抗浮锚杆设计方案新规范218.docx
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抗浮锚杆设计方案新规范218
抗浮锚杆设计方案--新规范2.18
都江堰“维纳斯堡”项目
抗浮锚杆设计文件
项目负责：
兰恒强
设计：
兰恒强
证书等级：
岩土工程设计甲级
证书编号：
二〇一七年二月
附图：
1、抗浮锚杆平面布置图
都江堰维纳斯堡项目
抗浮锚杆设计方案
1、工程概况
都江堰维纳斯堡项目位于四川省都江堰市翔凤大道与内二环路交界处，交通方便。
依照建设单位提供的建筑设计总平面图，该拟建项目为多栋4-6层建筑，设2层地下室，局部为纯地下室，拟采用框架结构，独立基础，主体结构设计由浙江恒欣建筑设计股份有限公司完成，工程地质勘察由建材成都地质工程勘察院完成。
我公司受建设方四川翔凤房地产开发有限公司委托对该工程进行专项抗浮锚杆设计。
拟建物情况一览表表1.1
建筑物
名称
设计±0.00高程（m）
层数
高度（m）
结构类型
基础
形式
基础
埋深
（m）
抗浮力标准值（kN/m2）
地下室
情况
综合楼
711.50
4F
16.5
框架
柱基
-9.65
70
2层
综合楼
711.50
5F
20.1
框架
柱基
-9.65
70
2层
综合楼
711.50
6F
23.9
框架
柱基
-9.65
70
2层
商业楼
711.50
3F-5F
12.9～15.9
框架
柱基
-9.65
70
2层
下沉式广场
711.50
-1F
-5.25
框架
柱基
-5.25
40
1层
设备房
711.50
-1F
0.00
框架
柱基
-5.15
40
1层
拟建建筑全部采用独立基础结合抗水板。
根据结构设计要求，本工程综合楼及商业楼-2F部分地下室抗浮板设计抗浮力标准值为70kN/m，抗浮面积为2094.77㎡。
设备房及下沉式广场-1F抗浮板设计抗浮力标准值为40kN/m，设备房部分抗浮面积为85.94㎡，下沉式广场部分抗浮面积为223.07㎡。
本工程抗浮采用抗浮锚杆进行处理，抗浮锚杆间距不宜大于2.5m。
本工程±0.00绝对标高为711.50m，抗水板板厚250-400mm。
根据设计单位提供的基础布置图及本工程地勘资料，本工程设计抗浮水位标高710.00m。
2、场地工程地质条件及水文地质条件
2.1、场地地形地貌
拟建场地位于四川省都江堰市翔凤大道与内二环路交界处，有城市市政道路相通，交通较便利。
场地为岷江水系一级阶地，地形平坦。
2.2、场地地层结构
根据本工程地勘报告，勘察深度范围内地基土按时代成因及土性特征自上而下划分为3个工程地质层，依次为：
①第四系全新统人工填土层（Q4ml）②第四系全新统冲积粘性土层（Q4al）、③第四系全新统冲洪积砂卵石层（Q4al+pl）。
土性特征描述如下：
1第四系全新统人工填土层①（Q4ml）：
人工填土
：
灰褐色、褐黄色，主要由碎砖瓦块等建渣等组成，局部含砂卵石土、粘性土等。
全场地分布，一般厚0.4～2.5m。
2第四系全新统冲积粉土、粉砂层②（Q4al）
粉土②1：
黄灰色、灰色，湿，中密，含氧化铁及云母碎片等，该层具轻微摇振反应，无光泽，干强度及韧性低。
厚度一般在0.4～2.5m，个别地段缺失。
粉砂②2：
灰色、褐灰色，湿，松散，主要矿物成分为石英、长石，含少量云母片。
厚度一般在0.4～1.5m，部分地段缺失。
第四系全新统冲洪积砂卵石层③（Q4al＋pl）：
按土质类别及密度差异分为5个亚层。
本次钻探未揭穿此层。
松散卵石③1：
黄灰色、灰色，湿～饱和，卵石含量55～60%，粒径一般20～40mm，最大大于80mm，磨圆度较好，多呈亚圆形。
卵石以微风化为主，岩性主要为岩浆岩及变质岩，少量沉积岩。
孔隙间充填物主要为砂粒及砾石。
局部地段夹砂薄层。
稍密卵石③2：
黄灰等色，湿～饱和，岩性主要为岩浆岩及变质岩，少量沉积岩。
