人居锦城世家抗浮锚杆设计方案.docx

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人居锦城世家抗浮锚杆设计方案

人居·锦城世家

抗浮锚杆设计方案

四川省川建勘察设计院

二○一一年三月

人居·锦城世家

抗浮锚杆设计方案

工程编号:

2011-

法定代表人雷文明

技术负责人刘晓东

审定刘晓东

审核丁惠明

项目负责肖祥

编制肖祥

中华人民共和国建设部工程勘察证书

证书等级：

综合类甲级

编号：

220106－kj

四川省川建勘察设计院

二○一一年三月

人居·锦城世家

抗浮锚杆设计方案

工程编号:

2011-

法定代表人

技术负责人

审定

审核

项目负责

编制

四川省川建勘察设计院

二○一一年三月

目录

1、工程概况1

2、设计依据2

3、场地条件2

3.1场地工程地质条件2

3.2场地水文地质条件3

4、抗浮锚杆设计3

4.1抗浮锚杆技术要求3

4.2抗浮锚杆布置原则和方案选择3

4.3抗浮锚杆设计计算3

4.4锚杆间距与锚杆布置6

4.5主筋导向支架设置7

4.6注浆管设置7

4.7锚杆材料防腐及灌浆7

4.8防水处理7

5、抗浮锚杆施工8

5.1施工方法8

5.2工艺流程8

5.3主要机械设备9

6、保证质量的关键点控制10

7、锚杆验收检测10

8、其他10

附录

1.抗浮锚杆平面布置图………………………………………1张

2.抗浮锚杆结构图……………………………………………1张

1、工程概况

成都人居置业有限公司拟建的人居·锦城世家项目位于成都市三洞桥路以西的永陵加油站附近。

本工程由10栋地上28-32层的建筑物组成，设2层地下室。

拟建物主楼部分拟采用框剪结构，筏板基础形式；主楼外地下室拟采用框架结构，独立基础+抗水板形式。

1-10号楼筏板厚度分别为1.0m、1.3m、1.0m，1.3m、1.5m、1.5m、1.5m、2.1m、1.5m、1.5m；地下室抗浮板厚0.40m，地下室±0.00标高＝505.90m，相应基础顶标高为495.30m～496.60m。

拟建场地由中机工程勘察设计研究院进行该场地的岩土工程勘察，由成都市建筑设计研究院进行设计。

根据地勘报告中的该场地水文地质资料显示，场地最高水位标高为501.00m，该水位作为抗浮设计水位标高，场地水位高于地下室基础埋深，经设计单位计算纯地下室部分自重和上覆土压力小于建筑物所受到的水浮力，需采取抗浮措施。

为满足抗浮要求，设计单位要求对纯地下室部分采取抗浮锚杆进行抗浮，设计抗浮力标准值为45.5kN/m2，单根锚杆轴向拉力设计值不小于300kN。

受业主单位委托，四川省川建勘察设计院进行该工程抗浮锚杆的方案设计工作。

我院根据本工程设计技术要求，结合成都地区大量设计和施工经验，对本工程抗浮锚杆进行设计，具体概况见下表1。

抗浮锚杆设计概况表表1

抗浮

区域

抗浮力

标准值（kN/m2）

±0.00

标高

（m）

抗水板底

标高

（m）

抗浮区域面积

（m2）

单根锚杆轴向拉力设计值

（kN）

锚杆布置间距

（m）

锚杆设计长度（m）

锚杆配筋数量及长度

锚杆数量（根）

预计

锚杆

总进尺（m）

二层地下室

45.5

505.90

494.90～496.20

32271.0

≥300.0

2.2m×2.2m

6.0m

3Ф25

L=7.0m

5970

35820.0

备注

1.抗浮锚杆设计长度根据设计技术要求结合地勘报告综合确定，桩端嵌入卵石层。

2.防水板厚度400mm，垫层厚度100mm。

3.锚杆配筋包括35d嵌入基础内的长度。

4.选取3根基本试验的锚杆。

2、设计依据

（1）《人居·锦城世家岩土工程勘察报告》（中机工程勘察设计研究院，2010年12月）

（2）《基础平面布置组合置图》（成都市建筑设计研究院，2011年2月，图号：

2/66）

（3）《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）

（4）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）

（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

（6）《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）

（7）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

（8）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

（9）《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:

