地下工程抗浮錨桿設(shè)計(jì)探討—地下建筑工程論文范文

1、地下工程抗浮錨桿設(shè)計(jì)探討地下建筑工程論文范文地下工程抗浮錨桿設(shè)計(jì)探討地下建筑工程論文范文2011-10-19 13:41 來源：未知 瀏覽次數(shù)： 關(guān)鍵字： 地下,建筑工程,論文,范文,探討,設(shè)計(jì),工程,抗浮,錨桿,許開軍摘要：抗浮錨桿是針對(duì)地下工程抗浮問題的一種豎向錨固技術(shù)，主要特點(diǎn)是通過結(jié)構(gòu)物以下巖土體的錨固力來提供所需要的抗浮力，與一般錨桿一樣，根據(jù)土層特點(diǎn)可將其分為巖層錨桿、土層錨桿、巖土層混合型錨桿，由于現(xiàn)有規(guī)范沒有對(duì)抗浮錨桿設(shè)計(jì)和施工提出具體的要求，且對(duì)于抗浮錨桿的基本試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)沒有明確界限的規(guī)定，使得抗浮錨桿工程在設(shè)計(jì)、施工到最后竣工驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。本文

2、結(jié)合深圳地區(qū)幾個(gè)具體工程的抗浮錨桿工程實(shí)例，通過對(duì)抗浮錨桿設(shè)計(jì)、抗浮錨桿基本試驗(yàn)、抗浮錨桿施工、抗浮錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的分析總結(jié)，提出了自己的見解，為類似抗浮錨桿工程的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：抗浮錨桿；基本試驗(yàn)；抗浮錨桿設(shè)計(jì)1概述隨著城市發(fā)展對(duì)空間利用的要求，越來越多的城市建設(shè)向地下空間發(fā)展，在地下水位較高地區(qū)，地下工程的抗浮問題成為了一個(gè)不可忽視的問題，現(xiàn)有的很多建筑由于設(shè)計(jì)抗浮考慮不足等原因，造成了施工過程中或后期正常使用過程中上浮的問題，給建筑物的正常使用帶了不利的影響。地下室抗浮設(shè)計(jì)根據(jù)工程不同階段的需要，可分為施工期間的抗浮和正常使用階段的抗浮設(shè)計(jì)。施工期間抗浮設(shè)計(jì)問題一般是由

3、于施工期間地下水位較高，在地下工程結(jié)構(gòu)底板封閉之后，地下結(jié)構(gòu)未施工完畢，結(jié)構(gòu)自重?zé)o法抵抗地下水上浮力引起的上浮問題，正常使用階段抗浮設(shè)計(jì)屬于永久抗浮設(shè)計(jì)，該抗浮設(shè)計(jì)問題主要是由于地下結(jié)構(gòu)埋深較大，抗浮設(shè)計(jì)地下水位線埋深較淺，施工完畢的結(jié)構(gòu)自重本身無法抵抗地下水對(duì)結(jié)構(gòu)的浮力產(chǎn)生的抗浮問題，這兩種不同的抗浮設(shè)計(jì)通常采用的方法有：（1）盲溝排水法：即在構(gòu)筑物周圍及基底事先設(shè)置降水盲溝及集水井對(duì)地下水水位進(jìn)行人為降低，使水位線低于警戒抗浮水位線，這種方法實(shí)用簡單。同樣該方法也可用于正常使用階段的抗浮設(shè)計(jì)，但由于該方法需要設(shè)置大量盲溝及抽排水設(shè)備，尤其對(duì)于中大型項(xiàng)目，會(huì)給工程后期使用維護(hù)帶來一定的困難，

4、因此該方法用于臨時(shí)施工期間抗浮較為實(shí)用，對(duì)于永久性抗浮有一定的局限性。（2）增加自重法：該方法是通過加重、加厚基礎(chǔ)、底板，或在施工過程中在底板或基礎(chǔ)上堆放較重材料或砂包，使地下結(jié)構(gòu)自重或負(fù)重始終大于地下水對(duì)構(gòu)筑物所產(chǎn)生的浮力，確保地下結(jié)構(gòu)不上浮，該方法施工及設(shè)計(jì)較簡單，可與盲溝排水法配合使用，但當(dāng)需要抵抗浮力較大時(shí)，需要增加大量材料或加大基礎(chǔ)及底板配重，費(fèi)用增加多，且相對(duì)降低了地下空間的利用率。（3）抗拔樁或抗浮錨桿加固法：即在地基下設(shè)置一定數(shù)量的抗拔樁或抗浮錨桿來提供較大的抗拔力，將基礎(chǔ)與地基連在一起，起到抗浮作用，這兩種形式的抗浮結(jié)構(gòu)均屬于永久性隱蔽結(jié)構(gòu)，減少了日常的維護(hù)管理，且設(shè)計(jì)及施工

