科技生态园配套小学项目-抗浮锚杆设计说明

页共6页1工程概况现代农业投资有限责任公司拟在科技生态园内投资新建科技生态园配套小学项目，工程位于。根据设计图纸，拟建综合楼多层建筑区域及桩基础区域抗浮安全系数1.15，满足抗浮要求，综合楼其余部分和纯地下室范围内需设置抗浮锚杆。本工程设置1层地下室，G区域采用筏板基础，其他区域均采用独立基础+抗水板，根据本项目地下室设计图纸和设计提供的抗浮锚杆平面布置图，“抗浮锚杆需提供抗浮力≥18.8～100.25kN/m2，抗浮锚杆轴向拉力标准值105-320kN”。该工程由工程设计院有限公司设计，由勘察测绘研究院集团有限公司提供岩土工程勘察报告。根据设计图纸要求，在A～H区域设置抗浮锚杆，抗浮锚杆分区域布置。2设计依据（1）《白鹭湾科技生态园配套小学项目岩土工程勘察报告》（大连市勘察测绘研究院集团有限公司）；（2）《基础平面布置图》、《抗浮锚杆需提供抗浮力示意图》及《抗浮锚杆平面布置图》（中恒工程设计院有限公司）2023.07；（3）《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）；（4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；（5）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；（6）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）；（7）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；（8）《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）；（9）《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)；（10）《抗浮锚杆技术规程》（YB/T4659-2018）；（11）《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程》（成建委[2018]573号）；（12）《四川建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/014-2021）。（13）《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》（DBJ51/T102-2018）。3设计单位提供的技术要求根据设计单位提供的《抗浮锚杆需提供抗浮力示意图》图纸，对地下室底板抗浮水力要求详见下表3.1。地下室各区域水浮力计算表表3.1区域抗水板厚度设计要求抗浮水力标准值（kN/m2）设计要求抗浮锚杆轴向拉力标准值（kN）备注A区450mm18.80130B区450mm24.28105C区450mm30.28105D区450mm41.70130E区450mm30.28130F区450mm18.80130G区450mm100.25320H区450mm88.933204地层及水文地质条件4.1地形地貌拟建项目场地地貌单元属岷江水系Ⅲ级阶地。场地内地势有一定起伏，总体呈东北高、西南低的趋势，场地边缘植被茂密，中间局部被灌木丛覆盖，南部原有一水塘。场地地貌单元属岷江水系成都平原Ⅲ阶地。4.2地层岩性根据野外钻探、原位测试及室内岩土试验成果的综合分析，拟建场地本次勘探深度范围内的地层划分为人工填土层（Q4ml）、第四系中更新统冰水堆积层（Q2fgl）及白垩系灌口组泥岩（K2g），地层结构自上而下分类描述如下：（1）第四系全新统人工填土层(Q4ml)素填土1：褐色，稍湿，结构松散、杂乱，主要成分为粘性土及泥岩块碎石，局部区域顶部含少量植物根茎及生活垃圾，分布于地表，源自周边场地开挖堆填，堆填后未压实，堆积较均匀，具有高压缩性特征，欠固结土，无湿陷性，堆积时间约3～5年，层厚约0.50m～6.80m。（2）第四系中更新统冰水堆积层（Q2fgl）黏土2：黄褐色，硬可塑，矿物成分以伊利石、蒙脱石为主，填充少少量粉粒，裂隙不发育，局部夹有铁锰结核物，切面略具光泽，干强度中等，韧性较高，无摇振反应，场地大部分分布。本次勘察揭露层厚为0.50～8.50m，该层层底埋深0.50～12.00m，层顶标高为485.72～494.71m。（3）白垩系灌口组泥岩(K2g)泥岩3：紫红色，主要矿物成份为粘土矿物，泥质胶结，块状或层状构造，产状近水平向。