2005）等。

3、场地条件

3.1场地工程地质条件

拟建场地位于成都市三洞桥路以西，永陵路以北，永陵加油站以西，勘察期间，原场地地形起伏较大，现场地经平整，地势较平坦。

根据该场地岩土工程勘察报告，场地地貌上属于岷江水系Ⅰ级阶地，在勘探深度范围内的地层主要由第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲、冲洪积层（Q4al、Q4al+pl）组成。

基底以下主要为砂卵石层，现将基底以下各地层分类描述如下：

（1）卵石：

灰、灰褐、灰黄色，湿～饱和；卵石岩性以岩浆岩及变质岩为主，呈亚圆形，一般粒径20～70mm，最大粒径130mm，卵石含量大于50%，充填物为砂、砾石及少量有机土。

该层分为松散、稍密、中密、密实四个亚层。

各土层的物理力学指标建议值见表3.1。

指标

土名

重度

γ（kN/m3）

承载力

特征值

fak

（kpa）

压缩

模量

Es

（MPa）

变形

模量

E0

（MPa）

粘聚力

标准值

Ck

（kPa）

内摩擦角

标准值

φk

（度）

土体与锚固体间的粘结强度特征值

frb（kPa）

中砂

19.0

140

8

7

0

25

卵

石

松散

20.5

200

16

14

0

32

50

稍密

21.0

320

28

26

0

36

70

中密

22.0

550

46

43

0

40

95

密实

23.0

700

55

50

0

42

120

3.2场地水文地质条件

地下水主要类型为赋存于砂卵石层中的孔隙潜水，受大气降水补给，水量丰富，水位变化受季节性控制及附近建筑场地施工降水影响。

勘察期间处于丰水期。

根据该区域以有的地下水动态变化观测资料，预计场地最高水位标高可达501.00m左右，抗浮水位标高取501.00m。

据地勘报告，场地地下水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，土对钢结构具有弱腐蚀性。

4、抗浮锚杆设计

本工程基础抗浮采用土层锚杆设计，土层锚杆是一种埋入土层深处的受拉杆件，它一端与工程构筑物相连，另一端锚固在土层中，通过杆体与土体间的粘结力（抗剪强度）抵抗地下水体对抗水板的浮力。

本工程抗浮锚杆锚固地层为卵石层中。

4.1抗浮锚杆技术要求

根据设计院提供的抗浮技术要求，地下室抗浮区域的抗浮力标准值为45.5kN/m2；单根锚杆轴向拉力设计值不小于300kN。

4.2抗浮锚杆布置原则和方案选择

根据设计要求和本工程的特点，本工程抗浮锚杆拟采用以下方案：

在纯地下室部分均匀布置锚杆，基础和剪力墙范围内不宜布置锚杆；

抗浮锚杆间距2.20×2.20m，部分地段间距适当调整，调整原则以锚杆总抗拔力大于总浮力为基本原则。

锚杆杆体采用钢筋；

锚杆钢筋的预留筋锚入抗水板中，不设置锚头。

⑸锚固体直径为150mm。

4.3抗浮锚杆设计计算

4.3.1抗浮锚杆设计轴向拉力值的确定

单根锚杆轴向拉力设计值取300KN。

根据设计单位提供的抗浮设计要求，本工程地下室部分总的抗浮力为：

29000.0m2×45.5kN/m2×1.3＝1715350.0kN

⑶根据设计单位提供的抗浮设计要求，本工程抗浮区域抗浮锚杆的设计根数为：

1715350kN÷300kN＝5718.0根

⑷考虑对称性及局部边缘调整，本工程抗浮区域共布置抗浮锚杆5970根；锚杆提供的总抗拔力大于需要的总浮力，满足设计要求。

4.3.2锚杆配筋

根据工程性质、施工工艺，本工程拟采用Ф25HRB335螺纹钢筋作为锚杆配筋，依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）第7.2.2式进行计算配筋量：

式中:

As——锚杆钢筋截面面积（mm2）

γ0――工程重要性系数，取1.0

Na――锚杆抗拔力设计值（kN），取300kN

ξ2――锚筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69

fy――钢筋抗拉强度设计值（N/mm2），取300N/mm2

本工程采用Ф25HRB335螺纹钢筋作为锚杆配筋，其有效截面面积为490.60mm2，其抗拉强度设计值fy取300N/mm2。

锚杆中需配置钢筋根数数n按下式计算：

根据以上计算公式和计算参数，计算结果如下：

钢筋截面面积：

AS＝1449.3mm2

配筋根数：

采用Ф25

级螺纹钢，n＝AS/A≈3根；

4.3.3锚杆直径与长度

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）第7.2.3式和第7.2.4式估算抗浮锚杆锚固段长度，并取其中的较大值。