5、日漸成熟，已經(jīng)在工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用?？拱螛对诮ㄖ痘?guī)范中已經(jīng)有較為詳細(xì)的介紹，而對(duì)于抗浮錨桿現(xiàn)有規(guī)范則缺少專門的規(guī)范參考，本文結(jié)合深圳市地區(qū)抗浮設(shè)計(jì)案例對(duì)正常使用永久抗浮錨桿設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，供廣大巖土工作者參考。2 抗浮錨桿設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1抗浮錨桿桿體的設(shè)計(jì)2.1.1抗浮錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的確定可根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：2.2抗浮錨桿的錨固長度設(shè)計(jì)對(duì)于永久性錨桿，根據(jù)土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范及巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程（以下將兩本規(guī)范簡稱“錨桿規(guī)程”），錨固段不應(yīng)設(shè)置在下列地層中： 有機(jī)質(zhì)土、淤泥質(zhì)土； 液限WL50的土； 相對(duì)密度Dr0.3的土。在抗浮錨桿桿體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，抗浮錨

6、桿錨固長度的確定需要對(duì)比計(jì)算設(shè)計(jì)錨固力條件下，錨桿桿體與水泥漿錨固長度與錨固體與土層的錨桿長度，取大值；式中：K錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)取2.0；Nt錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值（kN）；La錨桿錨固長度（m）；fmg錨固段注漿體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；fms錨固段注漿體與筋體間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；D錨桿錨固段的有效鉆孔直徑（mm）；d鋼筋或鋼絞線的直徑（mm）；采用2根或2根以上鋼筋或鋼絞線時(shí)，界面的粘結(jié)強(qiáng)度降低系數(shù)，取0.60.85；錨固長度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)；n鋼筋或鋼絞線根數(shù)。公式（3）（5）及相關(guān)參數(shù)說明及取值參考“錨桿規(guī)程”，另外由于抗浮錨桿屬于永久性基礎(chǔ)錨桿，因此設(shè)計(jì)

7、還需要滿足建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，公式（4）即參考該規(guī)范相關(guān)設(shè)計(jì)要求。2.3抗浮錨桿設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題2.3.1錨桿安全系數(shù)分（錨桿桿體抗拉安全系數(shù)）與K（錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)），在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范里面對(duì)于抗浮錨桿的桿體材料設(shè)計(jì)沒有做出明確的要求，且設(shè)計(jì)中采用的“錨桿規(guī)范”規(guī)定亦不統(tǒng)一，考慮到錨桿桿體材料離散性小，巖土層參數(shù)離散性大，故按照不同的安全系數(shù)控制抗浮錨桿的設(shè)計(jì)，是經(jīng)濟(jì)合理可行的。2.3.2對(duì)于抗浮錨桿的基本試驗(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范國家規(guī)范及廣東省規(guī)范以及廣東省標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范（將以上三本規(guī)范統(tǒng)稱為“地基規(guī)范”）均沒有作區(qū)別性說明，基本試驗(yàn)（即破壞性試

8、驗(yàn)）與驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康氖遣煌?，?duì)于抗浮錨桿的基本試驗(yàn)，主要是用來校核巖土層參數(shù)、施工工藝等重要參數(shù)，是為了指導(dǎo)設(shè)計(jì)，其最大試驗(yàn)荷載取值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)錨固力的2.0倍，作為基本試驗(yàn)的錨桿桿體材料極限承載力不宜小于設(shè)計(jì)錨固力的2.5倍（主要目的是保證基本試驗(yàn)過程中桿體不破壞）；對(duì)于抗浮錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)，主要目的是為了檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此驗(yàn)收試驗(yàn)最大荷載可參考按照“錨桿規(guī)范”相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，最大試驗(yàn)荷載取抗浮錨桿軸向設(shè)計(jì)拉力值的1.5倍，而按照“地基規(guī)范”規(guī)定的最大試驗(yàn)荷載不小于軸向設(shè)計(jì)拉力值的2.0倍，顯然后者的規(guī)定不是很經(jīng)濟(jì)合理。故對(duì)于抗浮錨桿設(shè)計(jì)，宜按照基本試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)進(jìn)行區(qū)別說明，選

