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
目 录
1、工程概况 ................................................................................................................................................... 1 2、场地工程地质条件及水文地质条件 ....................................................................................................... 2 3、抗浮锚杆设计 ........................................................................................................................................... 4
3.1设计依据 ........................................................................................................................................... 4 3.2设计计算 ........................................................................................................................................... 4
3.2.1锚杆间距、单根锚杆抗拨力的确定 .................................................................................... 4 3.2.2锚杆配筋计算 ........................................................................................................................ 5 3.2.3锚杆直径与长度 .................................................................................................................... 5 3.2.4锚杆设计结果统计 ................................................................................................................ 7 3.2.5锚杆抗浮力验算 .................................................................................................................... 7 3.3锚杆材料防腐 ................................................................................................................................... 9 3.4防水设计 ........................................................................................................................................... 9 3.5锚杆抗拔试验 ................................................................................................................................... 9
3.5.1基本试验 ................................................................................................................................ 9 3.5.2验收试验 ................................................................................................................................ 9
4、施工工艺及技术要求 ............................................................................................................................. 10
4.1施工方法与特点 ............................................................................................................................. 10
4.1.1嵌入深度及成孔技术要求 .................................................................................................. 10 4.1.2灌浆材料要求 ...................................................................................................................... 10 4.2施工工艺流程 ................................................................................................................................. 10 4.3操作过程及技术要求 ..................................................................................................................... 10 4.4防腐、防锈措施 ............................................................................................................................. 11
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
