《抗浮锚杆课程培训》PPT课件.ppt

一 二 目录 前言抗浮设计和施工中存在的问题有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析有关地下室抗浮问题的一些思考 前言 如今的高层建筑多采用高层塔楼带大底盘地下室的建筑形式 在地下水位较高的场地 无上部高层结构的纯地下室部分就存在抗浮问题 此时 一般可采用地下室配重 增设抗浮锚杆或抗拔桩的方式来解决地下室的抗浮问题 而其中的增设抗浮锚杆的方法是一种相对经济有效的解决方法 但近几年 随着抗浮工程的越来越多 一些因抗浮不到位或对抗浮认识不足而产生的地下室上浮从而造成地下室楼板 梁或上部结构梁 板 柱产生裂缝 均对整体工程产生了较大的影响 这里就抗浮锚杆设计和施工中存在的一些问题和大家一起商讨学习 抗浮设计和施工中存在的问题 一 抗浮设计中存在的主要问题这里所说的抗浮设计是指建筑结构设计层面的抗浮设计 防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法 一类为 压 一类为 拉 所谓的 压 就是结构上采用的抗浮措施 即当采用 压 的做法时 则是利用建筑的自重 包括结构及建筑装修 上部覆土等 不含楼面活荷载 平衡地下室水的总浮力 当不能平衡时 必须增加 拉 的做法 即采用抗浮桩或抗浮锚杆等来抵抗地下水的浮力 无论是 压 还是 拉 的做法 都必须进行整体抗浮验算 保证抗浮力 压重 抗拉力 大于水的总浮力 抗浮设计和施工中存在的问题 此外 还有就是采用释放水浮力法来进行抗浮 即在基底下方设置静水压力释放层 使基底下的压力水通过释放层中的透水系统 过滤层 导水层 汇集到集水系统 滤水管网络 并导流至出水系统后进入专用水箱或集水井中排出 从而释放部分水浮力 存在的主要问题是 1 重视地下室的梁 板 柱 墙的结构构件设计 忽视整体抗浮验算分析 忽视施工的抗浮措施 2 地下室底板裂缝 漏水 甚至成为地下游泳池 把某些实质上是因为地下水的作用远大于设计荷载而造成的工程事故 错判为温度应力作用 砼施工质量等 抗浮设计和施工中存在的问题 3 对于基地为不透水土层的地基 坚硬粘土 基岩 深基坑支护又采用了止水帷幕或桩 锚 喷射混凝土联合支护 忽视水的浮力 4 有些设计人员只对地下室底板的梁 板 墙在地下水浮力荷载作用下的的强度计算 未做整体的抗浮认真分析 特别是独立地下室 水池等 造成地下室整体上浮 给地下室结构带来严重破坏 难以进行复原处理 这里特别强调的是 地下室的抗浮设计应进行整体抗浮和局部抗浮验算 整体抗浮验算 就是上述所说的保证抗浮力大于水的总浮力 局部抗浮验算 除了梁板墙柱结构构件的强度验算 变形验算和裂缝验算 还应包括局部的抗浮验算 对于大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑 建筑自重不均匀 当上部为高层或恒荷载较大时 该范围的整体抗浮能力可能较高 但上部没有建筑或建筑层数不多的局部范围 特别应进行分区 分块的局部抗浮验算 如 柱 桩 墙的 抗浮设计和施工中存在的问题 压力或拉力能否平衡它所影响区域里的水浮力总值 局部抗浮验算主要存在以下问题 1 设计利用上部结构自重抗浮 只计算上部结构总自重标准值大于总的水浮力设计值 就认为抗浮设计满足要求 既不分析其上部建筑荷载的分布 又未计算局部抗浮 局部范围因抗浮力小于水浮力 底板隆起 造成地下室及上部结构局部范围内大面积的破坏 2 设计在地下室底板计算中只验算强度不进行变形的裂缝宽度计算 造成底板产生裂缝 漏水严重 3 设计和施工人员对地表水作用认识不足 当地下室地基为不透水的岩土层 支护又严密的基坑 一般认为不存在水的浮力 因此造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点 一旦暴雨来临 地面的地表水全流入基坑形成 脚盆 效应 即基坑为的 大脚盆 地下室成为 小脚盆 施工期间一旦未采取降排水措施就会将 小脚盆 浮起 使用期间若不将四周的回填土采用粘性土分层夯实形成止水层 也同样会产生 脚盆 效应 抗浮设计和施工中存在的问题 4 设计和施工人员忽视施工对地下室抗浮的重要性 设计图纸对施工时抗浮措施的要求只字不提 施工人员在施工过程中不关注降水 没有采取降水措施或在抗浮结构未达到设计预定目标时就停止了降水 导致在施工期间产生地下室上浮破坏 目前在地下室采用抗浮锚杆的抗浮设计中 有下列两种不正确的方法 1 上部建筑结构荷重不满足整体抗浮要求 采用锚杆抗浮 其计算方法为 总的水浮力设计值 单根锚杆设计值 所需锚杆根数 具体做法 底板下 连柱底或砼墙下 满铺锚杆 水浮力全部由锚杆承担 即不考虑上部建筑自重 也不考虑地下室底板自重可抵抗水浮力的作用 保守且不合理 2 利用上部建筑结构自重和锚杆共同抗浮 其计算方法为 总的水浮力设计值 底板及上部结构自重设计值 单根锚杆设计值 所需锚杆根数 具体做法 将锚杆均匀分布在底板下 包括柱底或砼墙下 锚杆间距用底部面积除所需锚杆根数确定 抗浮设计和施工中存在的问题 上述两种抗浮设计方法 都出现了传力途径不清晰的错误 从理论上讲 不管采用 压 还是 拉 的方法抵抗水浮力 水的浮力都是均匀作用在底板上的 而结构抗浮力作用 除底板自重外 都具有不均匀性 并不是在整个地下室底板区域均匀分布的 可能集中在一个点上 即柱 桩和锚杆 或一条线上 即墙 梁 因此 分析其传力途径尤为重要 如下图所示 由于与柱 墙相连的梁板一定范围内具有一定的刚度 