9、取不同的最大試驗(yàn)荷載控制值。2.3.2對(duì)于錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的數(shù)量，各個(gè)規(guī)范要求不一，“錨桿規(guī)范”要求驗(yàn)收試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范國家規(guī)范要求試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的3%，且不得少于6根，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范廣東省標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%，且不得少于6根。對(duì)于抗浮錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)數(shù)量可結(jié)合具體工程規(guī)模、重要性、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及地區(qū)規(guī)范要求等進(jìn)行選取。2.3.4對(duì)于抗浮錨桿試驗(yàn)的破壞標(biāo)準(zhǔn)，“錨桿規(guī)范”做了以下規(guī)定：（1）后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級(jí)荷載產(chǎn)生位移增量的2倍；（2）錨頭位移不收斂；（3）錨頭總位移超過設(shè)計(jì)

10、允許位移值。滿足以上條件之一即視為錨桿破壞，且沒有區(qū)分土層與巖層錨桿。而“地基規(guī)范”單獨(dú)對(duì)巖石錨桿的破壞進(jìn)行了規(guī)定：（1）對(duì)于錨桿拔升量持續(xù)增長，且在1小時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)未出現(xiàn)穩(wěn)定的跡象；（2）新增加的上拔力無法施加，或者施加后無法使上拔力保持穩(wěn)定；（3）錨桿的鋼筋已被拔斷，或者錨桿錨筋被拔出。滿足以上條件之一即視為錨桿破壞。在實(shí)際進(jìn)行錨桿試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)過程中，以上控制標(biāo)準(zhǔn)有些顯得過于嚴(yán)格，并且缺乏對(duì)實(shí)際工程抗浮的允許結(jié)構(gòu)位移控制要求說明。本文將結(jié)合實(shí)際錨桿基本試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說明。3抗浮錨桿工程實(shí)例介紹3.1實(shí)例一：深圳某金融中心抗浮錨桿工程該工程地下室層數(shù)4層，勘察報(bào)告所要求設(shè)計(jì)抗浮水位為17

11、.4m至18.6m，結(jié)合結(jié)構(gòu)自重，地下室永久抗浮錨桿單根設(shè)計(jì)抗拔力為400kN，結(jié)合各個(gè)區(qū)域不同設(shè)計(jì)抗浮水位及相應(yīng)結(jié)構(gòu)自重，抗浮錨桿布置間距為2.0m*2.0m至2.7m*2.7m。從錨桿抗拔力試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)1至6號(hào)錨桿錨頭位移在荷載200kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載100kN下位移增量的2倍，試驗(yàn)1與2號(hào)錨桿錨頭位移在荷載600kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載500kN下位移增量的2倍，試驗(yàn)4號(hào)錨桿錨頭位移在荷載300kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載200kN下位移增量的2倍，根據(jù)“錨桿規(guī)范”相關(guān)規(guī)定，判定錨桿已近破壞，顯然該規(guī)定不合理，不應(yīng)參照執(zhí)行。借鑒我國地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范相關(guān)規(guī)定

12、要求：防水混凝土的不貫通裂縫寬度不大于0.2mm，因此，對(duì)于永久性抗浮錨桿設(shè)計(jì)，其試驗(yàn)過程應(yīng)重點(diǎn)以位移作為控制要求，同時(shí)設(shè)計(jì)抗拔力取值宜按照結(jié)構(gòu)允許位移及結(jié)構(gòu)裂縫控制要求進(jìn)行抗拔力設(shè)計(jì)。另外，根據(jù)該抗拔試驗(yàn)可知，設(shè)計(jì)抗拔力（400kN）大小下，抗浮錨桿總位移在1.8mm至7.21mm之間不等，其前一級(jí)荷載（300kN）位移總量已經(jīng)超過設(shè)計(jì)抗拔力（400kN）位移總量的50%，因此為控制結(jié)構(gòu)位移，建議對(duì)抗浮錨桿施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加大小可參考相關(guān)規(guī)范，按照設(shè)計(jì)抗拔力的60%至80%控制，考慮后期預(yù)應(yīng)力的損失，其預(yù)應(yīng)力控制大小可適當(dāng)增大。3.2實(shí)例二：深圳某大廈地下室抗浮錨桿工程該工程抗浮錨桿布置