卵石含量65%左右，粒径一般30～60mm，最大大于100mm，磨圆度较好。
卵石以微风化为主，少部分卵石强风化成碎颗粒或砂粒。
孔隙间充填物主要为砂粒及砾石，其含量约30～40％。
中密卵石③3：
灰褐、灰色，湿～饱和，岩性主要为岩浆岩及变质岩，少量沉积岩。
卵石含量70%左右，粒径一般40～70mm，最大大于120mm，磨圆度较好，多呈圆～亚圆形。
卵石以微风化为主，少部分卵石强风化成碎颗粒或砂粒。
孔隙间充填约30%的砂粒及砾石。
局部深度段含漂石。
密实卵石③4：
黄灰～浅灰色，饱和，岩性主要为岩浆岩及变质岩，少量沉积岩。
卵石含量大于70%,粒径一般50～100mm，磨圆度较好，多呈圆～亚圆形。
混约10～15%的砂、圆砾等，含漂石。
细砂③5：
青灰色，饱和，松散～稍密，以松散为主，局部为中砂，主要由石英、长石、云母碎片及暗色矿物组成，局部地段含约10%的卵石及圆砾。
地基土主要物理力学性质指标一览表表2.2-1
岩土层名称
及代号
天然重度r
（KN/m3）
地基承载力
特征值
fak（KPa）
压缩模量
Es
（MPa）
岩土层与水泥砂浆或水泥结石体的极限粘结强度标准值fmg（kPa）
抗剪强度
粘聚力
C（KPa）
内摩擦角
（度）
人工填土①
18.0
粉土②1
19.0
120
4.8
65
11
15
粉砂②2
19.5
100
6
75
0
20
松散卵石
1
20.5
220
17
100
0
32
稍密卵石
2
21.5
350
28
130
0
35
中密卵石
3
22.0
560
45
170
0
40
密实卵石
4
22.5
800
65
230
10
45
细砂
5
19.5
110
7
80
0
25
备注
表中岩土层与水泥砂浆或水泥结石体的极限粘结强度标准值fmg（kPa）仅供初步设计参考，实际使用应通过现场试验确定。
本工程抗浮锚杆锚固深度范围内主要为中密卵石和密实卵石，局部为漂石。
2.3水文地质条件
根据地勘报告，场地内的地下水主要是赋存于砂卵石土层中的孔隙潜水，受大气降水及上游地下水补给，水量较丰富，水位变化主要受季节性控制，年变化幅度1.5～2.0m左右。
勘察期间正值地下水平水期，受场地附近人工降水影响，测得场地内稳定水位为6.4～7.2m，相应绝对标高为704.60～704.82m。
本场地历史最高地下水位标高为710.00m。
场地环境类别为I类，场地内地下水对混凝土中钢筋结构和混凝土具微腐蚀性。
3、抗浮锚杆设计
3.1设计依据
①《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）
②《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
③《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
④《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）
⑤《注浆技术规程》（YSJ211-92）
⑥《维纳斯堡项目基础平面布置图》（浙江恒欣建筑设计股份有限公司）
⑦《维纳斯堡项目岩土工程勘察报告》（建材成都地质工程勘察院）
《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（国家建筑标准设计图集16G101）
《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014-2013）
3.2设计计算
3.2.1锚杆间距、单根锚杆抗拨力的确定
本次设计锚杆间距按S=1.82×1.82m正方形网格布置，锚杆布置详见《抗浮锚杆平面布置图》。
单根锚杆抗拔承载力设计值Nk:
Nk＝Fk×S×S
式中:
Fk―设计抗浮力标准值（kN∕m2）；
S―锚杆间距（m）。
