医院清水房项目抗浮锚杆设计

.前言1.1工程概况拟建项目场地位于德源北二路与蜀信路三段交叉口东侧，交通方便，位置优越。拟建场地地理位置见图1.2-1。图1.2-1拟建场地地理位置图拟建项目规划建设净用地面积58732.795m2，为一栋核医学院与连廊，设置2层地下室，高度18.60m，±0.00=561.30m，详见剖面图。各拟建建筑物性质详见表1.3-1。表1.3-1拟建建筑物性质简表建筑物名称±0.00层数/高度（F/m）结构类型按承载力或按变形设计拟采用基础型式尺寸暂定埋深(m)单位荷重(kPa)地下室或地下设备情况核医学科561.34/18.6框剪/筏板/10.01202层连廊8.6///////注：每层按20kPa考虑。根据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）表5.2.3可知，对于多层的整体倾斜，当Hg≤60m时，地基变形允许值为0.003。本项目±0.000相对应的绝对标高为561.3m，地下室底板板面标高为-4.9m/-9.55m，抗水板板厚为350/500mm，垫层厚100mm，抗水板垫层底标高555.90m/551.10m。本场地抗浮设计水位标高为560m(相对标高-1.3m)。根据设计单位提供的《地下室抗浮标准图》及图文说明要求，抗浮区域抗浮设计标准值：A区46.0kN/㎡，B区57.0kN/㎡，C区32.0kN/㎡。1.2.工程地质概况1.2.1地形地貌拟建场地及周边以草坪和多层建筑为主，地形较为平坦，已完成拟建建筑勘探点孔口标高为561.06～561.88m，最大高差为0.82m，场地地形整体比较平坦。地貌单元属岷江水系Ⅰ级阶地。1.2.2场地工程地质概况根据现场钻探揭露，场地内揭示的地表覆盖层由第四系全新统人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）可塑粉质黏土、中砂、卵石组成。现根据钻探揭示情况将场地各地层的分布及特征由上至下简述如下：1第四系全新统人工填土层（Q4ml）（1-1）杂填土：杂色，松散，稍湿，含砖、瓦碎块等，硬杂质含量约30%，含有粉质粘土欠固结，在场地分布较普遍，回填时间为小于3年，为新近回填土，层顶埋深为0m，层厚为2.3～4.2m，平均层厚为3.09m。2第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）（2）粉质黏土：灰褐色，可塑，稍具光泽，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。该层在场地内普遍分布，层顶埋深为2.3~3m，层厚0.8～1.1m，平均层厚为0.94m。（3）中砂：灰褐色、青灰色，松散，质较纯，湿～饱和，主要成分为长石、石英，次为云母，局部夹个别卵石，主要以透镜体状分布于卵石层中，该层仅零星分布，层顶埋深为5.0~18.6m，层厚0.2～1.6m，平均层厚为0.68m。（4）卵石层：褐灰色、浅灰色，湿～饱和，卵石成分以砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩为主。卵石呈亚圆形、圆形，一般为中等风化，少量呈强风化或微风化。充填物为细砂、中砂及圆砾。根据《成都地区建筑地基基础设计规范》(DB51/T5026-2001)，按超重型动力触探锤击数本工程将其分为2个亚层：（4-1）稍密卵石：褐灰色、浅灰色，潮湿～饱和，卵石约占55%～60%，粒径一般6～15cm，其中粒径>10cm的含量约占50%，圆砾及中、细砂充填，石质成分主要为砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等，磨圆度较好，分选性较差，局部含漂石，最大粒径达25cm，漂石含量小于10%，N120动力触探击数4～7击。（4-2）中密卵石：褐灰色、浅灰色，饱和，局部稍密，卵石约占60%～70%，卵石粒径6～18cm，其中粒径>10cm的含量约占55%，圆砾、中砂充填，石质成分主要为砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等，磨圆度较好，分选性较差，含漂石，最大粒径达25cm，漂石含量小于10%，N120修正击数一般为7～10击。