第45卷第3期2014年3月 建 Vo1.45 No.3 Mar.2014 Architect筑 ure Technology 技 术 ・269・ 北京洋桥地下车库抗浮锚杆设计 王 毅 (同济大学,200092,上海) 摘要:结合实际工程,比较地下建筑常用的三种抗浮措施,结果表明抗浮锚杆易于施工、造价低廉且利于 地下建筑和与其相连的主楼基础间的变形协调,在浮力水头较大时往往优于压重和抗拔桩方案。梳理和探讨抗 浮锚杆的设计方法,并介绍保证抗浮锚杆耐久性和锚固节点处防水的构造措施。 关键词:抗浮锚杆;地下车库;抗浮措施;耐久性;防水 中图分类号:TU475 文献标识码:B 文章编号:1000—4726(2014)03—0269—03 DESIGN FOR ANTI-FLOAT ANCHOR OF A UNDERGROUND GARAGE AT BEl lING YANGQIAO WANG Yi (Tongji University,200092,Shanghai,China) Abstract:With an anti—float design of an underground garage,there common anti-float technologies are compared.Anti-float anchor technology reduces the structure-building price and advantage of stress and deformation coordination of the underground structure and the consturction of anti-float anchor is simple.This paper aims to introduce a design method for anti-float anchor,provide structural measures to ensure the anti lfoating anchor durability and waterproof at anchor nodes. Key words:anti——float anchor;underground garage;anti——float technology;endurance;waterproof 随着城市地下空间的开发,地下建筑的抗浮问题 越来越突出,对抗浮问题采用抗浮锚杆是一种地层适 应性好,施工方便、经济有效的技术手段。目前国家及 地方规范未对抗浮锚杆设计进行系统的规定。本文介 绍全长粘结型抗浮锚杆的一种设计方法,并提供保证 抗浮锚杆耐久性的设计措施和在基础底板锚固处的防 水做法。 1 工程概况 北京市丰台区洋桥附近某工程,总建筑面积28万 In 。地上由1栋高层办公楼和9栋高层住宅组成;地下为 满布场地的3层车库(图1)。 图1 主楼与车库关系平面示意 高层主楼与地下车库间不设沉降缝,基础连成 表1土层参数 整体,均采用平板式筏形基础。基础底板底面绝对标 地基承载 抗拔锚杆注浆体与 高为23.750 nI,室外地面绝对标高39.200 m。根据该场 土层名称 力标准值 土层间的粘结强度 抗拔系数 地岩土工程勘察报告,基础底板以下土层参数如表1 f ̄/kPa 标准值f ̄JkPa A 所示。 ⑤粉质粘土 240 75 O.65 ⑤1细砂 18O 65 0.70 地勘报告提供的抗浮设计水位为绝对标高 ⑤2粘质粉土 2oo 70 0.70 37.000m,地下水和地基土对混凝土结构有微腐蚀性, ⑤3砂质粉土 180 65 O.7O 对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐 (£l4砂质粉土 220 70 O.6O ⑥卵石 450 160 0.65 蚀性,在干湿交替条件下具微腐蚀性。地基土对混凝土 ⑥l细砂 240 75 0.65 和钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性评价与地下水基 ⑥2粉质粘土 18O 70 O.7O 本一致。 