13、為2.5m*2.5m，單根抗浮錨桿設(shè)計(jì)抗拔力為280kN，地層情況及錨桿抗拔力試驗(yàn)結(jié)果如表所示：從該工程錨桿試驗(yàn)結(jié)果可以看出，抗浮錨桿承載力大小差別很大，錨入風(fēng)化巖層內(nèi)的抗浮錨桿抗拔力明顯大于完全錨固于土層中的抗浮錨桿，土層中的錨桿抗拔力僅為設(shè)計(jì)值的一半，嚴(yán)重與勘察報(bào)告及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)相違背。經(jīng)過對(duì)該情況的分析，得出如下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：（1）抗浮錨桿施工宜采用鉆也錨桿鉆機(jī)套管跟進(jìn)鉆進(jìn)，避免采用地質(zhì)鉆機(jī)施工，尤其土層中垂直向抗浮錨桿施工，由于存在清孔難度及清孔中塌孔的現(xiàn)象，使得錨桿施工質(zhì)量受很大影響，從而使設(shè)計(jì)抗拔力大大減??；（2）錨桿注漿宜采用套管內(nèi)注漿進(jìn)行施工，注漿采用二次注漿，二次注漿有效壓力不宜低于

14、3.5MPa，且宜根據(jù)基本試驗(yàn)來確定，必要時(shí)可增大二次注漿壓力以達(dá)到增加注漿體包裹體直徑的目的；（3）對(duì)于土層錨桿宜采用大直徑鉆孔，達(dá)到同等設(shè)計(jì)錨固力條件下減小錨桿長度的目的，從而減小清孔難度，保證施工質(zhì)量。4總結(jié)本文對(duì)抗浮錨桿設(shè)計(jì)做了較為詳細(xì)的介紹，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)規(guī)范中不合理之處做了說明，現(xiàn)總結(jié)如下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)供大家學(xué)習(xí)交流：1、抗浮錨桿設(shè)計(jì)應(yīng)以基本試驗(yàn)為依據(jù)，校核地層參數(shù)及施工工藝；2、設(shè)計(jì)中尤其應(yīng)注重土層抗浮錨桿的設(shè)計(jì)，控制施工中的不利因素，保證有效設(shè)計(jì)抗拔力大?。?、為保證結(jié)構(gòu)的有效使用，建議對(duì)抗浮錨桿施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加大小應(yīng)結(jié)合錨桿試驗(yàn)位移情況及結(jié)構(gòu)所允許的位

15、移進(jìn)行綜合控制，目前對(duì)于該位移控制沒有明確的說法，但是從工程實(shí)踐中來看，對(duì)位移的控制是很有必要的，建議按照如下流程進(jìn)行設(shè)計(jì)控制，首先根據(jù)基本試驗(yàn)位移大小情況確定不同荷載條件下的大致位移，其次根據(jù)錨桿布設(shè)間距，結(jié)構(gòu)位移以及裂縫控制來綜合考慮，最后確定有效的設(shè)計(jì)抗拔力大?。?、對(duì)于錨桿布設(shè)間距，應(yīng)遵循一般規(guī)范要求的避免“群錨”效應(yīng)，抗浮錨桿間距應(yīng)大于15m 且大于錨桿錨固段最大直徑的4倍；5、抗浮錨桿施工應(yīng)注意對(duì)成孔、清孔、注漿等主要施工工藝的控制，由于錨桿施工質(zhì)量的不確定性因素很多，因此在錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)中驗(yàn)收數(shù)量應(yīng)結(jié)合巖土條件、施工水平、工程重要性及抗浮錨桿設(shè)計(jì)抗拔力大小進(jìn)行綜合考慮選取。參考文獻(xiàn)：1 土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(CECE22：90)2 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程（CECS 22：2005）3 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500072002）4 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DBJ 15-31-2003）廣東省標(biāo)準(zhǔn)5 建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范（DBJ