场地地层分布详见《工程地质剖面图》。1.3.编制依据(1)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；(2)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(2015版)；(3)《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）；(4)《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）；(5)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2009)；(6)《四川省建筑地基基础检测技术规程》(DB51/T014-2021)；(7)《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)；(8)《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)(9)《郫都区人民医院配套用房清水房建设工程项目详细勘察报告》(四川志德岩土工程有限责任公司，2022.5)；(10)《地下室抗浮标准条件图》（四川红艺筑工程设计有限公司，2023.01）。2.抗浮锚杆方案设计2.1抗浮锚杆方案选择2.2抗浮锚杆设计计算2.2.1抗浮锚杆设计轴向拉力值的确定根据设计要求:抗浮区域抗浮设计标准值A区46.0kN/㎡，B区57.0kN/㎡，C区32.0kN/㎡。(1)A区抗浮锚杆拟按2.3m*2.3m正方形网格状布置，则单根抗浮锚杆抗拔力标准值为243.3kN。（2）B区抗浮锚杆拟按2.1m*2.1m正方形网格状布置，则单根抗浮锚杆抗拔力标准值为251.4kN。（3）C区抗浮锚杆拟按2.5m*2.5m正方形网格状布置，则单根抗浮锚杆抗拔力标准值为200.0kN。2.2.2抗浮锚杆钢筋截面面积的计算本锚杆属永久性锚杆。根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)5.3.6条，按下式计算配筋量：式中：AS－锚杆钢筋截面面积（mm2）；－锚杆筋体抗拉安全系数，取2.0；－锚杆轴向拉力标准值（kN）。fy－锚筋抗拉强度设计值（kPa），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）表4.2.2-1，本工程采用Ⅲ级钢，取360N/mm2；根据以上计算公式和计算参数，得出计算配筋面积,实际配筋面积不小于计算配筋面积，计算结果见表2.2.2。锚杆配筋一览表（表2.2.2）抗浮分区锚杆轴向拉力标准值Nak（kN）计算钢筋截面面积AS（mm2）选取钢筋钢筋级别实际钢筋截面面积AS（mm2）A区243.31351.93根25HRB4001471.9B区251.41396.53根25HRB4001471.9C区200.01111.13根22HRB4001139.82.2.3锚杆长度根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)5.3.5条，锚杆锚固体与岩土层间长度应满足式5.3.5-1，锚杆杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足式5.3.5-2，即锚杆的锚固段长度应不小于式5.3.5-1及式5.3.5-2中确定的锚固长度较大值。(8.2.3)（8.2.4）式中：Nak－锚杆轴向拉力标准值（kN）；l1－锚杆锚固段长度（m）；K－锚杆锚固体抗拔安全系数，一般取2.0；qsia－岩土层与锚固体间的极限粘结强度标准值（kPa），根据本工程详细勘察报告取值（表2.2.3）；l2－杆体与砂浆、水泥浆之间的锚固长度（m）；fb－钢筋与锚固段注浆体间的粘结强度标准值（kPa），根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)表5.3.5-3取值，M30取2400kPa，当采用3根钢筋时需乘以0.7折减采用即取1680kPa。