2抗浮措施选择 收稿日期:2014—01—25 作者简介:王毅(1979一),男,山东潍坊人,工程师。 由于高层住宅下天然地基不满足承载力要求,采 ・270・ 建筑技术 第45卷第3期 用CFG桩复合地基。按地勘报告提供抗浮设计水位 37.000 m计算的水浮力为132.5 kPa,纯地下车库结构 反之.锚杆轴向拉力设计值: ! K (3) 平均重力65.2 kPa远不能平衡水浮力,需采取抗浮措 施。 根据式(3)计算锚杆轴向拉力设计值 =175 kN。 对地下结构进行抗浮设计应先确定抗浮水位, 根据式(2)复核注浆体与筋体间的粘结强度:L = 1.1m,小于7m,锚杆长度满足要求。 扣除地下车库自重后,基底的净浮力为38.8 kPa (考虑抗浮计算时恒荷载分项系数0.9),单根抗浮锚杆 平均承受的面积为3.6m,因此锚杆横向间距取2II1,竖 其合理性对建筑稳定、安全和造价影响显著,既与场 地的T程地质、水文地质背景条件有关,更取决于对 建筑整个运营期间地下水位的变化趋势。而后者又 受人为作用的水资源控制…(例如官厅水库放水 和南水北调)。为取得合理的抗浮水位,委托北京市 地质T程勘察院工程地质勘察中心对本场地提供专 门水文地质勘察咨询,通过分析后得出的抗浮水位 绝对标高为33.500 1TI。按此标高计算的水浮力为97.5 kPa,在纯地下车库范围内仍大于结构自重,需采取 抗浮措施。 地下T程常用抗浮措施有压重抗浮、抗拔桩和 抗浮锚杆三种。压重抗浮在增加自重的同时也增加 了埋深,浮力相应增大,经计算采用填土增加配重 时,增加填充土最少厚1.6m,采用混凝土增加配重 时,需增加底板厚度1.1m,成本较高;而抗拔桩的抗 压刚度大,难以协调主楼与地下车库的变形,且桩顶 应力集中导致底板厚度加大;抗浮锚杆易于施工,布 置灵活,锚固效率高,在本工程中造价相对最低,故 最终选抗浮锚杆。 3抗浮锚杆设计 目前对抗浮锚杆的设计和施工尚无专门的规范 可循,主要参照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22: 2005)12]和《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 (DBJ11—501—20O9)…。 本工程采用全长粘结型锚杆,抗浮锚杆施工期间 稳定水位绝对标高16.150~16.750m。为方便施工,锚杆 钻孔控制在地下水位以上,锚杆长度取7 m,直径按北 京施工单位常用的SH一30型钻机,取127 mm。 根据文献l,锚杆锚固长度估算公式如下,并取其 中较大者: L> 7rDf. ̄ (1) L>—_K 一 (2) n耵s 式中:K为锚杆锚固体的抗拔安全系数,取2.0; 为 锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值; 为锚固段 注浆体与筋体间的粘结强度标准值,取2.5MPa;D为锚 杆锚固段的钻孔直径;d为钢筋的直径,取0.040m;s取 1.0; 表示锚固长度对粘结强度的影响系数,取1.0。 向间距取1.8 m。 根据轴向拉力设计值 来确定锚杆的配筋: A.、s:::—_K』v【 (4) 式中:Kf为锚杆锚固体的抗拉安全系数,对永久性 锚杆取1.6; 为钢筋的抗拉强度标准值,取400 MPa。由 式(4)计算锚杆配筋采用 30可满足要求。 本工程抗浮锚杆为永久性锚杆,且不采用预应力, 按文献1应考虑锚杆钢筋的锈蚀问题。《混凝土结构设 计规范》(GB 50010--2010)t31主要从限定最小保护层 厚度、规定混凝土强度等级、水泥用量、添加剂方面考 虑,避免钢筋与地下水接触产生锈蚀。文献3中7.1.2条 虽然给出了矩形、T形等截面钢筋混凝土构件轴心受拉 时的最大裂缝计算公式,但锚杆为圆形截面不在该公 式的适用范围内,且该式为试验公式,其参数均由一般 梁、柱配筋方式的混凝土构件在试验结果的拟合下得 出,锚杆钢筋放在孔与一般梁柱配筋放在外侧不 同.因此不建议抗浮锚杆按此公式计算裂缝宽度。 