水浮力可直接与上部结构自重平衡 而上部自重很难传递至远离梁 柱 桩 墙的区域 因此 上述第一种方法全部采用抗浮锚杆 上部结构自重为充分利用 造成浪费 第二种方法 减去上部建筑结构自重后的水浮力由锚杆平均承担 存在安全隐患 因为 中间纯底板区域的锚杆实际受力不会是减去上部自重的水浮力 上部建筑自重是集中在一个点 即柱 或一条线 即墙 梁 上的 一旦地下水达到抗浮设计水位 首先中间纯底板抵抗区域的锚杆破坏和失效 然后慢慢延伸至柱 墙 梁影响区域的锚杆 造成所有锚杆失效 最后底板隆起 梁板开裂破坏 抗浮设计和施工中存在的问题 上 抗浮设计和施工中存在的问题 合理的做法是 抗浮力与水浮力平衡计算可分为两种区域 柱 墙 梁影响区域和纯底板抵抗区域 纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力 减去每平米底板自重 得到抗浮锚杆的受力面积 而柱 墙 梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮 此时设计应验算传递的上部建筑自重能否平衡该区域的水浮力 此外 还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝是否满足要求 对于上述第二种抗浮设计方法 目前结构上按照底板的梁板采用倒置楼盖计算 即将自重均匀分布到底板上 保证水浮力传至柱上或墙上 自重不满足抗浮要求的部分 采用抗浮锚杆予以解决 二 抗浮锚杆设计中存在的主要问题 一 地下室抗浮水位的确定地下室抗浮水位的确定是一个很重要的问题 也是一个十分复杂的问题 拟建场地的地层分布及变化 场地水文地质条件的复杂多变性等 都给抗浮水位的确定带来了较大的问题 而抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个决定性的参数 抗浮水位的正确与否对后期地下室的 抗浮设计和施工中存在的问题 抗浮设计和施工是至关重要的 根据 高层建筑岩土工程勘察规程 第8 6 2条 场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定 1 当有长期水位观测资料时 场地抗浮设防水位可用实测最高水位 当无长期水位观测资料时 应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌 地下水补给 排泄条件等因素综合确定 2 场地有承压水且与潜水有水力联系时 应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响 3 只考虑施工期间的抗浮设防时 抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定 如上所述 抗浮水位的确定是一个十分复杂的问题 在抗浮水位的确定中还存在很多特殊的情况 对这些特殊情况应进行必要的分析和论证 一是地下水赋存条件复杂 变化幅度大 区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时 应进行专门论证 二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室的抗浮水位的 抗浮设计和施工中存在的问题 确定 应结合地下室 建筑物 的具体分布和场地内的地形地貌确定 不能笼统的确定一个远高于室外地坪的抗浮设防水位 既要考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响 也要考虑到水是往低处流的 若建筑物一侧或多侧是敞开的 水浮力不可能高出室外地坪 三是在有水头压差的江 河岸边 且存在水力联系 则应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位 四是对于雨水丰富的南方地区 尤其应注意因地面标高变化后对原抗浮水位的修正 防止产生地表水聚集效应对地下室的破坏 二 抗浮锚杆设计中存在的一些问题的探讨1 有关的分项系数的取值目前在地下室抗浮设计中对于水浮力的分项系数和抵抗力的分项系数如何取值是一个很有争议的问题 我国不同规范对水浮力和抵抗力的分项系数有不同的取值 造成设计人员分项系数取值时的混乱 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 中第3 2 4条规定 抵抗水浮力的结构自重作为永久荷载 对结构有利组合时其分项系数rG取 抗浮设计和施工中存在的问题 1 0是无争议的 但水浮力是可变荷载 其分项系数rQ应该如何取值呢 在该条第3款 对结构的倾覆 滑移或漂浮验算 荷载的分项系数应满足有关的建筑结构设计规范的规定 在查阅相关的结构设计规范中 民用建筑地下室及人民防空地下室均未涉及此项内容 只有 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069 2002 提到了冠以水浮力可变荷载的分项系数问题 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069 2002 第5 2 2条和5 2 3条中比较清晰的表述了 对于抗浮结构的设计 地表水或地下水作用应是第一可变荷载 1 在进行结构构件的强度计算时 它的分项系数取值为1 27 即在结构构件的强度计算时 水浮力的基本组合设计值为标准值乘上1 27 2 当计算整体抗浮的稳定性时 抵抗力只计入永久荷载 