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一、概述:
抗浮锚杆,是建筑工程地下结构抗浮措施的一种。常用于地基承载力比较高的基础的抗拔工况,此类基础计算承压工况时采用天然基础,计算抗浮工况时采用抗浮锚杆。其施工工艺如下:锚杆制作与基本试验→锚杆定位放线→ 钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→打开风源钻孔→反复升降钻杆→清洗(风力清渣)→钻至设计深度→锚杆安装→压力灌浆→二次补浆→养护→锚杆试验验收。混凝土抗拔锚杆技术相比于传统的抗浮措施,具有承载力能力高、质量可靠、工艺简单、综合造价低、施工速度快的显著优点。
二、规范依据:
《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019中对于锚杆的计算方法有详细的介绍,《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011中“岩石锚杆基础”部分以及《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013有关锚杆的部分可以参考使用,不过最好只用于估算,锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定,有一些锚杆构造做法可以参考。
三、布置方式:
1) 集中点状布置,一般布置在柱下;优点:可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力;由于锚杆布置集中,有很强的抵抗力。缺点:要求锚固于坚硬岩体中,不适用于软岩与土体,破坏往往是锚固岩体的破坏;由于局部锚杆较密,锚杆施工不方便;地下室底板梁板配筋较大。
2) 集中线状布置,一般布置于地下室底板梁下;优点:由于锚杆布置相对集中,有较强的抵抗力。缺点:不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力(个人认为考虑的话偏于不安全,对于跨高比小于6的底板梁,可以适当考虑上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力),要求锚固于较硬岩体中,不适用于软岩与土体;地下室底板板配筋较大。
3) 面状均匀布置,在地下室底板下均匀布置;优点:适用于所有土体和岩体;地下室底板梁板配筋较小。缺点:不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力(个人认为考虑的话偏于不安全);对于个别锚杆承载力不足的情况,由于能分担的锚杆较少,此情况抵抗力差;由于锚杆布置相对分散,对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。
集中点状布置推荐用于坚硬岩;集中线状布置推荐用于坚硬岩与较硬岩;面状均匀布置推荐用于所有情况;
四、注意点:
1) 集中点状布置,抗浮锚杆与岩石锚杆基础结合为优,需注意柱底弯矩对锚杆拉力的影响,特别是柱底弯矩较大的时候;
2) 参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2013》,应选用永久性锚杆部分内容;
3) 岩石情况(坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩)应准确区分;
4) 锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定;
5) 抗浮设计水位的确定应合理可靠,一般应由地质勘测单位提供,比较可靠和有说服力,应设置水位观测井,对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施;
6) 锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载,未考虑锚杆间距影响,特别是锚杆间距较为密集时的情况;当单根锚杆影响范围内的土体自重大于锚杆拉力时,可以不考虑锚杆间距影响;
7) 由于锚杆钢筋会穿过底板外防水,锚杆钢筋应有防水措施;
8) 锚杆锚固体与(岩)土层的锚固长度应取有效锚固长度,由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动,特别是采用爆破开挖的基坑,一般要加300-500MM。
五、新规范新要求:
根据《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019规定,《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011中规定的甲级基础,抗浮设计等级也为甲级。
《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019第7.5.8条规定:抗浮设计等级为甲级的工程,按不出现裂缝进行设计,在荷载效应标准组合下锚固浆体中不应产生拉应力。
根据上表,抗浮工程设计等级为甲级的基础,如果采用抗浮锚杆,就必须采用预应力锚杆,才能满足构件受拉边缘混凝土不产生拉应力。这对于目前工程采用的普通锚杆,锚杆的做法,检测均是一个新的挑战。下图为预应力锚杆的设计图纸。
六、结束语:
自2020年3月1日起,抗浮标准(JGJ476-2019)已实施近一年。实施效果如何呢?支持者寡,批判者众。广为诟病的就是7.5.8条,基础设计等级为甲级的,按照标准,采用锚杆抗浮就必须采用预应力锚杆。目前阶段甲级基础抗浮采用预应力锚杆,设计单位按照审图意见和新标准执行,提高安全度,没有问题;审图单位执行更严格的新标准,按章行事,也没有问题;但是具备可靠技术的施工单位很少,这导致建造成本和施工风险更高。经过比较,目前阶段抗浮锚杆的造价要高于抗拔桩基础,这种情况下,业主、设计、施工单位倾向于用抗拔桩基解决基础上浮问题。只有等施工工艺更先进了,预应力抗浮锚杆的造价低于抗拔桩基础时,才可能大范围推广。
参考文献:
[1] JGJ476-2019 建筑工程抗浮技术标准
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