式中:

la——锚杆锚固段长度（m）

γ0――工程重要性系数，取1.0

Na――锚杆轴向拉力设计值（kN），本工程取300kN

Nak――锚杆轴向拉力标准值（kN），Nak=Na/γk（γk为荷载分项系数，取1.30）

ξ1――锚固体与地层粘结工作条件系数，取1.0

ξ3――钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，永久性锚杆取0.60

D――锚杆锚固体直径（m），取150mm

d――锚杆钢筋直径，取25mm

frb――地层与锚固体粘结强度特征值（kPa），基底地层以中密及以上卵石为主，综合取值95kPa；

fb――钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（kPa），采用3根钢筋成束，取1700kPa

n――锚杆钢筋根数，取3

根据以上公式及相关参数，计算结果如下：

序号

抗浮区域

锚杆锚固体与地层的

锚固长度la（m）

锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度la（m）

1

二层地下室

5.20

0.96

依据《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004进行抗浮锚杆承载力特征值估算：

Fa=∑qsiuili=95.0×3.14×0.15×5.2=232.67KN＞300.0kN/1.3=230.77kN

式中：

Fa――抗浮锚杆抗拔承载力特征值（kN）

qsi――锚固体与土体间的粘结强度特征值（kPa）

li――第i层土的桩长

ui――锚固体周长（m）

本工程二层地下室部分锚杆锚固长度取5.2m，锚杆无效段长度取0.8m（即锚杆上部0.8m为自由段，其长度不计算抗拔力），则单根锚杆长度设计长6.0m,考虑到锚杆与基础底板连接时钢筋搭接长度Lae应大于35d（875mm），本部分锚杆配筋长度取7.0m；。

锚杆采用全长粘结型锚杆。

4.4锚杆间距与锚杆布置

二层地下室需布置抗浮锚杆的面积约29000.0m2。

每根锚杆分担的抗浮面积为：

300／（45.5×1.3）=5.07㎡；

根据以上计算并结合设计要求和需设置抗浮锚杆区域形状，按2.2m×2.2m的矩形布置，得到抗浮锚杆设计结果，需布置抗浮锚杆5718根，考虑对称性及局部边缘调整，本工程在抗浮区域内共布置抗浮锚杆5970根，抗浮锚杆长度为6.0m，配筋7.0m；

为进行抗浮锚杆基本试验，在计算总锚杆数量的基础上增加3根抗浮锚杆，在场地内均匀布置。

由于基本试验荷载较大，易破坏抗浮锚杆结构，该3根抗浮锚杆不纳入抗浮受力计算。

具体布置详见附图《抗浮锚杆平面布置图》。

4.5主筋导向支架设置

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2.0m设置一组导向支架，该导向支架采用Ф8钢筋弯成“[”形，然后将其点焊在主筋上，沿主筋截面每120°焊一个，一个截面焊三个。

4.6注浆管设置

在主筋放入钻孔之前，需随主筋绑扎注浆管。

注浆管直径为20mm的硬塑料管，为防止注浆时在受浆液压力作用下管身爆裂，影响注浆效果，注浆管壁厚应大于3.5mm。

注浆管上端长出主筋顶部400mm使注浆操作方便；下端短于主筋400mm，防止注浆管钻入锚杆孔底土层使浆液无法流出，影响注浆质量。

浆后缓慢提升灌浆管，然后反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞。

4.7锚杆材料防腐及灌浆

锚杆材料采用Ф25HRB335螺纹钢筋，钢筋由水泥浆封闭防腐。

杆体上端钢筋伸入基础砼内长度不小于35d（d为钢筋直径）,若底板砼厚度不足35d,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5cm），将锚杆拉筋与柱、梁钢筋绑扎在一起，同柱、梁混凝土浇注时一起隐蔽。

灌浆材料采用纯水泥浆,水灰比0.45～0.50,灌浆压力0.5～1.0MPa,孔口溢浆后缓慢提升灌浆管，然后反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞，注浆强度等级为M30。

4.8防水处理

抗浮锚杆与基础连接处的防水处理措施由土建施工单位结合地下室防水工程完成。

5、抗浮锚杆施工

5.1施工方法

采用YXZ-70（80）专业锚杆钻机，以空压机驱动偏心潜孔锤跟套管钻进成孔，终孔提钻后在孔内置入用钢筋制作好的抗拉杆件，然后在钢筋周围填入砾石，最后拔除套管后压浆形成直径不小于150mm抗浮锚杆。