水浮力采用标准值乘以抗力系数Ks 取1 05 民用建筑地下室和给排水构筑物在使用功能上存在着一定的差异 但其水浮力的作用和结构的受力性能应是相似的 所以 在相关规范还没有作出明确规定之前 此规范的相关参数值得借鉴 3 若设计者对抗浮水位存在质疑 应将水浮力按荷载规范中的永久荷载和可变荷载的方 抗浮设计和施工中存在的问题 法来确定分项系数 即根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 第3 1 1条的条文说明 在建筑结构设计中 有时也会遇有水压力作用的情况 对水位不变的水压力可按永久荷载考虑 而水位变化的水压力应按可变荷载考虑 是否可以理解为当抗浮水位平室外地坪时 水压力就不可能再增加了 视为不变的水压力 在验算抗浮时 水浮力为主要可变荷载效应来控制的组合 它的分项系数宜取1 20 当抗浮水位低于室外地坪 水压力有可能再增加 视为可变荷载 它的分项系数宜取为1 40 此外 在中国建筑标准设计研究院于2009年编制出版的 全国民用建筑工程设计技术措施 结构 地基与基础 第七章基础抗浮设计中的7 3抗浮锚杆设计中 其分项系数采用的是1 35 2 有关抗浮锚杆设计中四种不同规范 规程及标准的设计计算比较我们在此将 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 与其配套的是 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2002 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 岩土锚杆 索 技术规程 CECS22 2005 以及 全国民用建筑工程设计技术措施 结构 地基与基础 2009年 四种规范 规程及标准中有关锚杆的设计计算公式列出 并依据相同的工程实例进行计算比较 2 1 岩土锚杆 索 技术规程 CECS22 2005 抗浮设计和施工中存在的问题 第7 4 1条钢锚杆的杆体的截面面积应按下式确定 7 4 1 或Kt为锚杆杆体的抗拉安全系数 按7 3 2条选取 Nt为锚杆的轴向拉力设计值 KN fyk fptk为钢筋 钢绞线的抗拉强度标准值 kPa 第7 5 1条锚杆或单元锚杆的锚固长度可按下式估算 并取其中的较大值 抗浮设计和施工中存在的问题 7 5 1 1 7 5 1 2 K为锚杆锚固体的抗拔安全系数 按表7 3 1选取 Nt为锚杆或单元锚杆的轴向拉力设计值 KN 注 拉力设计值 锚杆在设计使用期内可能出现的最大拉力值 La为锚杆锚固段长度 m fmg为锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值 kPa 通过试验确定 当无试验资料时 可按表7 5 1 1或表7 5 1 2取值 fms为锚固段注浆体与筋体间的粘结强度标准值 kPa 通过试验确定 当无试验资料时 可按表7 5 1 3取值 抗浮设计和施工中存在的问题 D为锚杆锚固段的钻孔直径 mm 为采用两根或两根以上钢筋或钢绞线时 界面的粘结强度降低系数 取0 6 0 85 为锚固长度对粘结强度的影响系数 应由试验确定 无试验资料时 可按表7 5 2取值 n为钢筋或钢绞线根数 2 2 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2002 第7 2 1条锚杆的轴向拉力标准值和设计值可按下式计算 7 2 1 1 Na QNak 7 2 1 2 抗浮设计和施工中存在的问题 Nak 锚杆轴向拉力标准值 kN Na 锚杆轴向拉力设计值 kN Htk 锚杆所受水平拉力标准值 kN 锚杆倾角 Q 荷载分项系数 可取1 30 当可变荷载较大时应按现行荷载规范确定 第7 2 2条锚杆钢筋截面面积应满足下式要求 7 2 2 As 锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积 m2 2 锚杆抗拉工作条件系数 永久性锚杆取0 69 临时性锚杆取0 92 0 边坡工程重要性系数 Na 锚杆轴向拉力设计值 kN 抗浮设计和施工中存在的问题 fy fpy 锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值 kPa 第7 2 3条锚杆锚固体与地层的锚固长度应满足下式要求 7 2 3 La 锚杆锚固段长度 m 尚应满足7 4 1条要求 Nak 锚杆轴向拉力设计值 kN frb 地层与锚固体粘结强度特征值 kPa 应通过试验确定 当无试验资料时可按表7 2 3 1和表7 2 3 2取值 D 锚固体直径 m 1 锚固体与地层粘结工作条件系数 对永久性锚杆取1 00 对临时性锚杆取1 33 第7 2 4条锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式要求 抗浮设计和施工中存在的问题 7 2 4 La 锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度 m 0 边坡工程重要性系数 Na 锚杆轴向拉力设计值 kN fb 钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值 kPa 应由试验确定 当缺乏试验资料时可按表7 2 4取值 d 锚杆钢筋直径 m 3 钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数 