基础 建筑物 名称 设计±0.00层数 高程(m) 高度（m） 结构类型 形式 （m） 综合楼 综合楼 综合楼 商业楼 下沉式广场 设备房 711.50 711.50 711.50 711.50 711.50 711.50 4F 5F 6F 3F-5F -1F -1F 16.5 20.1 23.9 12.9～15.9 -5.25 0.00 框架 框架 框架 柱基 柱基 柱基 -9.65 -5.25 -5.15 框架 框架 框架 柱基 柱基 柱基 -9.65 -9.65 -9.65 70 70 70 70 40 40 2层 2层 2层 2层 1层 1层 基础 埋深 值 (kN/m) 2抗浮力标准地下室 情 况
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。
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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：
⑴ 第四系全新统人工填土层①（Q4ml）：
人工填土①：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。
⑵ 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。
⑶ 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。
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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
岩土层与水泥砂浆地基承载力 岩土层名称 及 代 号 天然重度 r 特征值 (KN/m3) fak（KPa ） （MPa） fmg(kPa) 人工填土① 粉 土②1 粉 砂②2 松散卵石③1 稍密卵石③2 中密卵石③3 密实卵石③4 细 砂③5 备注 18.0 19.0 19.5 20.5 21.5 22. 0 22. 5 19.5 120 100 220 350 560 800 110 4.8 6 17 28 45 65 7 65 75 100 130 170 230 80 11 0 0 0 0 10 0 15 20 32 35 40 45 25 Es 限粘结强度标准值C(KPa) (度) 压缩模量 或水泥结石体的极粘聚力 内摩擦角 抗剪强度 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。
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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》(GB 50086-2015) 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）
⑧《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）
⑨《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》（GB 50086—2015）第4.6.6-1式，单根锚杆抗拔承载力设计值Nd:
Nd1.35WNk
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:
4
单根锚杆抗拔力设计计算表
设计抗浮力标准值Fk (kN/m2) 70 40 锚杆间距（m） 1.82×1.82 1.82×1.82 单根锚杆拉力标准值Nk（kN） 231.868 132.496 单根锚杆拉力设计值Nd (kN) 344.324 196.757 锚杆类型 A 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》（GB 50086—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/m) 2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 (mm) 956.5 2单根锚杆配置Ⅲ级螺纹钢筋 3Ф25 实配锚杆钢筋截面面积 (mm) 1471.875 A 2锚杆类型 70 1.82×1.82 344.324 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》(GB 50086—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：
N
d
式中：Nd—锚杆拉力设计值(kN)
5
ms·n·π·d·La·ξ
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；
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》(GB 50086—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≥N
d
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
/(
ms·n·π·d·ξ)
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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，考虑锚杆上部段锚固效果差，无效段锚固段长度取0.4m，即锚杆上部0.4m长度不计算抗拔力。根据《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），上部锚入抗水板底板内长度为35d （取36d，d为钢筋公称直径，36×25=900mm），故本工程锚杆长度及结构组成见下表：
锚杆长度及结构组成表
设计抗浮力标准值Fk (kN/m2) 70 40 锚杆锚固体与地层的锚固段长度计算值（m） 7.7 3.48 锚杆钢筋与锚固体间的锚固长度计算值（m） 2.437 2.09 锚杆锚固长度计算最终无效锚固段长钢筋上部锚固长度（m） 钢筋总长（m） 锚杆类型 锚杆长度La（m） 确定值（m） 度（m） 7.7 4.7 0.4 0.4 8.1 5.1 0.9 0.9 9.0 6.0 A B 3.2.4锚杆设计结果统计
综合上述3.2.1～3.2.3中的计算结果，抗浮锚杆设计结果统计如下：
锚杆设计结果统计表
设计抗浮力标准值Fk (kN/m) 2锚杆 间距（m） 单根锚杆拉力设计值Nd (kN) 单根锚杆配置Ⅲ级锚杆长度钢筋长度锚杆布锚杆直径(mm) 置根数(根) 166 635 70-704 A 锚杆编号 锚杆类型 螺纹钢筋 （m） （m） 70 40（下沉式广场） 40（设备房） 1.82×1.82 344.324 3Ф25 8.1 9.0 1.82×1.82 196.757 2Ф25 5.1 6.0 166 69 1-69 B 1.82×1.82 196.757 2Ф25 5.1 6.0 166 29 705-733 B