D－锚固体直径，取0.15m；d－钢筋的直径(m)；n－钢筋根数，取3。本工程锚固段所在地层为粉土、中砂、松散卵石、稍密卵石、中密卵石、泥岩等，根据勘察报告，选择地质条件相对较差的ZK4/ZK9号勘探孔地质资料进行锚杆抗拔力计算，计算地层厚度及注浆体与相应地层间的粘结强度标准值见表2.2.3。计算锚固段地层厚度分布表(A区)（表2.2.3-1）序号(zk4)松散卵石稍密卵石合计深度（m）计算地层厚度(单位：m)3.82.86.6注浆体与地层间的极限粘结强度标准值（kPa）140180综合加权平均 qsia取值为157kPa。计算锚固段地层厚度分布表(B区)（表2.2.3-1）序号(zk4)松散卵石稍密卵石合计深度（m）计算地层厚度(单位：m)3.836.8注浆体与地层间的极限粘结强度标准值（kPa）140180综合加权平均 qsia取值为157.5kPa。计算锚固段地层厚度分布表(C区)（表2.2.3-1）序号(zk9)松散卵石稍密卵石合计深度（m）计算地层厚度(单位：m)3.12.35.4注浆体与地层间的极限粘结强度标准值（kPa）140180综合加权平均 qsia取值为157.0kPa。钢筋预留长度为L，全部锚入抗水板中，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(2015版)钢筋预留长度L计算公式如下：L=ζafyd/ft（8.3.1-1）式中：ζa-锚固长度修正系数，取1.0；-钢筋的外形系数，取0.14；fy-钢筋的抗拉强度设计值，取360N/mm2；d-钢筋直径（mm）；ft-混凝土轴心抗拉强度，C30砼取1.43N/mm2；直径22钢筋：L=1.0×0.14×360×22/1.43=775mm，锚入抗水板钢筋长度取1.0m。直径25钢筋：L=1.0×0.14×360×25/1.43=881mm，锚入抗水板钢筋长度取0.9m。根据以上计算公式和计算参数，计算结果如表2.2.3.锚杆长度计算结果一览表(表2.2.3-2)范围Nt（kN）有效锚固段（m）构造锚固段长度（m）锚固段设计总长度（m）锚入抗水板钢筋长度（m）锚杆钢筋设计总长度（m）A区243.36.60.57.10.98.0B区251.47.00.57.51.08.5C区200.06.00.56.51.07.5注：根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)5.1.6条规定，考虑到因基坑开挖过程中，将对基底一定范围内土层造成扰动，此范围为无效锚固段长度0.5m。2.2.4锚杆锚固体裂缝验算(1)截面有效高度:受拉钢筋应力计算,根据《混凝土规范》式7.1.4-1:(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,根据《混凝土规范》式7.1.2-4:(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,根据《混凝土规范》式7.1.2-2:受拉区纵向钢筋的等效直径deq:根据《混凝土规范》表7.1.2-1构件受力特征系数αcr=2.6:(5)最大裂缝宽度计算,根据《混凝土规范》式7.1.2-1:σs=σsq(6)验算最大裂缝宽度：0.193(mm)＜[ωmax]=0.200(mm),满足。其余情况同上述计算，满足要求。2.3抗浮锚杆布置及抗浮力验算根据设计院结构设计要求:抗浮区域抗浮设计标准值A区46.0kN/㎡，B区57.0kN/㎡，C区32.0kN/㎡。按正方形网格分布将抗浮锚杆布置到基础平面图上，对临近边缘的部分抗浮锚杆位置进行了适当调整；详见抗浮锚杆平面布置图。