对永久性锚杆取0 60 对临时性锚杆取0 72 n 锚杆钢筋 钢绞线 根数 根 抗浮设计和施工中存在的问题 2 3 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 第8 2 1条锚杆 索 的轴向拉力标准值应按下式计算 8 2 1 式中 Nak 锚杆轴向拉力标准值 kN Na 锚杆轴向拉力设计值 kN Htk 锚杆所受水平拉力标准值 kN 锚杆倾角 第8 2 2条锚杆 索 钢筋截面面积应满足下列公式的要求 普通钢筋锚杆 8 2 2 1 抗浮设计和施工中存在的问题 预应力锚索锚杆 8 2 2 2 As 锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积 m2 Kb 锚杆杆体抗拉安全系数 应按表8 2 2取值 fy fpy 普通锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值 kPa 第8 2 3条锚杆 索 锚固体与岩土层间的长度应满足下式要求 8 2 3 la 锚杆锚固段长度 m 尚应满足本规范8 4 1条的规定 K 锚杆锚固体抗拔安全系数 按表8 2 3 1取值 D 锚杆锚固段钻孔直径 m frbk 岩土层与锚固体极限粘结强度标准值 kPa 应通过试验确定 当无试验资料时可按表8 2 3 2和表8 2 3 3取值 抗浮设计和施工中存在的问题 第8 2 4条锚杆 索 杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式的要求 8 2 4 la 锚筋与砂浆间的锚固长度 m d 锚筋直径 m n 杆体 钢筋 钢绞线 根数 根 fb 钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值 kPa 应由试验确定 当缺乏试验资料时可按表8 2 4取值 抗浮设计和施工中存在的问题 2 4 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 第8 6 3条对于设计等级为甲级的建筑物 单根锚杆抗拔承载力特征值Rt应通过现场试验确定 对于其他建筑物应符合下式规定 Rt 0 8d1lf 8 6 3 Rt 单根锚杆抗拔承载力特征值 kPa d1 锚杆孔直径 m l 锚杆的有效锚固长度 m f 砂浆与岩石间的粘结强度特征值 kPa 可按本规范表6 8 6选用 与此规范相配套的锚筋的配筋面积是按照 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 第6 2 22条轴心受拉构件正截面受拉承载力计算公式 抗浮设计和施工中存在的问题 6 2 22 As 纵向普通钢筋的全部截面面积 mm2 N 轴向拉力设计值 kN fy 普通钢筋的抗拉强度设计值 N mm2 第9 6 5条锚杆预应力筋的截面面积应按下式计算 9 6 5 式中 Nt 相应于作用的标准组合时 锚杆所承受的拉力值 KN P 锚杆张拉施工工艺控制系数 当预应力筋为单束时可取1 0 当预应力筋为多束时可取0 9 fPt 钢筋 钢绞线强度设计值 kPa 抗浮设计和施工中存在的问题 第9 6 5条土层锚杆锚固段长度 La 应按基本试验确定 初步设计时也可按下式计算 9 6 6 D 锚固体直径 m K 安全系数 可取1 60 qs 土体与锚固体间粘结强度特征值 kPa 由当地锚杆抗拔试验结果统计分析算得 注 第9 6 5和9 6 6条为基坑支护锚杆 为临时锚杆 2 5 全国民用建筑工程设计技术措施 结构 地基与基础 2009年 第7 3 2条抗浮锚杆的设计1对设计等级为甲级的建筑物 单根锚杆轴向抗拔承载力应通过现场试验确定 对于其他建筑物可按式 7 3 2 1 和式 7 3 2 2 估算 宜取较小值 抗浮设计和施工中存在的问题 Rt Dlafrb 7 2 3 1 即Rt 锚杆竖向抗拔承载力特征值 D 锚杆锚固段注浆体直径 la 锚杆锚固段有效锚固长度 frb 锚杆锚固段注浆体与地层的粘结强度特征值 应由试验确定 当无试验资料时可参见表7 3 2 1和表7 3 2 2选用 经验系数 对于永久性锚杆取0 8 对于临时性锚杆取1 0 nRt D iqsiali 7 3 2 2 i 1 i 第i土层的抗拔系数 可按表7 2 2 2取值 qsia 第i土层的锚杆锚固段侧阻力特征值 li 第i土层的锚杆锚固段有效锚固长度 抗浮设计和施工中存在的问题 2抗拔锚杆杆体的横截面积A可以按下式计算 7 3 2 3 Ntd 1 35Rt 7 3 2 4 A 抗拔锚杆钢筋或预应力钢绞线横截面面积 Ntd 荷载效应基本组合下的锚杆轴向拉力设计值 Rt 锚杆竖向抗拔力 fy 钢筋或预应力钢绞线的抗拉强度设计值 锚杆抗拉工作条件系数 永久锚杆取0 69 抗浮设计和施工中存在的问题 3锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度还应满足下式验算要求 7 3 2 5 ns 钢筋或钢绞线根数 D 单根钢筋或钢绞线直径 fb 钢筋或钢绞线与锚固注浆体间的粘结强度设计值 应由试验确定 当无试验资料时可参见表7 3 2 3选用 3 钢筋与砂浆粘结强度工作系数 对于永久性锚杆取0 60 临时性锚杆取0 92 2 6计算比较成都某工程 三层地下室 水头高度9 40m 地下室部分结构主体自重52 00kN m2 锚杆间距2m 