并取其中的较大值。（5.3.5-1）（5.3.5-2）式中：K－锚杆锚固体的抗拔安全系数，取2.0；l1－锚杆锚固段长度（m）；l2－杆体与砂浆、水泥浆之间的锚固长度（m）；qsia－岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa），根据《邛崃市黄坝三期安置房项目岩土工程详细勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，2021.9.4），抗浮区域取该区附近最不利钻孔地质数据进行计算，综合确定取值qsia。fb－钢筋与锚固注浆体钢筋间的粘结强度标准值（kPa），采用M30水泥浆，取为2.4MPa；D－锚固体直径，取150mm；d－钢筋的直径(mm)；n－钢筋根数。根据以上计算公式和计算参数，计算结果如下：：抗浮区域选取钻孔岩土层与锚固体极限粘结强度标准值qsia（kPa）l1（m）（式5.3.5-1）l2（m）（式5.3.5-2）la（m）(取大值)锚固段设计取值（m）锚杆长度（m）AZK-392656.71.16.77.58.0BZK-742656.91.26.97.58.0CZK-502655.40.95.47.07.5DZK-462653.70.83.77.07.5EZK-10703.30.73.36.06.5注：锚固段设计取值根据7.5.4-2式及《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程（暂行）》成建委〔2018〕573号要求，抗浮锚杆设计应将上部不小于0.5m长度作为构造长度，土层锚杆锚固段长度不应小于6.0m，确定最终取值。5.4设计区域布置及锚杆验算各分区抗浮值不同，抗浮面积不同，分别验算各分区整体抗浮值，详见表5.4：总浮力值验算表表5.4分区单位面积抗浮力标准值（kN/m2）锚杆间距（m×m）单根抗浮锚杆轴向拉力标准值（kN）区域面积(m2)区域总抗浮力标准值(kN)理论锚杆数量(根)实际锚杆数量(根)验算结果A1151.9×1.9415.15814.593667.5252274满足B1082.0×2.0432824.389024.4207231满足C852.0×2.03405695.248409214241552满足D572.0×2.0228228200953.5882886满足E63×354221.91331.42526满足通过验算，各分区实际锚杆数量均大于理论锚杆数量，均能满足局部抗浮要求。5.5整体布置验算分区单位面积抗浮力标准值（kN/m2）单根抗浮锚杆轴向拉力标准值（kN）区域面积(m2)区域总抗浮力标准值(kN)实际锚杆数量(根)锚杆提供的抗浮力(kN)A115415.15814.593667.5274113751.1B108432824.389024.423199792C853405695.24840921552527680D57228228200953.5886202008E654221.91331.4261404合计869068.8944635.1则场地整体抗浮计算为：整体需要的抗浮力=869068.8kN；锚杆提供的抗浮力=944635.1kN；944635.1kN＞869068.8kN，整体抗浮满足规范要求。5.6锚杆理论布置及根数验算理论布置锚杆根数：2790根；实际布置锚杆根数：2969根；各个抗浮区域具体理论锚杆布置数量与实际布置数量见下表5.6：锚杆根数验算表表5.6分区区域大致面积（㎡）n1（预计锚杆根数）n2（实际布置锚杆根数）验算结果A814.5252274n2＞n1，满足设计要求B824.3207231n2＞n1，满足设计要求C5695.214241552n2＞n1，满足设计要求D228882886n2＞n1，满足设计要求E221.92526n2＞n1，满足设计要求5.7锚固体整体稳定性验算根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）5.3.7计算地下室整体锚固体整体稳定性：NW,K——地下水浮力作用值（kN）；——基础底面下抗浮锚杆范围内的土体重量（kN），计算时取浮重度；KW——抗浮稳定性安全系数，取1.05；——结构自重（kN）；——传到抗浮板（底板）上的所有压重（kN）；γw——地下水容重，取10kN/m3；Nwk——地下建筑