地下室底板抗浮锚杆结构设计

地下室底板抗浮锚杆结构设计

发表时间：2019-06-19T09:40:43.793Z 来源：《建筑细部》2018年第23期作者：宋亮

[导读] 包括计算方法，设计要点，防水节点做法等，望本文能对同行提供经验和借鉴。

上海鼎胜建筑工程管理设计有限公司上海 200333

摘要：以泰安爱琴海购物公园项目为设计实例，通过查阅规范和相关资料并结合现场的实际情况，介绍抗浮锚杆大致的一些设计方法，包括计算方法，设计要点，防水节点做法等，望本文能对同行提供经验和借鉴。

关键词：抗浮锚杆；计算方法；防水节点

1.引言

本项目位于山东泰安天平湖路北侧，泮河以南，据区域水文地质资料，根据地下水位、现状地形地貌，并结合水位观测日期及当年降水量情况，工程抗浮设计水位高程为136.60米，±0.000绝对标高138.65m，而本项目为地下二层，地下室底板相对标高为-11.000米，抗浮水位很高，根据地勘报告以及当地的工程经验，建议采用抗浮锚杆。

2.工程概况

泰安爱琴海购物公园位于山东泰安泮河以南、天平湖路以北，建筑面积为157703.3㎡。其中，地上建筑面积为约100000㎡，地下建筑面积为57703.3㎡。建筑层数：地上5层，地下2层。建筑高度：地上28.800m，地下室埋深11m。

3.土层物理力学参数

4.锚杆设计

本项目采用《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）及《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）为设计依据（下文直接简称为《地规》、《建筑边坡》、《岩土锚杆》）

4.1 计算方法

a.结构自重标准值G k=83 kN/m2（根据PKPM计算模型计算所得），

b.浮力标准值 NW，K=10*[11+0.6-（138.65-136.6）]=95.5 kN/m2，0.6为底板厚度

c.抗浮安全系数 KW=1.05

d.需要锚杆提供的拉力标准值 Nf= KWNW，K-Gk=17.28 kN/m2

按照规范最低要求取锚杆锚固段长度la=3m，采用《建筑边坡》中的公式8.2.3可得如下结果：

Nak≤la*π*D*frbk/K=3*π*0.15*1200/2.4=706KN

采用《岩土锚杆技术规程》中的公式7.5.1-1可得如下结果：

Ntk≤la*π*D*fmgΨ/（1.35K）=3*π*0.15*1200*1.3/（1.35*2.2）=742KN

两者计算结果相近

因受力太大，实际无法达到，按照附近已建工程的经验，同类型的锚杆实际取300KN≤0.8π*d1*l*f=0.8π*0.15*3*1200=1356KN（满足《地规》8.6.2条）

As≥Kb*Nak/fy=2*300*1000/360=1667mm2（《建筑边坡》式8.2.2-1）

As≥Kt*Nt/fyk=1.6*1.35*300*1000/400=1620mm2（《岩土锚杆》式7.4.1）

选用3 28（As=1846mm2）配筋率ρ=10.45%<20%（满足《建筑边坡》8.4.2-1条）

裂缝验算（参考《混凝土结构设计规范》7.1条）：

σsq = ψq*Nak/As=0.8*300/1846=130N/mm2

ρte =1846/（π*1502/4）=0.1

ψ=1.1-0.65ftk/（ρte*σs）=1.1-0.65*2.01/（0.1*130）=1

ωmax=αcr*ψ*σsq *（1.9cs+0.08deq/ρte）/Es

=2.7*1*130*（1.9*25+0.08*28/0.1）/（2*105）=0.123mm<0.2mm满足裂缝要求（《混凝土结构设计规范》3.4.5条）。

4.2 设计要点

a.锚杆平面布置：

300/17.28=17.36m2

锚杆间距按照at= =4.17m，实际取2.8m

at≥6d1=6*0.15=0.9m（满足《地规》8.6.1及6.8.5-3）

at≥1.5m（满足《岩土锚杆》7.2.2）

b.锚杆孔直径：

d1=150mm，3 28等效直径48mm，3*48=145mm，且d1>48+50=98mm（满足《地规》8.6.1-1及6.8.5-2） c.锚杆有效锚固长度：