2m 则水浮力标准值为9 8 9 4 52 40 12kN m2 设计值为1 2 9 8 9 4 52 58 54kN m2 水位常年变化幅度不大 单根锚杆的轴向拉力标准值为161kN 设计值为234kN 锚杆锚固土为中密卵石层 2 6 1 岩土锚杆 索 技术规程 CECS22 2005 抗浮设计和施工中存在的问题 式中 K 2 2 Nt 234kN D 150mm fmg 220kPa 1 3 则 3 82m 式中 n 3 d 22mm 0 75 fms 2000kPa 则 1 3m 由上可知 锚杆最小长度应为3 82m 式中 Kt 1 6 Nt 234kN fyk 335kPa则 1118mm2即3根22的钢筋 As 1140mm2 抗浮设计和施工中存在的问题 2 6 2 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2002 式中 Nak 161kN 1 0 D 0 15m frb 110kPa 则 3 11m 式中 1 0 Na QNak 1 3 161 209 3 n 3 fb 0 7 2 1 1000 1470kPa d 0 022m 0 6 则 1 14m 抗浮设计和施工中存在的问题 式中 Na QNak 1 3 161 209 3 1 0 0 69 fy 300kPa 则 1011mm2 若 1 1 则As 1112mm2 根据上述配筋计算结果 取3根22的钢筋 As 1140mm2 2 6 3 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 式中 K 2 4 二级边坡工程安全等级下的永久性锚杆 Nak 161 D 0 15 frbk 160 中密碎石土下限值 160 220 则 5 15m 抗浮设计和施工中存在的问题 式中 K 2 4 Nak 161 d 0 022 fb 2 4 0 7 MPa 则 1 1m 式中 Kb 2 0 二级边坡工程安全等级下的永久性锚杆 Nak 161 fy 300 则 1073 1mm2 根据上述配筋计算结果 取3根22的钢筋 As 1140mm2 抗浮设计和施工中存在的问题 2 6 4 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 根据Rt 0 8d1lfl式中 Rt 161kN f 110kPa d1 0 15m 则l 3 88m 式中 N 234kN fy 300kPa 则 780mm2 2 6 5 全国民用建筑工程设计技术措施 结构 地基与基础 2009年 式中 Rt 161 锚杆竖向抗拔承载力特征值 抗浮设计和施工中存在的问题 D 0 015 锚杆锚固段注浆体直径 la 锚杆锚固段有效锚固长度 frb 110 锚杆锚固段注浆体与地层的粘结强度特征值 按中密碎石土取值 80 110 经验系数 对于永久性锚杆取0 8 对于临时性锚杆取1 0 则 3 88m 此外式中 ta 锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度 ns 3 钢筋根数 D 0 022 单根钢筋或钢绞线直径 抗浮设计和施工中存在的问题 fb 2400 0 70 1680 钢筋与砂浆间的粘结强度设计值 0 60 钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数 对于永久性锚杆取0 60 临时性锚杆0 92 则 1 04m 式中 Ntd 1 35Rt 1 35 161 217 35 荷载效应基本组合下的锚杆轴向拉力设计值 A 抗拔锚杆钢筋或预应力钢绞线横截面面积 抗浮设计和施工中存在的问题 Rt 161锚杆竖向抗拔力 fy 300钢筋或预应力钢绞线的抗拉强度设计值 锚杆抗拉工作条件系数 永久锚杆取0 69 则 1050mm2 根据上述配筋计算结果 取3根22的钢筋 As 1140mm2 抗浮设计和施工中存在的问题 2 6 6结果比较 抗浮设计和施工中存在的问题 单从上表综合来看 似乎比较合理的的是采用 岩土锚杆 索 技术规程 计算的结果 但上述利用 岩土锚杆 索 技术规程 公式计算锚杆长度时 并未完全采用其表7 5 1 1和表7 5 1 2中的fmg采用 而是采用的勘察报告所提供的值 该值 中密卵石层fmg 220kPa 比表7 5 1 2中所列值小 所以依据其公式计算出的锚杆长度相对较长 若采用表7 5 1 2中所列值计算 则其锚杆长度的计算结果与 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2002 计算结果差别不大 而计算的锚筋面积的结果二者也比较接近 对于 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 的计算结果 无论是从锚杆长度还是锚杆配筋上说 都是比较大的 主要原因是该新规范将锚杆的有关计算 锚杆截面 锚固体与地层的锚固长度和杆体与锚固体的锚固长度 由原规范的概率极限状态计算方法转换成安全系数法所致 对于 建筑地基基础设计规范 其锚杆主要是用在岩层锚杆挡墙中 加之其未考虑钢筋的安全系数 所以不太适用抗浮锚杆设计计算 而用 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 基坑工程土层锚杆计算的锚杆长度和配筋 由于为临时锚杆 所以并不适用于永久性的抗浮锚杆 全国民用建筑工程设计技术措施 