抗浮錨桿以其用料省,工效快,施工方便,近幾年來作為一種抗浮措施,越來越多地應用于工程實踐中。但抗浮錨桿目前尚沒有全面系統(tǒng)的規(guī)范,現(xiàn)行可參照的規(guī)范公式及術語符號不完全一致,國家規(guī)范和各地方規(guī)范及相關專門規(guī)范提出了不同的要求。這給我們設計帶來了一些麻煩。筆者覺得抗浮錨桿設計應根據工程所在地和工程的具體情況來執(zhí)行相應的規(guī)定。
筆者在深圳做的某工程為大底盤帶多塔的結構。塔樓下的地下室由于塔樓自身的重量能夠滿足抗浮的要求,現(xiàn)著重討論上部沒塔樓的地下室的抗浮問題。本項目地下室的概貌及抗浮水位如圖所示?,F(xiàn)取中柱(8mX8.15m)進行討論。
參考廣東省標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》DBJ15-31-2003第5.2.1條規(guī)定,地下室抗浮穩(wěn)定性驗算應滿足式6.1.6的要求:
柱下獨立基礎(地下室側壁位置的柱下基礎除外)位置設錨桿抗?。?/div>
當抗浮面積為:8X8.15=65.2m2此時基礎下設錨桿抗浮所需抗拔力:23.2X65.2=1512.64KN
取單根錨桿的抗拉承載力特征值為310KN,需錨桿根數(shù):n=1512.6/310=4.9,取n=5
根據《巖土錨桿(索)技術規(guī)程》第7.4.1條:
單根錨桿需要鋼筋面積:1.6X1.3X3101000/400=1612mm2
(式中1.6為錨桿桿體安全系數(shù),1.3為荷載分項系數(shù)),故選用3}28(As=1847mm2)
根據《廣東省建筑地基基礎設計規(guī)范》第11.2.2條,故采用3}32鋼筋(As=2413mm2)
取錨桿孔徑為D=150mm
根據《巖土錨桿(索)技術規(guī)程》第7.5.1條計算錨桿錨固長度:
根據《廣東省建筑地基基礎設計規(guī)范》第11.2.1條式11.2.1-3,
錨桿的有效錨固長度為:
式中fi為砂漿與第i層巖石間的粘結強度特征值,l為第i層巖體中的錨固長度,d為錨桿孔直徑,Rt為單根錨桿的抗拔承載力特征值。
根據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》式7.2.3,錨桿錨固體與地層的錨固長度為:
根據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》式7.2.4,錨桿鋼筋與錨固砂漿間所需的錨固長度為:
式中γo為邊坡工程重要性系數(shù),γQ為荷載分項系數(shù),N為錨桿軸向拉力標準值,ξ3為鋼筋與砂漿粘結工作條件系數(shù),d為錨桿鋼筋直徑,f為鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度設計值,n為鋼筋根數(shù)。
故取錨桿的有效錨固長度為:2.5m
抗浮錨桿承載力特征值估算:Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN(qsi為巖土體與錨固體粘結強度特征值)
錨桿的布置方式一般有集中點狀布置、集中線狀布置、面狀均勻布置等方法。它們都有各自的有缺點:
1. 集中點狀布置,此方法推薦用于堅硬巖。一般布置在柱下,此次的案例就是采用的這種方法。優(yōu)點:可以充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力;由于錨桿布置集中,對于地下室底板下的外防水施工也比較方便;對于個別錨桿承載力不足的情況,由于有較多的錨桿分擔,有很強的抵抗力。缺點:要求錨固于堅硬巖體中,不適用于軟巖與土體,破壞往往是錨固巖體的破壞;由于局部錨桿較密,錨桿施工不方便;地下室底板梁板配筋較大。
2. 面狀均勻布置,此方法可用于所有情況。在地下室底板下均勻布置;優(yōu)點:適用于所有土體和巖體;地下室底板梁板配筋較小。缺點:不能充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力(個人認為考慮的話偏于不安全);對于個別錨桿承載力不足的情況,由于能分擔的錨桿較少,此情況抵抗力差;由于錨桿布置相對分散,對于地下室底板下的外防水施工比較麻煩。
3. 集中線狀布置,此方法推薦用于堅硬巖與較硬巖。一般布置于地下室底板梁下;優(yōu)點:由于錨桿布置相對集中,對于地下室底板下的外防水施工也比較方便;對于個別錨桿承載力不足的情況,由于有較多的錨桿分擔,有較強的抵抗力。缺點:不能充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力(個人認為考慮的話偏于不安全,對于跨高比小于6的底板梁,可以適當考慮上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力),要求錨固于較硬巖體中,不適用于軟巖與土體;地下室底板板配筋較大。
注意事項:
1)集中點狀布置,抗浮錨桿與巖石錨桿基礎結合為優(yōu),需注意柱底彎矩對錨桿拉力的影響,特別是柱底彎矩較大的時候;
2)參考《建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2002》,應選用永久性錨桿部分內容;
3)巖石情況(堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖)應準確區(qū)分,可參考《建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2002》表7.2.3-1注4;
4)錨桿抗拔承載力特征值應通過現(xiàn)場試驗確定,可參考《建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2002》附錄C;
5)抗浮設計水位的確定應合理可靠,一般應由地質勘測單位提供,比較可靠和有說服力,應設置水位觀測井,對于超出抗浮設計水位的情況應有應對措施;
6)錨桿抗拔承載力特征值現(xiàn)場試驗時由于一般為單根錨桿加載,未考慮錨桿間距影響(附圖一填充部分),特別是錨桿間距較為密集時的情況;當單根錨桿影響范圍內的土體自重(附圖二填充部分)大于錨桿拉力時,可以不考慮錨桿間距影響;
7)由于錨桿鋼筋會穿過底板外防水,錨桿鋼筋應有防水措施;
8)錨桿錨固體與(巖)土層的錨固長度應取有效錨固長度,由于基坑開挖會對底板下土體有一定擾動,特別是采用爆破開挖的基坑,一般要加300-500MM;
總結:
在實際的工程設計中,抗浮錨桿的設計的方案選擇直接影響到施工的便利性及工程造價。我們應從理論和實踐兩方面去分析抗浮錨桿的科學性、合理性、可操作性。讓抗浮錨桿的“用料省,工效快,施工方便”等優(yōu)點得以充分發(fā)揮,給工程項目帶來經濟效益。
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