la取3m，40d+50=40*48+50=1970mm=1.97m<3m（满足《地规》8.6.1）

3≤la

la≥K*Nak/（n*π*d*fb）

=2.4*300/（3π*0.028*2400*0.7）=1.624m（满足《建筑边坡》8.2.4条）。

la≥K*Nt/（n*π*d*ε*fms*ψ）

=2.2*1.35*300/（3π*0.028*0.6*2000*1.3）=2.165m（满足《岩土锚杆》7.5.1）。

d.锚杆筋体插入上部结构的长度，参照《地规》8.6.1-2，《建筑桩基技术规范》4.2.4-2以及《混凝土结构设计规范》8.3节可知： La=ζa *Lab=ζa*α*fy*d/ft=1.1*1.1*0.14*360*28/1.57=39*28=1092mm

实际图中按照40d设计。

e.锚杆抗拔试验：

基本试验最大荷载Q1=0.9fyk*As=0.9*400*1846=665KN（《建筑边坡》C.2.2条）

Q1=0.8fstk*As=0.8*540*1846=797KN（《岩土锚杆》9.1.1条）

锚杆极限荷载抗拔试验取6根（《地规M.0.1》，《建筑边坡》C.2.3，《岩土锚杆》9.2.2）。现场试验报告如下表：

因三本规范均规定锚杆抗拔承载力特征值为锚杆极限承载力除以安全系数2，所以根据实际的试验结果可知，锚杆抗拔承载力特征值取300KN可行。

d.锚杆验收：

锚杆施工完成后进行验收试验，验收试验的锚杆数量取总数的5%，且不少于5根。（《建筑边坡》C.3.2，《建筑边坡》9.4.1）。验收试验最大荷载Q2=1.5Nak=1.5*300=450KN（《建筑边坡》C.3.4条，《岩土锚杆》9.4.2条）

4.3防水处理

因目前没有一本专门的抗浮锚杆图集，所以本项目只能根据当地经验以及相关的规范作为参考，在《建筑桩基技术规范》第243页中，提供了一个桩与承台连接的防水构造节点详图，《地下工程防水技术规范》第54页中，也提供了桩与承台连接的防水构造节点详图，因附近已建项目同样设置了抗浮锚杆，本项目目前结合附近已建项目锚杆防水做法并参考规范中提供的节点做法，设计提供了一个锚杆的节点做法，具体做法如下图：

4.4 注意事项

锚杆应除锈，砂浆保护层厚度不应小于25mm，注浆用水泥浆体采用普通硅酸盐水泥，砂的含泥量按重量计不得大于3%，砂中云母、有机物、硫化物和硫酸盐等有害物质的含量按重量计不得大于1%，水中不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，不得使用污水，宜采用饮用水，水泥材料标号不得低于P42.5，水泥砂浆强度不得低于30Mpa，浆体灰砂比宜为0.8~1.5，水灰比宜为0.45~0.50。

5. 结论

本文对于一般的抗浮锚杆（岩石锚杆）通过一个实际项目提供了相应的计算方法、设计要点以及防水节点处理方法等，基本达到一般锚杆设计的要求，但仍有许多需要注意的地方。在遇到类似情况时，一定要结合多本规范，根据实际情况，取最合适的结果和要求，如果附近有同类型或者相似类型的已建项目，可借鉴和参考该项目的成功之处，并汲取后期不妥处的处理方式。

参考文献：

[1]CECS 22：2005 岩土锚杆（索）技术规程.[S]. 北京：中国工程建设标准化协会，2005

[2]CECS 22：2005 岩土锚杆（索）技术规程.[S]. 北京：中国工程建设标准化协会，2005

[3]JGJ 94-2008 建筑桩基技术规程.[S]. 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2008

[4]GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范.[S]. 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2011

[5]GB 50108-2008 地下工程防水技术规范.[S]. 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2008

[6]GB 50330-2013 建筑边坡工程技术规范.[S]. 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2013

[7]GB 50010-2010 混凝土结构设计规范（2015年版）.[S]. 北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2015