5.2工艺流程

基坑开挖至基底标高→浇筑砼垫层（100mm，由土建施工单位完成，也可放到抗浮锚杆施工后进行）→锚杆孔位测放→跟管钻进成孔至设计深度→清孔提钻→置入锚杆抗拉杆件→填入砾石→灌浆→标准养护→与抗水板钢筋的联接→基础底板防水、钢筋制安及砼施工（土建施工单位承担）。

5.2.1锚杆孔位测放

由土建施工单位准确测放出基础轴线，根据抗浮锚杆平面布置图确定锚孔位置并作标记，点位误差±20mm。

5.2.2锚杆成孔

（1）采用YXZ-70（80）型专业锚杆钻机，以0.75MPa高压风力驱动偏心潜孔锤跟φ146套管钻进至设计深度。

（2）成孔深度必须大于或等于设计深度。

（3）钻孔垂直，倾斜度小于5%。

（4）成孔孔径不得小于146mm，压浆后形成的锚固体直径不应小于150mm。

5.2.3主筋入位

终孔验收后，将主筋放入钻孔。

主筋放入钻孔之前，先向孔内投入1～2锹豆石，豆石粒径为8～10mm，使主筋就位后其底部与孔底之间有200mm左右的距离，确保锚杆有效长度。

然后将注浆管顺直地与主筋绑扎在一起，徐徐将由钢筋及注浆管制安成型的锚杆下至孔底，使之就位。

5.2.4拔套管

拔套管采用拔管器，为防止提拔套管时石子等杂物掉进注浆管口及排气管口，提拔套管前先用塑料布封上注浆管及排气管上口。

提拔套管时，先倒入豆石淹没套管1.0m，同时用手锤敲打套管管壁，使豆石密实，而后上拔套管1.0m，然后再倒入豆石1.0m，往复循环，直至豆石顶面距孔口700～800mm时止。

5.2.5注浆

（1）配浆

注浆所用浆液采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐水泥PO42.5R，水灰比为0.45～0.50。

水泥浆在灰浆搅拌机中拌和时间不少于1分钟，使之均匀一致。

（2）压浆

灌浆压力0.5～1.0Mpa，以绑扎在主筋上的注浆管为导管，注浆口与泥浆泵用高压注浆管与枪头连接，泥浆泵从灰浆池中吸取水泥浆，自高压注浆管注入锚杆孔内，直至冒浆后，再在1.0MPa压强下稳压注浆1分钟后停止压浆，立即拔掉枪头，拆堵注浆管。

5.3主要机械设备

主要机械设备一览表表5.3

序号

技术装备

名称

型号规格

功率

1

锚杆钻机

YXZ-70（80）

20KW

2

空气压缩机

寿力90H

75KW

3

注浆泵

BW160

18KW

4

电焊机

BY-250

11KW

5

切割机

4KW

6

配电设备

6、保证质量的关键点控制

为了保证每根抗浮锚杆达到设计抗拔力要求，施工中必须严格控制以下影响质量的关键点：

（1）点位误差±20mm。

（2）成孔深度必须大于或等于设计深度。

（3）钻孔垂直，倾斜度小于5%。

（4）成孔孔径不得小于146mm，压浆后形成的锚固体直径应不小于150mm。

（5）施工中应做好深度、孔径及孔底地层记录。

（6）锚杆压浆时，孔口溢浆后缓慢提升灌浆管，然后反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞。

（7）压浆施工完成14天后，应进行抗拔试验，试验要点按相关规范进行。

（8）进行抗拔试验的锚杆均应进行补浆处理。

7、锚杆验收检测

（1）根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:

2005），本工程抗浮锚杆须进行3根基本试验。

（2）抗拔试验变形要求按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中X.0.4要求执行。

（3）抗浮锚杆完成后应进行抗拔力检验，检验数量不得少于锚杆总数的5%。

（4）检测的时间需砂浆强度达到设计强度的70%以后进行，对本工程而言，应在注浆完成14天后进行。

8、其他

（1）施工图审查前，本方案应报设计确定。

（2）抗浮锚杆与基础连接处的防水处理措施由土建施工单位结合地下室防水工程完成。

（3）施工过程中如遇有稍密卵石、松散卵石或砂层时，应增加成孔深度。