在钻探深度范围内，根据其风化程度，将其划分为全风化、强风化及中等风化3个亚层：全风化泥岩3-1：紫红色，位于基岩表层，结构已遭破坏，岩体风化剧烈呈土状，局部为块状，质极软。本次勘察揭露层厚为0.50～6.60m，该层层底埋深3.40～15.00m，层顶标高为479.54～494.40m。强风化泥岩3-2：紫红色，主要矿物成分为粘土矿物，泥质胶结，中层状构造。风化裂隙发育，结构面不清晰，岩芯极破碎，呈碎块状，局部为短柱状，质软，手捏易碎，干钻可钻进，遇水易软化。局部夹有中风化层。岩石为极软岩，岩体完整程度为破碎～极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。本次勘察揭露层厚为0.50～10.90m，该层层底埋深2.30～24.20m，层顶标高为466.96～493.90m。中等风化泥岩3-3：紫红色，主要矿物成分为粘土矿物，泥质胶结，中厚层状构造，节理裂隙较发育，结构面较清晰，岩芯较完整，呈短柱状或长柱状，岩质软，浸水或日晒易软化和崩解。局部地段岩芯较为破碎，沿结构面夹薄层强风化泥岩,干钻钻进困难。岩石为极软岩，岩体RQD值为70%～80%，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ级，软化系数为0.21，为软化岩石。本次勘察揭露厚度2.80～14.40m，本层未揭穿。4.3水文地质条件根据钻探揭示，场地内地下水根据水介质不同，可分为上层滞水及基岩裂隙水。（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）基岩裂隙水场地基岩为泥岩，为相对隔水层，基岩裂隙水主要赋存于泥岩裂隙中，形成风化带网状裂隙浅层地下水。由于场地基岩结构相对完整，风化裂隙等结构面较不发育，所以场地基岩裂隙水连通性较差，流动性较差。由于含水层的富水性及透水性均很差，水量微，基岩渗透系数一般<0.5m/d。基岩裂隙水以降水入渗和坡面径流入渗补给为主，向地势低洼处径流排泄。勘察期为枯水期及平水期，勘察时测得稳定水位埋深1.10～13.40m，稳定水位标高480.54～495.73m，根据区域地质资料显示，丰、枯水期年度变化幅度在1.00～3.00m之间。4.4抗浮锚杆设计参数本工程根据大连市勘察测绘研究院集团有限公司《白鹭湾科技生态园配套小学项目岩土工程勘察报告》中提供的各岩土层锚杆设计参数进行抗浮设计，各参数详见表4.1。土体与锚固体的极限摩阻力标准值(kPa)表表4.1土层名称极限摩阻力标准值/5080180220注：表中数据摘录于岩土工程勘察报告第7.1节。5抗浮锚杆间距及布置方法根据设计提供抗浮水力标准值，考虑抗浮设计合理性和工程经济性。抗浮锚杆设计间距如下表5.1：抗浮锚杆设计间距表5.1区域抗浮锚杆布置方式锚杆间距（m）单根锚杆轴向拉力标准值Nak（kN）A区正方形2.5130B区正方形2.0105C区正方形1.8105D区正方形1.7130E区正方形2.0130F区正方形2.5130G区正方形1.7320H区正方形1.83206锚杆配筋与长度6.1锚杆配筋计算根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》DBJ51/T102-2018中5.3.6条。As≧Kb·Nak/fy式中：As——配置钢筋有效截面面积（m2）；Nak——锚杆轴向拉力标准值（kN）；Kb——锚杆筋体抗拉安全系数，取2.0；fy——锚筋抗拉设计强度值；采用HRB400螺纹钢筋，取360N/mm2；计算可知：抗浮锚杆配筋表表6.1区域单根锚杆轴向拉力标准值Nak（kN）锚杆截面钢筋计算值（mm2）设计配筋锚杆截面钢筋设计值（mm2）A区1307223φ20942B区1055833φ18763C区1055833φ18763D区1307223φ20942E区1307223φ20942F区1307223φ20942G区32017783φ322413H区32017783φ3224136.2锚固体与岩土层间锚固长度计算根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》DBJ51/T102-2018中5.3.5条式5.3.5-1。①l1≧K·Nak/（π·D·qsia）式中：Nak——锚杆轴向拉力标准值（kN）；K——锚杆锚固体抗拔安全系数，取2.0；L1——锚杆锚固段长度（m）；D——锚杆锚固段钻孔直径，取0.18m；qsia——岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa）。