2009结构 地基与基础 关于抗浮锚杆的设计计算 其长度计算公式采用的是 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 中的相关公式 所以其计算的锚杆长度一样 而锚杆杆筋截面计算中加了一个1 35的分项系数和锚筋抗拉工作条件系数 永久锚杆取0 69 抗浮设计和施工中存在的问题 个人建议 在抗浮锚杆相关规范未出台之前 若相关单位没有指定采用哪本规范进行抗浮锚杆设计时 从相对安全的角度出发 抗浮锚杆的设计计算可优先采用 岩土锚杆 索 技术规程 CECS22 2005 的相关公式计算锚杆长度和杆筋的配筋面积 其分项系数rQ建议取1 3或1 35 其次也可采用 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 进行抗浮锚杆的设计计算 关于采用建筑边坡工程技术规范需注意 2002年版的规范已经于2014年6月1日作废 而2013版的规范中有下列说明 8 1 2锚杆 索 主要分为拉力型 压力型 荷载拉力分散型和荷载压力分散型 适用于边坡工程和岩质基坑工程 与2002版中 7 1 1锚杆 索 为拉力型锚杆 适用于岩质边坡 土质边坡 岩石基坑以及建 构 筑物锚固的设计 施工和试验 有区别 所以有些审图单位认为抗浮锚杆设计计算已不宜采用 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2013 同时需要注意以下问题 抗浮设计和施工中存在的问题 1 设计计算锚杆的长度和杆筋配筋面积应采用 上述两规范中 同一规范中的公式 不能两种规范混用 2 上述设计计算中 应采用相关勘察报告所提的岩土参数 若勘察报告未提供相关参数 则采用相关规范中所列岩土参数的经验值 对于规范中所列参数的区间值 应采用对计算结果相对安全的值 3 锚杆的设计计算 其岩土层的相关参数一般均为经验值 包括勘察报告所提的参数值 所以在锚杆正式施工前 均应按照规范进行锚杆的基本试验 以验证参数的准确性 并应根据其调整设计 三 抗浮锚杆施工中存在的主要问题 一 抗浮锚杆成孔 抗浮设计和施工中存在的问题 抗浮锚杆成孔中主要存在以下问题 1 成孔工艺选择不当 造成成孔质量较差 例如在裂隙较发育的泥岩中采用气动潜孔锤成孔工艺 造成排渣困难 孔内沉渣较多 影响成孔质量等 2 成孔孔径及垂直度不满足设计要求 3 成孔深度不满足设计要求 4 成孔时局部地段地层的分布与设计工况不符时 没有及时和设计沟通并调整孔的深度 造成由于锚杆长度的不够而达不到设计抗拔力 二 抗浮锚杆填砾 注浆一般抗浮锚杆设计中 其砂浆 或纯水泥浆 的强度采用的是M30 但施工中由于存在以下问题 常常导致砂浆或浆液强度达不到设计要求 1 通常在卵石层中施工的抗浮锚杆 采用的是跟管钻进成孔 然后在制安好杆筋的孔内填入砾料 最后进行注浆 由于砾料的填筑是边拔护壁套管边填砾料 所以当施工不当时 拔管速度较快 砾料填量不饱满等 就会造成锚杆局部地段锚固体的直径达不到设计要求 从而影响锚杆质量 2 浆液 或砂浆 的配合比未按照设计 其中最主要的是浆 抗浮设计和施工中存在的问题 液的水灰比 砂灰比未按照设计要求配制 进行 导致浆液强度降低影响锚杆质量 3 灌浆设备及工艺选择不当 造成灌浆质量低下 水泥 砂 浆采用注浆泵通过高压胶管和注浆管注入锚杆孔 注浆泵的操作压力范围为0 1 12MPa 多采用挤压式或活塞式两种注浆泵 通常采用挤压式注浆泵注入水泥砂浆 活塞式注浆泵注入纯水泥浆 目前对于水灰比不大于0 5的纯水泥浆 用挤压式注浆泵注浆的效果好于活塞式注浆泵 许多时候由于压浆设备的选型不当 造成注浆效果和质量不佳 直接影响锚杆质量 4 注浆时其注浆压力 注浆时间及注浆量 主要是注浆的饱满度不够 控制不好 导致锚杆质量下降 无法满足设计要求 三 抗浮锚杆的后期保护1 在锚杆注浆材料的强度还未达到设计强度的时候 对锚杆进行摇动或其他的破坏 造成锚杆的损伤 2 各类机械设备对锚杆端头杆筋及锚固砂浆 水泥浆 固结体的碾压损伤破坏 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 一 青衣人家限价商品房项目地下车库上浮 一 情况简介1 场地地形地貌及地层情况该工程位于乐山市中区苏稽镇 由六栋26层住宅楼及地下车库组成 地下车库分布在六栋高层建筑周围 独立结构体系 为地下两层建筑 该工程场地地貌单元属青衣江水系I级阶地 地貌成因属冲洪积类型 地形开阔平坦 地面标高374 55 368 80 局部因挖坑取卵石所致 地层从上到下主要为 耕土 粉土 细砂 卵石 中等风化砂质泥岩 场地内的地下水类型为第四系孔隙潜水 赋存在粉细砂 卵石层之中 据施工降水资料 粉细砂 K 1 2m d 卵石K 20 30m d 勘探期间为4月平水期 测得地下水埋深0 20 5 00m 水位高程369 76 368 28m 补给来源为大气降水和地表径流水 地下水年变幅1 0 2 0m 据调查 访问汛期年内最高地下水位高约370 00m 故勘察报告提出的本工程地下车库抗浮设防水位标高按370 00m计 2 地下车库简介地下车库为地下两层框架结构 与高层建筑塔楼结构分开 仅 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 在车库人行通道处有挡土墙连接 0 000对应的绝对标高为377 570m 顶板面低于室外地面1 2m 地下车库顶板覆土厚度最厚不大于1200mm 