根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086—2015）第4.6.6-1式，单根锚杆抗拔承载力设计值Nd:
式中:
Nd―锚杆轴向拉力设计值（kN）；
Nk―锚杆轴向拉力标准值（kN）；
γW―工作条件系数，取1.1。
计算结果见下表:
单根锚杆抗拔力设计计算表
设计抗浮力标准值Fk（kN/m2）
锚杆间距（m）
单根锚杆拉力标准值Nk（kN）
单根锚杆拉力设计值Nd
（kN）
锚杆类型
70
1.82×1.82
231.868
344.324
A
40
1.82×1.82
132.496
196.757
B
3.2.2锚杆配筋计算
根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086—2015）第4.6.8-2式，进行计算配筋量：
As≥Nd/fy
式中:
Nd――锚杆的轴向拉力设计值（kN）；
As――锚杆钢筋截面面积（mm2）；
fy――普通钢筋抗拉强度设计值（N/mm2，HRB400钢筋螺纹钢筋取360N/mm2）。
根据工程性质、施工工艺及施工经验，采用HRB400（三级）螺纹钢筋作为锚杆钢筋，需满足设计配筋及检测要求。
计算结果见下表:
锚杆钢筋截面积设计计算表
设计抗浮力标准值Fk（kN/m2）
锚杆间距（m）
单根锚杆拉力设计值Nd
（kN）
锚杆钢筋截面积计算值As
（mm2）
单根锚杆配置Ⅲ级螺纹钢筋
实配锚杆钢筋截面面积
（mm2）
锚杆类型
70
1.82×1.82
344.324
956.5
3Ф25
1471.875
A
40
1.82×1.82
196.757
546.5
2Ф25
981.25
B
3.2.3锚杆直径与长度
依据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086—2015）第4.6.10-1、4.6.10-2式进行锚杆锚固段长度计算，计算结果取较大值：
（1）锚杆锚固体与地层的锚固段长度计算：
Nd≤（fmg/K）·π·D·La·ψ
（2）锚杆钢筋与锚固体间的锚固长度计算：
Nd≤f＇ms·n·π·d·La·ξ
式中：
Nd—锚杆拉力设计值（kN）
La—锚固段长度（m）；
fmg—锚固段注浆体与地层间极限粘结强度标准值，由地勘单位根据现场基本试验结果确定为160kPa；
f＇ms—锚固段注浆体与筋体间的粘结强度设计值（MPa），按灌浆体抗压强度25MPa考虑，取0.8MPa；
D—锚杆锚固段钻孔直径，取166mm；
d—锚杆钢筋直径（mm）；取25mm；
K—锚杆段注浆体与地层间的粘结抗拔安全系数，取2.2（永久锚杆）；
ξ—采用2根或2根以上钢筋时，界面粘结强度降低系数，取0.75；
ψ—锚固段长度对极限粘结强度的影响系数，锚固长度7.7米取1.18，锚固长度4.7米取1.495；
n—钢筋根数（根）；
代入上述公式得：
La≥Nd·K/（fmg·π·D·ψ）
抗浮力为70kN/㎡La≥344.324×2.2/（160×3.14×0.166×1.18）
=7.7m
抗浮力为40kN/㎡La≥196.757×2.2/（160×3.14×0.166×1.495）
=3.48m（依据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086—2015）第11.2.4条需满足抗浮锚杆整体稳定性验算要求，锚固段长度取4.7）
La≥Nd/（f＇ms·n·π·d·ξ）
抗浮力为70kN/㎡La≥344.324/（0.8×3×3.14×25×0.75）
=2.437m
抗浮力为70kN/㎡La≥196.757/（0.8×2×3.14×25×0.75）
=2.09m
根据场地岩土工程地质条件、设计要求、拟建物性质及工程施工经验，考虑锚杆上
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