黄坝三期安置房项目抗浮锚杆设计方案

黄坝三期安置房项目抗浮锚杆设计设计阶段：施工图设计工程编号：目录TOC\o"1-3"\h\u80541工程概况 工程概况“邛崃市黄坝三期安置房项目”建设场地位于邛崃市热电厂路西侧，场地平坦开阔，交通较为便利，场地南侧为已建黄坝一期安置房，西侧为滨水国际小区。拟建项目由9栋18层高层住宅建筑、2栋2~3层商业建筑及一层地下室组成，规划建设用地面积34322.29㎡，规划总建筑面积118267.35㎡。根据业主（邛崃市建设投资集团有限公司）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=507.15m，设一层地下室。区域1抗水板顶标高为-6.970m，相当于绝对高程为500.18m，设计要求单位面积抗浮力标准值11kPa；区域2抗水板顶标高为-6.570m，相当于绝对高程为500.58m，设计要求单位面积抗浮力力标准值7kPa。抗水板厚度为400mm，基础垫层厚100mm，防水及保护层厚度为70mm。则垫层底面高程为499.61m~500.01m。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乙级，建筑工程抗浮稳定安全系数为1.05。根据主体结构设计等级，确定本工程抗浮锚杆设计安全等级为二级，设计使用年限为50年，结构重要性系数为1.0。2场地工程地质、水文地质概况2.1地形、地貌特征项目位于邛崃市热电厂路西侧，场地平坦开阔，场地为拆迁区域，起伏较小。场地地貌单元属岷江水系Ⅰ级阶地。2.2地层结构根据《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），场地内地层主要构成为：第四系全新统人工填土（Q4ml），第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）等组成。其岩性自上而下分述如下：①杂填土（Q4ml）：杂色，稍湿，结构松散，堆积时间小于2年，主要由卵砾石、粘性土组成，混少量砼块、砖块和生活垃圾，主要分布于场地表层。层厚0.30～4.30m，N120修正击数为0.90～8.80击。岩土类别为Ⅱ类。②粉质黏土（Q4al+pl）：灰褐色，稍湿~湿，可塑，干强度和韧性中等，切面稍光滑，底部含少量砾石。场地零星分布，层厚0.50～2.70m，标贯击数为4.0～9.0击。岩土类别为Ⅰ类。③粉土：灰褐色，湿，稍密状为主，摇振反应迅速，局部底部砂粒富集，渐变为细砂，层厚0.30～2.30m，标贯击数为4.0～7.0击。岩土类别为Ⅰ类。④细砂（Q4al+pl）：灰褐色、灰黄色，以长石、石英为主，含少量云母等矿物质，混少量卵石及砾石，稍密，局部为粉砂。该层主要以透镜体形式不均匀的分布于卵石层顶部及中部。层厚0.30～1.40m，N120击数为0.9～3.0击。岩土类别为Ⅲ类。⑤卵石（Q4al+pl）：杂色，稍湿～饱和，卵石粒径20~120mm为主，最大粒径超过200mm，母岩成分以花岗岩、灰岩为主，磨圆度较好，亚圆状，强~微风化，充填细砂及圆砾，圆砾粒径以10～20mm为主，场地卵石层局部夹细砂及粉质黏土，卵石层中零星夹有树干，本次勘测在ZK14、ZK82、ZK43揭露有树干，树干埋深分别为9.00~9.50m、10.6~10.9m、10.60~11.00m，厚度0.30~0.50m，分布高程在493.63~496.61m。根据《岩土工程勘察规范》，结合《成都地区建筑地基基础设计规范》(DB51/T5026—2001)按密实度划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石、密实卵石4个亚层。⑤1松散卵石：卵石含量约占50%左右，圆砾含量约10～20%，含砂较重，少量粘性土充填，骨架颗粒排列混乱，大部分不接触。层厚0.40～13.20m，N120修正击数为1.00～4.00击。岩土类别为Ⅳ类。⑤2稍密卵石：卵石约占60%左右，圆砾10～15%，充填物为粘性土及细砂。卵石粒径一般为20～70mm，个别达100mm。骨架颗粒排列混乱，大部分不接触。层厚0.40～14.30m，N120修正击数为5.00～7.00击。岩土类别为Ⅳ类。⑤3中密卵石：卵石约占60～70%，充填物为细砂及圆砾。卵石粒径一般为20～100mm。骨架颗粒呈交错排列，大部分接触。层厚0.40～9.70m，N120修正击数为8.00～10.00击。岩土类别为Ⅳ类。⑤4密实卵石：卵石大于70%，充填物为细砂、圆砾，卵石粒径一般为50～140mm，占比大于50%。骨架颗粒呈交错排列，连续接触。层顶埋深一般13.00～18.00m，平均埋深13m，该层未揭穿。N120修正击数＞10击。岩土类别为Ⅴ类。2.3场地水文地质条件1.地下水特征拟建场地地下水类型主要为：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）孔隙潜水卵石层为本场地主要含水层，水位埋藏较浅，水量较大，水力联系较好，对本工程基础设计和施工影响较大。地下水的补给来源主要是大气降水下渗，以地下径流方式向邻近河流排泄，少部分以蒸发方式排泄，水位随季节性变化。勘察期间为丰水期，受到上层滞水或者地表渗水的影响，于钻孔中实测场地静止水位埋深1.20～5.10m，水位平均绝对高程约为500.80m。根据区域水文地质资料和附近工程资料可知，地下水年水位变化幅度为1.50~2.50m左右。预计场地内孔隙潜水最高潜水位在现自然地面下约1.0m，标高约为503.00m。本项目抗浮设防水位504.55m。2.地下水腐蚀性根据根据《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）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①《地下室基础平面布置图》（天津大学建筑设计规划研究总院有限公司，2021.9）、《抗浮锚杆单位面积抗拔力标准值示意图》（天津大学建筑设计规划研究总院有限公司，2021.9）；②《工程测量规范》(GB50026-2020)；③《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；④《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）；⑤《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）；⑥《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015版）；⑦《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014-2013）；⑧《工业建筑防腐蚀设计标准》（GB50046-2018）；⑨《建筑防腐蚀工程施工规范》（GB50212-2014）；⑩《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）等。