摘要:抗浮锚杆没有对应的国家规范,主要参照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)和《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005),而这两本规范是主要针对边坡工程的,与抗浮设计还有一定差异,所以相对于规范,当地经验、施工工艺和实验结果更重要,在施工图中应注明单根锚杆抗拔承载力应由现场试验确定。
在水位较浅的地区,如果高层建筑物有突出主楼的地下室,或者单层、多层建筑设有地下室时,很多时候会存在建筑物抗浮的问题。
地下室抗浮设计经常采用的方法有:配重、盲沟排水(人工降低水位减少水浮力);锚杆抗浮。由于配重覆土会增加结构自重及影响建筑层高,盲沟排水是一个长期过程且操作复杂,而锚杆抗浮工艺成熟、施工简单、造价低廉,且不影响建筑使用,是当前抗浮设计采用最广泛的的方法。
一、进行抗浮锚杆设计之前需要具备的相关资料:
1.场地地层结构:应由地质勘察部门提供,并确定地层中有适合设置锚杆的土(岩)层。永久性锚杆的锚固段不应设置在以下地层中:
(1)有机质土、淤泥质土;
(2)液限WL>50%的土层;
(3)相对密实度Dr<0.3的土层。
2.抗浮水位:应由地质勘察部门提供,最高抗浮水位应与建筑物的设计使用年限一致。
3.锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值fmg:应由地质勘察部门提供,初步设计时可参照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)表7.5.1-1、7.5.1-2中的推荐值。
4.锚固段注浆体与筋体间的粘结强度标准值fms:应通过试验确定,初步设计时可参照《规程》表7.5.1-3中的推荐值。
5.相关系数:其他相关参数的选取可参照《规程》相应条款。
二、抗浮锚杆的设计内容:
1.锚杆的布置:抗浮锚杆的布置可分为基础下集中布置、基础下满布和止水筏板下满布。如果基础形式采用柱(墙)下独立基础、柱(墙)下条形基础、梁筏时,可把锚杆集中布置到扩展基础或基础梁下,这样可以利用结构自重消除一部分水浮力,但止水筏板配筋较大;基础下满布适用于各种基础形式,水浮力全部由抗浮锚杆承担,形式简单,施工方便,但没有有效利用结构自重,锚杆较多;止水筏板下满布适用于条形基础+止水笩板、梁筏等基础形式,要求上部自重能够消除一部分水浮力,而锚杆仅与筏板共同工作,此种布置方式经济简单,受力明确,但受基础形式限制较大。
2.确定单根锚杆承担的水浮力,即锚杆的轴向拉力设计值(Nt);
3.确定锚杆的截面面积,即计算杆体的钢筋面积;
4.确定锚杆的长度,应根据锚固段注浆体与地层间的粘结强度、锚固段注浆体与筋体间的粘结强度分别确定锚杆的长度,并取大值;
5.抗浮锚杆设计中还应考虑基础底板的裂缝情况。
三、工程实例:
郑州郑东新区某综合科研楼,主楼17层,裙房6层,北边、西边有两跨突出主楼的单层地下车库,地下室基底标高-7.500m,室内外高差300,单层地下室柱网为6350×8000,工程抗浮水位埋深1m。
基底土层为:③层粉土,平均厚度1.00m;④层粘土,平均厚度7.00m,土体与锚杆粘结强度特征值20kPa;⑤层细砂,平均厚度11.00m,土体与锚杆粘结强度特征值80kPa。
主楼基础采用CFG桩+1200厚筏板基础,裙房基础采用800厚筏板基础,单层地下室基础采用独立基础+止水笩板。经验算,主楼和裙房均能满足抗浮要求,仅对单层地下车库设置抗浮锚杆,设计过程如下:
1.计算水浮力:
=1.05×10×(7.5-1.3)=65.1KN/㎡。
2.锚杆截面面积:选用直径150全长粘结型锚杆,单层地下室下按间距2.0m满布。
=2.0×2.0×65.1=260KN
=(1.6×260×1000)/400=1040㎜,
选用3?22,截面积1140㎜2;
3.锚固段长度:
=1.5×3.14×0.15×(20×7+80×8)
=551KN
=3×3.14×0.022×0.8×2500×15×1.5
=9326KN
KNt=2.0×147=294KN,因此选择锚杆的锚固长度可取15m满足要求,锚杆总长为16m。
四、重点问题:
抗浮锚杆没有对应的国家规范,主要参照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)和《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005),而这两本规范是主要针对边坡工程的,与抗浮设计还有一定差异,所以相对于规范,当地经验、施工工艺和实验结果更重要,因此在施工图中应注明单根锚杆抗拔承载力应由现场试验确定。在锚杆的选取上,可参照《规程》附录C,但不能过于局限,相对边坡工程中水平向或斜向锚杆而言,竖直向的抗浮锚杆施工更方便,锚杆质量更有保证,因此个人认为锚杆长度可适当放宽、锚固长度对粘结强度的影响系数可取大值。
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