抗浮力验算见下表：总抗浮力验算一览表抗浮标准值KN/㎡抗浮区域面积（㎡）抗浮区域总浮力标准值（KN）单根锚杆抗拔力标准值（KN）布置抗浮锚杆根数抗浮区域抗浮力设计值（KN）结果46.01048.9327558243.319747930.1抗浮满足设计要求57.0387.222070.4251.49824637.2抗浮满足设计要求32.0122.43916.8200.0255000抗浮满足设计要求2.4抗浮锚杆设计简述2.4.1施工方法与注意事项根据拟建场地的地质条件，锚固段锚入卵石层，采用潜孔钻机成孔，如果遇到卵石塌孔，成孔过程中可采用跟管钻进，以保证成孔质量。钻孔直径Ф150mm；孔内置入钢筋，经压注M30水泥砂浆锚固，最后形成直径Ф150mm的抗浮锚杆。由于潜孔钻靠强大的风压吹出孔内残渣，再加上锚杆间距较小，风压在孔内扩散，将影响附近区域锚杆锚固体的固结质量，因此施工过程中分区段进行锚杆成孔和注浆作业，待相邻区域锚固体达到一定强度后，方可进行相邻区域的锚杆钻进作业。2.4.2锚杆设计根据抗浮锚杆设计计算，抗浮锚杆设计简述如下：=1\*GB2⑴锚杆按照《抗浮锚杆平面布置图》进行布置；=2\*GB2⑵抗浮锚杆锚固体直径150mm，；=3\*GB2⑶锚杆钢筋采用3Ф22/25的HRB400Ⅲ级螺纹钢筋，依据《混凝土结构设计规范》，预留在基础里面的钢筋长度为1.0m。=4\*GB2⑷锚杆结构详见《抗浮锚杆结构详图》。2.4.3抗浮锚杆工作量本工程共布置抗浮锚杆(1)A区(抗浮标准值46.0KN/㎡)：197根，抗浮锚杆长度7.1m，抗浮锚杆总长度1398.7m；（2）B区(抗浮标准值57.0KN/㎡)：98根，抗浮锚杆长度7.5m，抗浮锚杆总长度735.0m；（3）C区(抗浮标准值32.0KN/㎡)：25根，抗浮锚杆长度6.5m，抗浮锚杆总长度162.5m；2.4.4防腐、防锈措施永久性锚杆须进行防腐蚀处理。该工程拉杆材料采用HRB400Ⅲ级热轧钢筋，钢筋应除油污、除锈，水泥浆保护层厚度应不小于30mm，锚杆钢筋端头应埋入抗水板内50mm以上。2.4.5抗浮锚杆的检测根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018)及《四川省建筑地基基础检测技术规范》（DBJ51/T014-2021）执行，抗浮锚杆须进行基本试验和验收试验，锚杆施工完成后，锚杆锚固段浆体强度达到设计强度后的90%后方可进行抗拔试验。在正式施工前，应选择最不利地层进行基本试验，以确定单根锚杆的抗拔力极限值，并根据试验结果调整设计参数、锚杆长度和抗浮形式。基本试验每种类型锚杆数量不少于3根，最大试验荷载不应超过钢筋屈服值的0.90倍，为避免钢筋拉断，基本试验应根据核算情况适当增大钢筋配筋量。加卸荷方法为循环加、卸荷法。验收试验锚杆数量应取每种类型锚杆总数的5％，且不得少于5根，永久性抗浮锚杆的验收荷载应取设计要求的锚杆抗拔承载力标准值的2倍。3.施工方案设计3.1施工工艺流程测量放孔→成孔→记录孔深度→杆体安装→压力注浆→二次补浆→质量自检→基础施工。图3.1抗浮锚杆施工工艺流程3.2操作过程及技术要求（1）测量放孔。（2）成孔：采用哈迈YXZ-90型锚杆钻机全断面取芯钻进,由于卵石易塌孔，成孔过程中可采用跟管钻进，以保证成孔质量。成孔时孔位准确，钻孔垂直度偏差不大于孔深的1%，成孔直径150mm，孔深符合设计要求并及时做好成孔深度记录。（3）清孔：成孔后及时清孔，采用高压风清孔，吹出孔内沉渣。（4）锚杆制作：按照设计要求制作锚杆。（5）下锚杆钢筋：在钻孔完成且清孔后，将制作好的锚杆杆体和注浆管下入孔中，要求下至设计深度，误差不超过10cm。（6）灌浆：通过灌浆管进行压力灌浆，采用M30水泥砂浆进行灌注，水泥标号P.O42.5，注浆压力0.5～3.0MPa，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时应进行第二次压力补灌浆，直至浆液稳定。必要时须多次补浆，直至浆液稳定。（7）质量检查：当第二次压浆完毕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）基础施工：基础在浇筑混凝土之前，把锚杆上