根据各勘探孔地层情况，抗浮锚杆锚固段地层主要以全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩为主，进入土层厚度取值见计算书。通过计算，锚杆锚固体与岩土层间的长度见表6.2。锚杆锚固体与岩土层间的长度表6.2区域锚杆轴向拉力标准值Nak（kN）锚固体直径（m）锚杆锚固体与岩土层间的计算长度（m）设计锚入地层深度（m）A区1300.186.06.5B区1050.186.06.5C区1050.186.06.5D区1300.186.06.5E区1300.186.06.5F区1300.186.06.5G区3200.1812.012.5H区3200.1812.012.5备注：抗水板底部一定厚度土体因应力释放而使得锚固力的丧失，此构造段长度取值不应小于0.5m，因此锚杆设计长度=构造段长度+锚杆锚固体与岩土层间的计算长度。6.3锚杆钢筋与锚固砂浆长度计算根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》DBJ51/T102-2018中5.3.5条式5.3.5-2：②l2≧K·Nak/（n·π·d·fb）式中：l2——锚筋与砂浆间的锚固长度（m）；K——锚杆锚固体抗拔安全系数，取2.0；Nak——锚杆轴向拉力标准值（kN）；d——钢筋直径（m）；n——钢筋根数；fb——钢筋与锚固注浆体间的粘结力强度标准值（MPa）,注浆体强度按30MPa考虑时，取为2.4MPa,3根钢筋点焊成束做法时，粘结强度乘以0.7折减系数，既取为1.68MPa。计算结果见表6.3。锚筋与砂浆间的锚固长度表6.3区域锚杆轴向拉力标准值Nak（kN）钢筋直径（mm）锚筋与砂浆间的锚固长度（m）A区130200.82B区105180.74C区105180.74D区130200.82E区130200.82F区130200.82G区320321.27H区320321.276.4锚杆构造设计通过表6.3、6.4和表6.5比较知：锚杆锚固体与岩土层间的长度大于锚筋与砂浆间的长度，结合《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程》第二十三条规定，土层锚杆的锚固段长度不应小于6.0m，故本工程锚杆设计锚入岩土层长度取6.0m。抗浮锚杆施工中垫层底以下如遇膨胀性黏土，构造长度应加长至膨胀性黏土层底且不应小于0.5m。6.5钢筋锚入底板长度计算根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015版）8.3确定钢筋锚入底板基本长度：①lab＝αdfy/ft②la≧ζalab式中：lab─受拉钢筋的基本锚固长度；la─受拉钢筋的锚固长度；fy─普通钢筋抗拉强度设计值（HRB400级螺纹热轧钢筋fy＝360N/mm2）；ft─混凝土轴向拉强度设计值（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（带肋钢筋的公称直径大于25mm时，取ζa＝1.1；否则取ζa＝1.0）。根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》DBJ51/T102-2018中5.5条要求，直立段长度取为0.4la，上部作90°水平弯曲。计算结果见表6.4。钢筋锚入底板长度表6.4区域钢筋直径（mm）受拉钢筋的基本锚固长度受拉钢筋的锚固长度（mm）锚入底板直立段长度（mm）锚入底板水平弯曲段长度（mm）A区20705710284425B区18635650260390C区18635650260390D区20705710284426E区20705710284426F区20705710284426G区3211281250500750H区32112812505007506.6锚杆布置及总抗浮力验算根据：n1=（A×F）/Nan2＞n1Na——单根锚杆的抗拔承载力标准值n1——预计锚杆根数n2——实际布置锚杆根数F——抗浮水头标准值(kN/m2)A——区域抗浮面积(m2)总抗浮力验算结果详见下表6.5：各区域总抗浮力验算表格表6.5区域单位面积需提供的拉力标准值(kN/m2)区域面积（m2）需提供的总拉力（kN）拔承载力标准值(kN)n1（预计锚杆根数）n2（实际布置锚杆根数）A区18.802836.853331.84130411418B区24.281518.736874.04105352360C区30.28965.229226.26105279306D区41.70799.733347.49130257261E区30.281048.431745.52130244272F区18.80446.68396.081306581G区100.25400.040100.00320126150H区88.9371.86385.173202025设置抗浮锚杆后，总抗浮力满足要求。