3.2.5锚杆抗浮力验算
⑴单根锚杆轴向拉力验算
根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015) ）第4.6.8-2式、第4.6.10-1、4.6.10-2式，按实际设计参数进行锚杆轴向拉力计算：
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NdfyAs
Nd≤(fmg/K)·π·D·La·ψ N
计算结果见下表：
d
ms·n·π·d·La·ξ
单根锚杆轴向拉力验算表
锚固段注浆体与筋体间的实际锚固力设计值(kN) 1088.01 442.74 锚杆轴向拉力设计值Nd(kN) 344.324 196.757 锚杆杆体受拉 承载力设计值(kN) 锚固段注浆体与地层间的实际锚固力设计值(kN) 比较结果 529.9 353.25 344.43 234.27 满足要求 满足要求 ⑵整体抗浮锚杆抗拔力验算
将实际设计的抗浮锚杆所能提供的总抗拔力设计值与该区域整体所需抗浮力设计值进行对比，计算结果见下表：
设计抗浮力标准值Fk (kN/m) 2设计抗浮力设计值F (kN/m) 103.95 2抗浮 面积(m) 2实际提供的锚固力最小值 (kN) 抗浮锚整体所需抗实际总抗拔力设计值（kN） 比较 结果 杆根数 浮力设计值(根) 635 （kN） 70 40（下沉2094.77 344.324 217751.34 218645.74 满足要求 59.4 式广场） 40（设备59.4 房） 223.07 196.757 69 13250.358 13576.233 满足要求 85.94 196.757 29 5104.863 5705.953 满足要求 ⑶抗浮锚杆整体稳定性验算 根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086-2015)第11.2.4节进行抗浮锚杆整体稳定性验算：
K=(W+G)/Ff
式中：W—基础下抗浮锚杆范围内总的土体重量(kN)，计算时采用浮重度； G—结构自重及其他永久荷载标准之和(kN)，为本工程为浮力减去抗浮力； Ff—地下水的浮力标准值(kN)； K—抗浮稳定安全系数，取1.05；
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计算结果见下表:
设计抗浮力标准值Fk (kN/m) 2抗浮 面积(m) 2094.77 223.07 85.94 2整体抗浮力标准值Ff (kN) 基础下抗浮锚杆范围内总的土体重量W(kN) 167162.646 9770.466 3764.172 抗浮稳定安全系数K 1.14 1.09 1.09 比较 结果 满足要求 满足要求 满足要求 70 40（下沉式广场） 40（设备房）
146633.9 8922.8 3437.6 3.3锚杆材料防腐
杆体材料采用3Ф25，2Ф25Ⅲ级(三级)螺纹钢筋，由于地下水对混凝土中的钢筋具微腐蚀性，钢筋直接由水泥砂浆封闭防腐。杆体上端钢筋伸入基础砼内900mm，若基础板厚度不足900mm，则钢筋末段采用弯钩形式(钢筋上端距离基础板顶面不小于50mm，详见附图)。沿杆体轴线方向每隔2m设置一个隔离对中支架，确保杆体保护层厚不小于25mm。
3.4防水设计
由于本工程抗浮锚杆需进行锚杆防水处理。抗浮锚杆上部与基础板连接(含钢筋弯曲)，锚杆与基础连接处的防水处理措施，由结构设计进行设计处理，由后续土建单位完成施工。
3.5锚杆抗拔试验
根据规范要求，锚杆抗拔试验分为须基本试验和验收试验。试验用计量仪表(压力表、测力计、位移计)应满足测试要求的精度。选取有资质的检测单位进行抗拔试验，抗浮锚杆试验检测数量、方法按相关规范执行，验收检测宜在锚杆施工完成后15天后进行。 3.5.1基本试验
抗浮锚杆基本收试验应在正式施工前进行，本工程应不少于3根(同一地层条件、杆体材料、锚杆参数及施工工艺等)，基本试验锚杆建议选择非工程锚杆，且配筋应满足基本试验抗拔要求。 3.5.2验收试验
抗浮锚杆验收试验应抗浮锚杆施工完毕后，应进行验收试验的检测，数量为锚杆总数(配筋不同应分类检测)的5％，且不得少于6根。
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若验收试验不合格时，应增加锚杆试件数量，增加的锚杆试件应为不合格锚杆的3倍。对不合格的锚杆，按实际达到的试验荷载最大值的50％进行取值，并根据不合格锚杆占总数量的百分率推算工程锚杆实际总抗浮力与总浮力的差值，并按差值增补锚杆。
4、施工工艺及技术要求
4.1施工方法与特点
4.1.1嵌入深度及成孔技术要求
根据该项目场地的地质条件，锚杆锚固深度5.1m-8.1m，杆体直径均为166mm；采用中风压跟管钻进成孔，终孔后用风清孔，然后在孔内置入钢筋及灌浆管，后经压浆锚固形成直径约为166mm的抗浮锚杆。 4.1.2灌浆材料要求
灌浆管采用Φ20增强塑料管，灌浆材料采用水泥浆或水泥砂浆，应确保灌浆体抗压强度达到25MPa。
4.2施工工艺流程
测量放孔→成孔→记录孔深度→清孔→钢筋制作安装→拔管→压力注浆→二次补浆→质量自检→养护期→抗拔试验→基础施工(含作防水，由土建方进行)。
4.3操作过程及技术要求
⑴测量放孔：由土建施工单位放出拟建筑轴线，我方按照具体的《抗浮锚杆平面布置图》测放锚杆位置。
⑵成孔：采用哈迈YXZ-70型锚杆钻机跟管钻进。成孔时孔位准确，钻孔垂直，孔深符合设计要求并及时做好成孔深度记录。
⑶清孔：成孔后及时清孔。
⑷钢筋制作安装：钢筋按照设计要求下料，沿杆体轴线方向每隔2.0m设置一对定位箍筋和一个对中支架，把钢筋、箍筋以及对中支架焊接牢固。钻孔完成且清孔后，将制作好的钢筋和注浆管下入孔中，要求下至设计深度，误差不超过10cm。注浆管端口距孔底10~30cm。
⑸填砾：填砾为3-20mm豆石，要求充填密实。
⑹拔管：下完钢筋后开始拔出套管，拔管时应保证钢筋不随管拔出。
⑺注浆：通过注浆管进行压力注浆。采用42.5R普通硅酸盐水泥。若采用水泥浆，按水灰比0.45:1～0.5:1配制纯水泥浆；若采用水泥砂浆，则应由专业检测结构出具配合比，两种灌浆材料均须确保灌浆体抗压强度达到25MPa。
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灌浆压力0.5~1.5MPa，要求第一次灌浆至浆液返出地面为止，再间隔5分钟左右观察，若孔内浆液低于地面10cm时应进行第二次压力补灌浆，直至浆液稳定。若现场施工时灌水泥浆困难，也可采取先灌水泥浆，再放豆石，最后用振动棒将灌浆体振捣密实。
⑻质量自检：注浆完毕后按要求进行质量自检，发现问题及时处理。 ⑼养护期：自然养护天数大于14天。
⑽抗拔试验：按照设计及相关规范要求，由第三方进行。
⑾基础施工：锚杆抗拔试验及验收合格后，即可进行基础施工，该部分工作由土建施工单位完成(含防水)。
4.4防腐、防锈措施
该项目抗浮锚杆须进行防腐、防锈处理。钢筋应除油污、除锈，杆体防腐保护层厚度不小于25mm，以保证杆体的防腐效果。
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