国外规范对钢筋锈蚀有较明确的规定,如英国规 定永久性结构锚入土中的镀锌钢板在回填土中的锈蚀 量为0.75 mm:日本土质工学会的研究也发现钢材在土 中的锈蚀速率最大部位平均每年不超过0.024 mm;我 国港口工程中统计的钢筋锈蚀速率为每年0.1~0.2ram。 本_丁程地下水和地基土对混凝土和钢筋均具微腐蚀 性,钢筋锈蚀速率远低于港口工程中海水环境下的锈 蚀速率。抗浮锚杆按使用年限50年计最大锈蚀量不超 过10ram,因此考虑锈蚀因素,锚杆钢筋采用 40是安 全可靠的。 抗浮锚杆孔径127 mm,扣除中心钢筋直径40mm 后,每侧空隙仅43.5mm,若仍采用混凝土则施工难度 大且不易灌实,故锚杆注浆体选用M30水泥砂浆,并采 用压力注浆方式保证杆体注浆密实。 综合以上因素,本工程抗浮锚杆选用全长粘结犁, 锚杆直径127mm,长7in,横向间距2m,竖向间距1.8m。 钢筋采用 0,用M30水泥砂浆压力注浆(图2)。 2014年3月 了:毅:北京洋桥地下车库抗浮锚杆设计 ・271・ 一訾 一钢板止水片 性l —— 一瑚 ・ .『 一 , . 1/ 4 ̄6@2ooo/ L =35 锚固钢筋盐4O 盐40 M30水泥砂浆 = = \ (压力注浆) (p6 卜誊 L=50 一 (a) 图2抗浮锚杆示意 (a)锚杆立面;(b)1-l剖面;(c)2-2剖面 4锚杆防水做法 本工程抗浮锚杆数量多且全部锚固于基础底板, 对底板防水提出了更高的要求,基础底板整体采用4+ 3mmSBS防水卷材。锚杆结合部位增设3 mm橡胶改性 沥青防水涂料,防水卷材在锚杆钢筋处热熔封边,每根 锚杆钢筋均采用缓膨胀型橡胶止水条缠绕(图3)。 钢筋混凝土基础底板 __… 5O厚C20细石混凝土保 层 一5O 20细石混凝土保护 4+3SBS防水卷材 一3 睦改性沥青防水涂弗 基层处理剂 一4+ 水卷材 1o0厚c15混凝土挚层 .基 b理剂 基础J氐椒 —一 标高 一3 皎改性沥青防水涂举 -lO C15混凝土垫层 底排钢筋 /锚杆 ●______●_________一 止水 钢板 基础底 板钢筋 。・ I・ ● ● __一 。 1。’一 . .1 ▲ I 『 。t - ,g 。t 甚 £ :・ . I :曼 :.....:. ‘. ’ —L_’. 。Ir—一 : ・ : 、 二二 - 【 250 .\ 250 【 ・ 20x30缓膨胀 | \防水卷材在钢 图3抗浮锚杆防水节点示意 (a)防水节点;(b)节点构造详图 5结语 (1)地下建筑进行抗浮设计时,合理地选择抗浮 水位是结构设计安全、经济的前提。 (2)抗浮锚杆造价低廉,易施工,布置灵活,且利 于地下建筑和与其相连主楼基础间的变形协调。在浮 力水头较大时,这一措施往往优于压重和抗拔桩方案。 (3)抗浮锚杆设计应考虑耐久性及钢筋锈蚀问 题。文献3中的裂缝计算公式不完全适用于抗浮锚 杆。锚杆设计时可参考国内外相关规范和研究,按使 用年限采取增加钢筋腐蚀裕量的构造措施保证结构 安全。 参考文献 【1】DBJ 1 1—501—2o09,北京地区建筑地基基础勘察设计规范【S]. [2]CECS22:2005岩土锚杆(索)技术规程【s1. [3]GB 50010--2010,混凝土结构设计规范【S】. 【4】JTJ275--2000,海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S1.2001 [5】邹永发,勇为.某地下车库上浮的处理措施[JI.建筑技术,2010,41 (6):564-566. I61柳建国,吴平,尹华刚,等.压力分散型抗浮锚杆技术及其工程应用 『J].岩土力学与工程学报,2005,24(21):3948—3953. 建筑工 2014年第3期 要 目 砌筑工程监理巡视检验心得 如何保证后浇带混凝土施工质量 外墙面封堵施工方法 粉煤灰陶粒小型空心砌块填充砌体施 工技术 卫浴间装修实用防潮湿操作技术两例 施工电梯平台门自动回转归位锁定装置 可不可以不弯折1/6纵向受力钢筋 铆接和栓接连接缺陷的修复 国外监理公司管理方法带给我们的思考 简 ̄,PVC—U管穿板预留洞法 给水管道施工要点 框架梁钢筋施工分析 请您向当地邮局或本社发行部订阅 邮发代号:2-514 定价:4.20元