4设计参数取值根据《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），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③④细砂40353580120180240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)①素填土17.5325②粉质黏土19.52515③粉土19.01510④细砂19.0/22松散卵石20.0/28⑤2稍密卵石20.5/35⑤3中密卵石21.0/40⑤4密实卵石22.0/455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Ⅰ区Ⅱ区抗浮锚杆单位面积抗拔力标准值（kN/m2）117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Nak计算值（kN）单根抗浮锚杆轴向拉力标准值取用值（kN）Ⅰ区113.0×3.09999Ⅱ区73.0×3.063635.2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Ⅰ区550128615.8满足Ⅱ区350122380.1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：抗浮区域最不利勘探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）Ⅰ区ZK115805.260.945.266.50Ⅱ区ZK77823.230.763.236.50注：锚固段设计取值根据5.3.5-1式与5.3.5-2式计算结果二者取大值；根据规范5.1.6条“抗浮锚杆的锚固长度应在设计计算的基础上增加0.5m～1.0m。”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按设计抗浮要求，抗浮区域Ⅰ、Ⅱ需要抗浮锚杆承担的单位面积抗浮力标准值分别为11kN/m²、7kN/m²（详见平面图）。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Ⅰ区113.0×3.099997910976911091214满足Ⅱ区73.0×3.063597641832664722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整体布置验算区域Ⅰ共布置锚杆1214根，区域Ⅱ共布置锚杆722根。则场地整体抗浮计算为：整体需要的抗浮力=151601kN；锚杆提供的抗浮力=1214×99+722×63=165672kN；165672kN＞151601kN，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：1773根；实际布置锚杆根数：1936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Ⅰ区997911091214n2＞n1，满足设计要求Ⅱ区5976664722n2＞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)垫层顶面高程(m)水位高程(m)△H(m)水浮力作用标准值Nwk(kN)Ⅰ区9979499.61504.554.94492962.6Ⅱ区5976500.01504.554.54271310.4故Nwk=76427.30kN。（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KiⅠ区997917.521.6174632.5215546.4447850.1492962.61.69Ⅱ区597617.521.6104580129081.6267865.5271310.41.84说明：1.取卵石层浮重度γ=10.0KN/m3；2.纯地下室部分顶板考虑覆土厚度1.35m，覆土重度16.0KN/m3；3.地下室顶板厚度300mm，底板厚度400mm，重度25.0KN/m3；4.Wi计算模型参照《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）7.5.5条，假定整体破裂体为上半部分长方形、下半部分圆锥形。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=1339556.1÷764273=1.75>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C35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）8.3.1-1与8.3.1-3式计算：Ⅰ区（d=28mm）：lab＝αdfy/ft=(0.14×28×360)/1.57=898mmla≧ζalab=1.0×898mm=898mmⅡ区（d=22mm）：lab＝αdfy/ft=(0.14×22×360)/1.57=707mmla≧ζalab=1.0×707mm=707mmfy─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（C35，ft＝1.57N/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；（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400mm，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：①Ⅰ区抗浮锚杆钢筋（d=28mm）：垂直投影长度H1≥0.4×898mm=360mm；弯折平面投影长度l1≥15×28mm=420mm；故Ⅰ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；②Ⅱ区抗浮锚杆钢筋（d=22mm）：垂直投影长度H2≥0.4×707mm=283mm；弯折平面投影长度l2≥15×22mm=330mm；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l2=330mm；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抗浮锚杆锚固体裂缝控制设计根据《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476－2019）7.1.11条，本工程抗浮设计等级为乙级，按裂缝控制进行设计，在荷载效应标准组合下抗浮构件受拉边缘混凝土、砂浆拉应力应满足下式要求：式中：――荷载效应标准组合下正截面法向应力（kPa）；――扣除全部应力损失后，锚固浆体有效预压应力（kPa）；――混凝土、砂浆体轴心抗拉强度标准值（kPa）；根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015版）有关公式计算得：σck-σpc=1905.37kPa，ƒtk=2010.00kPa。满足裂缝控制要求。5.10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5.10：抗浮锚杆设计结果汇总表表5.10分区锚杆类型单根抗浮锚杆轴向拉力标准值（KN）锚杆直径（mm）锚杆配筋锚杆根数（根）注浆锚固段长度（m）Ⅰ区Ⅰ类992812812146.50Ⅱ区Ⅱ类63221227226.506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：Ⅰ类锚杆采用128热轧带肋钢筋；Ⅱ类锚杆采用122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：Ⅰ类6.50m、Ⅱ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Φ25注浆管随锚杆放入钻孔内。灌浆前，检查制浆设备、灌浆泵是否正常；检查送浆管路是否畅通无阻，确保注浆过程顺利，避免因中断情况影响压浆质量，应在24h内完成注浆。