该地下车库结构总高度7 6m 地下车库顶板顶面绝对标高375 32m 地下车库底板底面绝对标高367 42m 地勘抗浮设计水位370 00m 抗浮设计水头h 2 58m 地下车库顶盖覆土厚1 2m 以地下车库基本柱网7 8 5 5m进行计算 计算书表明地下车库施工完毕后的自重 包括上部覆土 能满足抗浮要求 地下车库抗水板计算采用7 8 5 5m柱网 设计计算表明抗水板配筋能满足地下车库抗浮要求 如上所述 该地下车库未使用诸如抗浮锚杆之类的抗浮措施 而是采用地下车库的结构自重加上1 2m厚覆土即可抵消2 58m高的水浮力 3 地下车库上浮开裂情况青衣人家限价商品房工程于2012年9月开工建造 截止2013年7月27日 六栋高层建筑 9 10 11 12 13 14 楼 主体已施工至15层左右 地下车库已完成混凝土浇筑 尚未按设计工况形成上部覆土 各单体已完成基础分部工程验收 2013年7月27日 现场发现地下车库顶板出现贯通性裂缝 地下车库中间部位与边缘区域有明显高差 7月27日现场测得高差为350mm左右 地下车库梁 柱在节点位置出现不同程度的开裂 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 地下车库隆起变形 构件开裂示意图 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 地下车库顶板开裂照片一地下车库顶板开裂照片二 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 柱上节点截面受拉开裂顶板梁与挡土墙交结位置柱截面开裂 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 柱下节点截面开裂顶板梁与挡土墙交结位置下部U形开裂 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 二 地下车库上浮开裂原因1 勘察报告所提场地地下车库抗浮设防水位偏低据乐山气象站资料出具的 气象证明 2013年7月乐山市中区降雨量为333 8ml 比历史同期平均降雨量265 5ml偏多27 5 超过了2008年20年一遇的最大降雨量的25 7 资料表明 2013年7月自然降雨量的大幅度增高 造成场地地下水位异常增高 2013年7月27日发现地下车库上浮开裂后 于2013年7月29日实测已停用的降水井内的地下水水位 其水位标高值为371 07m 已超过抗浮设防水位370 00m 综合分析表明 勘察报告抗浮设防水位370 00m偏低 与场地实际情况不符 是造成地下车库上浮的原因之一 2 施工环节没按相关规范对场地降水实施严格管理根据 青衣人家限价房 统建还房工程基坑降水专项施工方案 修改 方案要求基坑采用管井降水 主体3层混凝土浇筑施工完毕后停止降水作业 该方案中无地下车库修建至何种状态停止降水作业条件 根据相关资料显示 该工程于2013年1月26日停止基坑降水 此时高层建筑塔楼均已浇筑至 0 000以上 但未浇筑至三层梁 板 地下车库混凝土已浇筑至顶梁 板 截至2013年7月27日发现地下车库上浮开裂时 地下车库顶板尚未覆土 按设计要求顶板覆土厚1 2m 而其间测得该场地地下水位为 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 371 07m 在此工况下 车库自重不能抵抗地下水浮力 地下车库自重与浮力的比值为0 81 隆起变形发生过程中地下水位可能更高 自重与浮力的比值可能更低 可以说降水的停止是造成此次地下车库上浮开裂的主要原因 二 望江水岸工程地下室结构开裂隆起 一 工程概况1 场地地形地貌及地层分布该望江水岸工程位于成都市锦江区 拟建场地位于沙河堡片区 为旧房拆迁后空地 东面临望江宾馆 北 南临近现状道路 北面距沙河约50m 地面地形起伏不大 相对高差1 8m 地貌单元属成都平原泯江水系三级阶地 所处场地地层特征为 第一层为第四系全新人工填土层 分布厚度0 8 10 4m 第二层为第四系中 下更新统冰水沉积层 依次是粘土 粉质粘土 中砂 含粘土卵石 第三层为白垩系上统灌口组 含强风化泥岩 分布厚度0 4 3 9m 和中风化泥岩 场地分布的地下水主要为埋藏于人工填土层中的上层滞水 主要补给来源为大气降水 以及赋存于第四系中 下更新统冰水沉积层含粘土卵石中的空隙裂隙水和白垩系上统灌口组泥岩地层中的裂隙水 主要补给来源为大气降水 河水及区域地下水 本工程抗浮设计水位地勘报告建议取值 标高 为490 00m 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 2 地下室简介该工程位于成都市锦江区静居寺路20号沙河旁 由地上4栋高层主楼建筑及与主楼地下室连通的二层裙楼地下室 以下简称纯地下室 组成 其1 4 主楼为地下两层地上21层的剪力墙结构高层住宅房屋 其2 3 主楼为地下两层地上31层的剪力墙结构高层住宅房屋 纯地下室部分为二层框架结构的车库 其 0 00设计标高为496 150m 抗浮设计水位标高为490 00m 地下室顶板相对标高为 1 350 结构 该工程总建筑面积为103543 63m2 总占地面积为22381 36m2 地下室建筑面积为29970 27m2 建筑基底面积为15010 43m2 地下室负一层层高为3 9m 负二层层高为3 95m 纯地下室为二层框架结构 基础采用柱下独立基础 500mm厚防水底板 双层双向满布 