按照以上计算：该项目共布置1873根抗浮锚杆。6.7地下室抗浮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中5.3.4条式5.3.7：(W+Gk1+Gk2)/Nw,k≥Kw式中：W—基础下抗浮锚杆范围内总的土体重量，计算时采用浮重度(kN)，综合考虑取土层浮重度为10.0kN/m³；Gk1+Gk2—结构自重及传递到底板上的其他永久荷载标准值之和（kN），设计提供抗浮水力标准值已考虑此部分荷载，因此此处取0；Nw,k—地下水浮力作用值（kN）；K—抗浮稳定安全系数，取为1.05。地下室抗浮稳定性计算参数表表6.6区域需提供抗浮力标准值(kN/m2)抗浮板面积（m2）需提供的总拉力标准值Nw,k（kN）岩土体浮重度（kN/m³）区域设计锚杆根数设计锚固长度（m）A区18.802836.853331.8410.04186.0B区24.281518.736874.0410.03606.0C区30.28965.229226.2610.03066.0D区41.70799.733347.4910.02616.0E区30.281048.431745.5210.02726.0F区18.80446.68396.0810.0816.0G区100.25400.040100.0010.015012.0H区88.9371.86385.1710.02512.0计算如下：A区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=2836.8×[6.0-2.5÷2÷tan（30°）]×10.0=108789.5kN。抗浮稳定安全系数：K=108789.5÷53331.84=2.03＞1.05。B区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=1518.7×[6.0-2.0÷2÷tan（30°）]×10.0=64817.3kN。抗浮稳定安全系数：K=64817.3÷36874.04=1.76＞1.05。C区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=965.2×[6.0-1.8÷2÷tan（30°）]×10.0=42866.02kN。抗浮稳定安全系数：K=42866.02÷29226.26=1.47＞1.05。D区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=799.7×[6.0-1.7÷2÷tan（30°）]×10.0=36208.5kN。抗浮稳定安全系数：K=36208.5÷33347.49=1.09＞1.05。E区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=1048.4×[6.0-2.0÷2÷tan（30°）]×10.0=44745.2kN。抗浮稳定安全系数：K=44745.2÷31745.52=1.41＞1.05。F区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=446.6×[6.0-2.5÷2÷tan（30°）]×10.0=17126.8kN。。抗浮稳定安全系数：K=17126.8÷8396.08=2.04＞1.05。G区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=400×[12.0-1.7÷2÷tan（30°）]×10.0=42111.0kN。。抗浮稳定安全系数：K=42111.0÷40100.00=1.051＞1.05。H区域:抗浮锚杆范围内总的土体重量：W=71.8×[12.0-1.8÷2÷tan（30°）]×10.0=7496.7kN。。抗浮稳定安全系数：K=7496.7÷6385.17=1.17＞1.05。满足整体抗浮要求。