整体或某一局部区域水浮力作用标准值（kN），Nwk=γw*△H*A，计算结果见下表：分区区域面积A(m2)基础底标高(m)水位高程(m)△H(m)水浮力作用标准值Nwk(kN)A814.5480.25493.913.65110364.75B824.3480.25493.913.65112516.95C5695.2480.25493.913.65777394.80D228480.25493.913.6531122.00E221.9488.4493.95.512315.45合计1043713.95（1）各分区抗浮稳定性验算根据设计提供的、，各分区抗浮稳定性验算计算如下：分区区域面积(m2)结构自重折算荷载(kN/m2)压重折算荷载(kN/m2)Gk1(kN)Gk2(kN)Wi(kN)水浮力作用标准值Ni,wk(kN)抗浮稳定系数KiA814.530.562424891.121954878192111179.251.10B824.330.562425190.60819783.279132.8112516.951.10C5695.230.5624174045.31136684.8512568777394.81.06D22830.56246967.68547220520311221.06E221.915243328.55325.617308.212315.452.11说明：1.取卵石层浮重度γ=12.0KN/m3；由上表可知，各分区抗浮稳定系数Ki>KW=1.05，故各分区抗浮稳定性满足要求；（2）整体抗浮稳定性验算对抗浮稳定性进行验算：K=1119125.02÷1044528.45=1.07>KW=1.05故整体抗浮稳定性满足要求。5.8钢筋锚入底板长度的确定（1）根据设计单位提供，独立基础及底板采用C30混凝土，钢筋锚入底板基本长度的确定采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015年版）计算：①lab＝αdfy/ftla≧ζalabfy─普通钢筋抗拉强度设计值（Ⅲ级螺纹热轧钢筋fy＝360N/mm2）；ft─混凝土轴心抗拉强度设计值（C30，ft＝1.43N/mm2）；α─钢筋外形系数，带肋钢筋α＝0.14；d─钢筋的公称直径；ζa─钢筋的锚固长度修正系数；lab─受拉钢筋的基本锚固长度；la─钢筋锚入底板基本长度；A、B区（d=28mm）：987mm；C、D区（d=25mm）：882mm；E区（d=20mm）：705mm；②la=35dA、B区（d=28mm）：980mm；C、D区（d=25mm）：875mm；E区（d=20mm）：700mm；综合①式、②式地下室钢筋锚入基础底板长度实际长度为A、B区1000.00mm，C、D区900mm，E区800mm。5（2）根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）第5.5.3条，本项目抗浮锚杆钢筋锚入抗水板厚度为500mm，故可采用90°弯折锚固方式，其包含在弧内的垂直投影长度不应小于0.4lab，弯折钢筋在弯折平面内包含弯弧段的投影长度不应小于15d，则：A、B区抗浮锚杆钢筋（d=28mm）：垂直投影长度H1≥0.4×1000mm=400mm；弯折平面投影长度l1≥15×28mm=420mm；故A、B区抗浮锚杆钢筋锚固形式可采用：锚杆钢筋伸至板上部钢筋内边进行90°弯折锚固，弯折平面投影长度l1=420mm；C、D区抗浮锚杆钢筋（d=25mm）：垂直投影长度H2≥0.4×900mm=360mm；弯折平面投影长度l2≥15×25mm=375mm；故C、D区抗浮锚杆钢筋锚固形式可采用：锚杆钢筋伸至板上部钢筋内边进行90°弯折锚固，弯折平面投影长度l2=375mm；E区抗浮锚杆钢筋（d=20mm）：垂直投影长度H3≥0.4×800mm=320mm；弯折平面投影长度l3≥15×20mm=300mm；故Ⅱ区抗浮锚杆钢筋锚固形式可采用：锚杆钢筋伸至板上部钢筋内边进行90°弯折锚固，弯折平面投影长度l3=300mm；亦可采用机械锚固方式，应遵循《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）第5.5.3条第2款的规定。