14 150钢筋 基础以强风化泥岩为持力层 地基承载力特征值为fak 280KPa 通过上述数据 地下室需抗浮的水头高度约3 0m 未采用抗浮锚杆等抗浮措施 而是经过计算利用地下室本身的结构自重 包括顶板一些覆土 即可满足抗浮要求 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 设计要求地下室外墙周围在地下室部分混凝土达到设计强度后应立即进行周围土的回填工作 回填施工应均匀对称进行 分层夯实 回填土不得采用淤泥 耕植土 膨胀土 生活垃圾及有机质土 3 地下室开裂隆起情况该工程于2011年11月23日开工 主体结构于2012年10月完工且均已验收 相关单位于2013年4月对地下室的后浇带部分进行施工作业后 除个别井外陆续停止了地下室降水作业 2013年8月5日隆起开裂时正在进行装饰部分的施工 其纯地下室部分的顶板上部大部分已堆土 或覆土 绿化 2013年7月初几场大雨 暴雨 后 相关单位发现纯地下室部分的基础抗水板 地下室底板 有上拱变形现象 其上部框架部分的柱 梁 板构件出现不同程度的裂缝及损伤 为遏制损伤进一步加剧 施工单位于2013年7月10日对地下室底板进行开孔 钻孔直径约100mm 导水 开孔时有大量水从底板冒出 其中位于2 3 楼北侧中间位置孔的涌出水头达到负二层底板位置 不小于3 78m 约2小时后涌出水头高度回落为2 5m 之后约6小时左右逐渐回落至底板表面 随后用水泵进行抽水 在此过程中地下室底板积水最深约0 52m 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 据工程施工单位对其地下室持续进行的变形位移观测资料显示 该工程纯地下室存在整体上浮及局部构件 地下室底板 顶板和独立柱基础 上拱变形现象 其变形值在10 160mm范围 至2013年7月10日对底板开孔导水后上述出现上拱变形的底板开始逐步下沉 之后相关单位于2013年7月16日对地下室底板的竖向位移进行了抽测 抽测结果表明 纯地下室抗水板 底板 的竖向位移最大值约41mm 含底板施工误差 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 开孔导水时的水柱照片 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 地下室框架柱柱顶水平裂缝照片地下室框架柱柱顶斜向裂缝照片 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 地下室框架柱柱顶角部混凝土压碎照片地下室框架柱角部混凝土压碎照片 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 地下室底板裂缝照片地下室填充墙交叉裂缝照片 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 二 地下室隆起开裂原因望江水岸工程上述地下室上浮事件的主要原因系2013年7月初的几场大雨 暴雨 所形成的丰富大气降水 地表水 短时间内快速涌入地下室基坑 由于地下室周边部分土层渗透性差 加之基坑护壁对水流渗透的阻碍作用 使得渗入基坑的大气降水产生的水头压力无法通过土层短期内自然消散 封闭的底板下的水和地下室挡土墙侧壁外的水形成较高的水头压力使得地下室上浮开裂 此外 依据现场钻孔处涌水高度判断 该地下室同标高底板水头压力不一致 后续处理过程中应对其影响进行充分考虑 该工程地下室上浮开裂原因实质就是我们前面所说的脚盆效应 由于基坑周边肥槽回填不密实 暴雨期间大量的雨水沿肥槽下渗至地下室底板处 形成较高的水头差 从而造成地下室的上浮开裂 除上述两个实例外 还有一些例子就不在此详细说明了 只把主要的造成地下室上浮破坏的一些原因列举如下 1 勘察报告所提地下水抗浮设防水位不准确 与实际情况有 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 出入 2 由于后期周边环境的变化 例如某工程地下室位于府南河附近 场地地层显示地下水与河水有一定的水力联系 勘察报告所提抗浮水位考虑了地表水的历史最高洪水位 但后期有关部门决定在靠近该工程的府南河上建一座人工橡皮坝 由此造成了该段地表水位和地下水位的上升 并对抗浮设防水位产生了影响 造成抗浮设防水位变化 而地下室抗浮设计中又未能考虑后期的变化 造成对地下室的上浮破坏 3 设计单位 主要是指结构设计 对抵抗水浮力的梁 板的强度计算错误 导致由于梁 板强度 包括裂缝 不够和整体抗浮不够导致的上浮开裂 4 抗浮锚杆设计中 由于锚固体与地层之间的摩阻力参数取值不当 而锚杆的基本试验也未按照要求去做 造成锚杆的实际承载力达不到设计计算的承载力 导致锚杆在水浮力作用下失效 5 由于抗浮锚杆施工质量不合格产生的锚杆失效导致的地下室上浮开裂 其中多数是由于锚杆压浆质量较差和锚杆长度未按照设计施工所致 尤其是前者 主要原因一是浆液未按照设计的 有关地下室上浮破坏的一些案例及原因分析 灰比配置 二是压浆过程中压浆量和灌浆压力未按设计要求进行 导致一些锚杆的由纯水泥浆或水泥砂浆组成的固结体的直径和长度均偏小 造成的结果就是锚杆的抗拔承载力不满足设计要求 6 由于后期保护不力 各种外力 包括机械碾压 其强度还未达到设计强度时的摇晃等 造成锚杆在接近地表的相当长的一部分遭到破坏 导致其承载力无法满足设计要求 7 锚杆施工当中由于实际工况与设计工