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岩土研究院

从适用情况、设计计算及构造做法介绍抗浮锚杆

624 2020-11-19 11:42:03

随着城市的发展,地上空间已经越来越饱和,地下空间越来越被重视,地下空间的建设层数也越来越多,深度也逐渐加深,抗浮设计也比较普遍。针对当前设计,本文总结了抗浮设计的几种的形式,从适用情况、设计计算及构造做法几个方面介绍了抗浮锚杆。

1、抗浮形式

1.1 配重抗浮

顾名思义,就是采用配重的方式抵抗浮力,一般采用增加底板的回填土实现,增加底板的回填土受力比较直接均匀,且不需要增加底板及顶板配筋,不建议增加顶板的覆土实现,顶板覆土受力不直接,需要底板传力,且不均匀,底板及顶板配筋及截面均需要增大。

适用情况:水浮力不是很大的情况,一般回填土不宜大于2.0米时,回填土超过2.0米,抗浮性价比就会大幅下降。

1.2 锚杆(抗拔桩)抗浮

通过设置锚杆及抗拔桩与防水底板协调工作,共同抵抗水浮力,锚杆截面一般为150~250mm,锚杆的特征值一般选用300~450KN。

适用情况:理论抗浮都可采用,一般是配重方案不经济时采用,尤其是水浮力较高时。水浮力越大时,性价比越高。

1.3消除水浮力法

一般是设置排水沟等措施,把水排出去,消除水浮力,工程中可行性不高,一般很少采用。

2、抗浮锚杆的种类及适用情况

2.1普通钢筋全长粘结型锚杆

采用普通钢筋的锚杆,一般选用HRB400,或者HRB500钢筋


实例示意

优点:取材方便,施工简单,工期短,降水时间短。

缺点:水浮力较高时,钢筋用量较多,施工时操作空间大。

适用情况:水浮力不是很高,腐蚀性较弱情况。

2.2 高强钢筋全长粘结型锚杆

采用高强钢筋的锚杆,一般选用PSB1080级精轧螺纹钢筋

实例示意

优点:可节省钢筋用量,尤其是高承载力时,施工简单,工期短,降水时间短。

缺点:钢筋市场供应不足,一般特征值很高,试验检测单位要求较高,施工时操作空间大。

适用情况:锚固段为岩石,水浮力较高时,水浮力越高,性价比越高,腐蚀性较弱情况。

2.3预应力锚杆

采用预应力的锚杆,一般选用钢绞线

   

实例示意

优点:可节省钢筋用量,尤其是高承载力时,钢绞线可盘圆,施工操作空间小,尤其是主体完工,后抗浮加固时可优先考虑,压力型预应力锚杆钢绞线外混凝土处于受压状态,可实现零裂缝,抗腐蚀性好。

缺点:施工复杂,需张拉,施工周期长,降水时间长。

适用情况:锚固段为岩石,水浮力较高时,水浮力越高,性价比越高,尤其是腐蚀性较强,施工界面小的情况。

2.4囊式扩体抗浮锚杆

此为专利产品,通过下端扩大头起到机械锚杆的作用,从而大幅提高承载力。

   

实例示意

优点:承载力较高,抗浮效力高

缺点:是专利产品,施工单位单一。

适用情况:锚固段为岩石,水浮力较高时,水浮力越高,性价比越高。

2.5自钻式锚杆

此种为通过螺旋钻,直接把钢筋作为钻杆,钻完后,钻杆即为锚杆,一般可钻6米。

 

实例示意

优点:在施工界面狭小的空间可施工,施工简便。

缺点:要求岩石完整性较好。

适用情况:地基为完整岩石时,腐蚀性较弱的地区,尤其施工界面狭小的空间。

3、锚杆的布置

规范规定:根据《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22-2005,7.2.2条锚杆的间距除必须满足锚杆的受力要求外,尚宜大于1.5米。

3.1均匀布置

在地下室底板下均匀布置

   

锚杆均匀布置示意

优点: 地下室底板截面及配筋较小,水浮力受力直接,适用性广;

缺点:不能全部利用上部结构传来的竖向力,锚杆布置较多,布置分散,防水隐患漏点多。

适用情况:可使用任何情况。

3.2集中布置

一般集中布置在柱下

   

锚杆均匀集中示意

优点:可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡一部分水浮力,布置集中,防水隐患漏点少;

缺点:地下室底板截面及配筋较大(通过底板传递水浮力),锚杆较密,锚杆施工不方便。

适用情况:锚杆最好锚固于完整岩石中,锚杆承载力大,水浮力较小且柱网跨度较小的情况。

3.3按照筏板刚度布置

   

锚杆按照筏板刚度布置示意

优点: 可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡一部分水浮力,锚杆布置少;

缺点:复杂柱网时计算复杂,布置相对分散,防水隐患漏点多。

适用情况:柱网较简单的地下室。            

4、锚杆的计算

4.1锚杆特征值估算

锚杆的特征值一般选用300~450KN

根据《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22-2005第7.5.1条,锚固段与地层间的摩擦力进行反算。 


根据《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22-2005第7.5.3条

岩石锚杆的锚固长度宜采用3~8米,土层锚杆的锚固长度宜采用6~12米,结合土层情况,确定La。

4.2锚杆的截面面积

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.4.1条与《建筑边坡工程技术规范》第8.2.2条,计算公式列表如下:

4.3锚固段长度

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.5.1条与《建筑边坡工程技术规范》第8.2.3、8.2.4条,计算公式列表如下:

4.4 锚杆的整体配重

水浮力的传递路径是,水浮力通过底板传给锚杆,锚杆通过与岩石或土的摩擦(或机械锚固)传给岩石或土体,岩石或土体通过锚杆端部以上自重+锚杆端部冲切破坏面的粘结力进行自平衡。

个人认为:在强风化、全风化岩石或者土中应进行锚杆配重验算,锚杆端部冲切破坏面以上浮重量应大于2倍锚杆的特征值。

4.5防水底板的抗冲切

防水底板应根据《混凝土规范》进行抗冲切验算。

5、锚杆的构造做法

5.1 普通钢筋锚杆

5.2高强钢筋锚杆

5.3预应力锚杆