5.9抗浮锚杆设计结果综上分析，该工程抗浮锚杆设计结果见表5.9：抗浮锚杆设计结果汇总表表5.9区域单根抗浮锚杆轴向拉力标准值（KN）实际布置间距（m）单根锚杆设计长度（m）配筋情况锚杆数量（根）锚入地层锚入基础底板A区415.151.9×1.98.01.04C28274B区4322.0×2.08.01.04C28231C区3402.0×2.07.50.94C251552D区2282.0×2.07.50.93C25886E区543×36.50.81C20266施工技术要求 6.1施工工艺流程测量放孔→跟管成孔→记录孔深度→下Ⅲ级热轧钢筋→拔管→压力注浆→补浆→质量自检→抗水板施工。图6.1抗浮锚杆施工工艺流程6.2操作过程及技术要求（1）测量放孔：按照抗浮锚杆平面布置图放线确定桩位，并进行复核，锚杆孔位偏差不应超过20mm。（2）成孔：套管护壁钻孔。成孔时孔位准确，钻孔垂直，成孔直径150mm，孔深符合设计要求并及时做好成孔深度记录，要求成孔深度超过设计深度300mm。施工过程中若遇砂层或松散卵石层，经相关单位确认后，应增加相应的锚杆长度。（3）清孔：成孔后及时清孔。（4）锚杆制作：制作前应对钢筋进行调直、除油、防锈处理，钢筋接长应符合现行《钢筋机械连接技术规程》JGJ107、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18等现行有关标准规定，按照设计要求制作锚杆。（5）下锚杆钢筋：杆体放入钻孔前，应检查杆体加工质量，确保满足设计要求；安放杆体时应防止扭压、弯曲，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致（垂直）；安放杆体时不得损坏防腐层，不得影响正常的注浆作业；锚杆应下至设计深度，误差不超过3cm。（6）灌浆：通过灌浆管进行压力灌浆，采用纯水泥浆进行灌注，水泥采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.5，注浆体强度等级为M30；应在24h内完成注浆，浆液自下而上连续灌注；注浆设备应有足够的浆液生产能力和所需的额定压力，应能在1h内完成单根锚杆的连续注浆并记录注浆量；注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，停放时间不得超过浆液的初凝时间，严防石块、杂物混入浆液；要求第一次灌浆至浆液返出地面为止，再间隔5分钟左右观察如孔内浆液低于地面10cm时应进行补灌浆，直至浆液稳定。（7）质量检查：当补浆完毕30min之后，再对浆液面、钢筋的制安进行检查，如有异常立即纠正，如无异常该锚杆施工结束。（8）抗水板施工：把锚杆钢筋伸至板上部钢筋内边进行90°弯折锚固，浇筑抗水板混凝土。6.3锚杆的制作材料：A、B类锚杆采用4C28热轧带肋钢筋；C、D类锚杆采用4C25热轧带肋钢筋；E类锚杆采用1C20热轧带肋钢筋。采用全长锚固型非预应力锚杆，注浆锚固段长度：A、B、C、D类7.50m；E类6.50m。安装：安装时按平行对称排列钢筋，把钢筋、箍筋以及对中支架焊接牢固。为保证锚杆主筋下入锚杆孔后，其位置能居于孔中心，主筋上每隔1m设置一组导向支架，该导向支架采用φ8钢筋弯成“［”形，然后将其点焊在主筋上。6.4锚杆的安装将制作好的锚杆杆体人工运输至孔口，暂时堆放在干燥洁净处。将钢绳绑扎在钢筋上，用卷扬机将钢筋缓速提升，人工扶住钢筋下端头，待钢筋提升至竖直后，慢放入孔内，重复完成另一根钢筋的下放工作；将焊制好的固定架套在钢筋上；用水准仪测定并控制钢筋顶标高，采用葫芦配合钢筋提升；将锚杆钢筋用铁丝绑扎在固定架上，固定架两侧用垫块找平；调整固定架位置，使锚杆钢筋在孔内居中。6.5防腐、防锈措施本场地地下水、土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级为微，故根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）5.4.2条，抗浮锚杆防腐保护等级为Ⅲ级，锚杆保护层厚度应不小于25mm。锚杆材料在注浆后，锚筋由水泥浆外裹封闭防腐，以保证锚筋的防腐效果，无须作特别防腐处理。若锚杆穿过基础抗浮板，锚杆与基础抗浮板结合部位应采取防水处理，在基础垫层与锚杆结合部涂刷遇水膨胀止水膏达到防水效果。抗浮锚杆与基础连接处的防水处理措施由土建施工单位进行。6.6锚杆注浆将Φ32注浆管随锚杆放入钻孔内。灌浆前，检查制浆设备、灌浆泵