6.8裂缝宽度验算根据《\t"/webarbs/book/209/_self"混凝土结构设计规范》7.1.2条，Ψq取为0.90；αcr取为2.7；ftk取为2.01N/㎡；Es取为2×105，详细计算见计算书，计算结果如下表6.7：裂缝宽度计算表表6.7区域轴向拉力标准值(kN)受拉钢筋应力σsq(N/mm2)有效受拉钢筋配筋率ρte钢筋应变不均匀系数裂缝最大宽度ωmax（mm）A区130124.140.0370.8160.195B区105123.790.0300.7480.189C区105123.790.0300.7480.189D区130124.140.0370.8160.195E区130124.140.0370.8160.195F区130124.140.0370.8160.195G区320119.370.0950.9850.165H区320119.370.0950.9850.165由上表看出裂缝宽度均小于0.2mm，满足规范要求。本裂缝宽度验算需由结构设计单位进行复核。6.9锚杆材料防腐要求根据《建筑工程抗浮技术标准》，环境作用等级为微腐蚀，防腐等级为Ⅲ级。锚杆材料采用HRB400螺纹钢筋，钢筋由水泥砂浆封闭防腐。杆体上端钢筋锚入抗水板或独立基础内长度不得小于35d（d为主筋直径），若底板砼厚度不足，则钢筋末段采用弯钩形式(钢筋上端距离基础底板顶面不小于50mm)。6.10防水处理本工程抗浮锚杆将穿过基础防水层，因此需要进行锚杆防水处理。锚杆抗拔实验以及验收合格后，可进行基础施工，抗浮锚杆与基础连接部分的防水可采用遇水膨胀止水条、金属防水板或泥基渗透结晶型防水涂料。6.11技术要求锚杆杆体纵向钢筋采用HRB400级钢筋，注浆水泥标号采用P.O42.5R，水泥浆液水灰比宜为0.45～0.50，孔内充填碎石粒径宜为5mm～20mm，锚杆杆体注浆结石体抗压强度不应下于30MPa。锚头与底板防水处理由上部主体结构设计单位进行防水优化设计。抗浮锚杆施工期间应保证地下水位将至锚杆标高以下。6.12抗浮锚杆检测试验基本试验：在正式施工前应，在整个抗浮区域选择最不利地层进行基本试验，同时应考虑试验点尽量在场地内均布，以确定单根锚杆的抗拔力极限值，并根据试验结果确定设计参数是否调整。试验锚杆数均不少于3根，锚杆的最大试验荷载不应超过杆体标准值的0.85倍，且不应超过钢筋屈服强度的0.9倍。蠕变试验：在正式施工前应，在整个抗浮区域选择最不利地层进行蠕变试验。蠕变试验的锚杆不得少于3根。锚杆在最大试验荷载作用下的蠕变率不应大于2mm/对数周期，蠕变率的计算见《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）第12.1.17条。验收试验：施工完成后，应进行验收试验，锚杆试验抽取总数按规范进行，抽取锚杆总数的5%且不少于6根。锚杆的最大试验荷载应取锚杆拉力标准值的2.0倍。具体试验数量见表6.8。各区域试验锚杆根数表6.8区域实际布置锚杆根数单根锚杆抗拔力标准值（kN）基本试验数量（根）蠕变试验数量（根）验收试验比例验收试验数量（根）A区41813033≥5%且≥621B区36010533≥5%且≥618C区30610533≥5%且≥616D区26113033≥5%且≥614E区27213033≥5%且≥614F区8113033≥5%且≥66G区15032033≥5%且≥68H区2532033≥5%且≥667抗浮锚杆施工工艺7.1抗浮锚杆施工工艺抗浮锚杆施工按照锚杆定位—→钻机定位—→跟管成孔—→清孔同时杆体、注浆管制作—→安装杆体（注浆管）—→回填级配碎石—→拔出跟管—→孔口填充碎石至密实—→压浆—→养护—→抗拔检测—→孔口浮浆块清除—→预留段钢筋弯折。a、锚杆定位：根据地下室基础图和抗浮锚杆平面布置图上注明锚杆位置进行现场定位，并经常进行桩位复查，确保定位准确；b、钻机定位：在锚杆位置确定后，即可移动钻机，对准孔位下钻，在钻进过程中，应随时根据施工情况进行锚杆位置、垂直度检查；c、跟管成孔：用潜孔锤成孔，开孔直径为150mm，孔斜＜1％，采用跟管钻进的方式，用风排渣；d、清孔同时锚杆杆体制作：锚杆成孔至设计孔底标高后，应持续用高压空气流清除孔余渣，钻头上下来回移动清孔，持续清孔气流不少于30s，清孔后检测孔深，测孔斜，成孔深度不宜小于设计深度500mm，符合要求后进行下道工序施工。杆体制作即按每根主筋按图纸下料，埋入土体，外露部分必须保证预留长度。钢筋之间并列放置，并与隔离钢管焊接牢固，隔离钢管中部插入注浆管，注浆管为Φ25PVC管；e、安装杆体：清孔完成后，即可进行锚杆杆体安装。安放时，将杆体居中垂直放入，并保证杆体大致位于钻孔中心；f、回填级配碎石：拔跟管前，先填入级配碎石，同时缓缓轴向转动杆体，直至孔内碎石填充密实，再缓缓提起跟管；g、孔口填充碎石至密实：碎石填充完毕，跟管拔除后，应继续填充级配碎石至密实；h、压浆、养护：压浆采用纯水泥浆液，浆液水灰比为0.45～0.50，注浆压力宜大于0.5MPa，压浆养护同时制作标准试验块，进行同条件养护，28天后进行试压