浅谈地下室底板抗浮锚杆结构设计

浅谈地下室底板抗浮锚杆结构设计

孙海亮 王瑞婷

中国水利水电第三工程局有限公司

摘要：在建筑的整体质量中，也会影响地下室楼板的稳定性。由此可见，地下水浮力会对地下室底板产生直接影响，造成地下室结构的整体破坏和变形，甚至导致建筑物的整体倒塌。因此，只有对地下室底板进行科学合理的设计，才能保证地下室结构能够稳定、安全地承受水的浮力作用。抗浮锚杆结构可以在地基下的土层中形成有效直径和有效长度。作为锚固结构，承载体设置在其有效长度上，顶部与基础底板相锁，可有效防止地下水上升，使建筑物浮起，达到永久抗浮的目的。

关键词：地下室；底板抗浮；锚杆结构设计

1工程概况

某工程地下1层，地下两层车库，采用抗浮锚杆作为抗浮措施。底板混凝土强度等级为C35，地震设防烈度为8度（0.05g），场地类别为Ⅱ类。地下水、场地土对混凝土微腐蚀，对混凝土中的钢筋微腐蚀。±0.000相当于绝对高程70.6m，抗浮设防水位标高为标高65.80～66.60m，地下室顶板绿化覆土厚度为1.1～1.3m。场地土分布情况自天然地面以下依次为：第①层：杂填土；第②层：粉土；第②1层：粉质黏土；第③层：粉土；第④层：粉质黏土；第⑤层粉土；第⑥层粉土；第⑦层粉质黏土；第⑧层粉质黏土。抗浮锚杆持力层选用第⑧层粉质黏土。

2锚杆选型及构造

经计算，每个柱墩基础下设置2个锚杆。由于场地岩面起伏较大，以锚杆进入第⑧层粉质黏土4m算，锚杆长度在13.5m。设计根据勘察报告分区块布置锚杆，锚杆钻孔深度小于11m时采用全长粘结型非预应力锚杆（MG1），大于11m时采用拉力型部分粘结预应力锚杆（MG2）。锚杆设计参数见表1；预应力锚杆自由段长度为5～14m，锚固段长度为6m。锚固段采用Ⅱ级防护构造，水泥浆与自由段护套管搭接300mm，自由段采用Ⅰ级防护构造。锚头锚垫板下混凝土内设置多道局压间接钢筋网，锚头处在基础底板内放置70mm钢过渡管，管下端向基础底板下延伸350mm，自由段护套管伸入钢过渡管内100mm，护套管内灌满专用防腐油脂。部分粘结型预应力锚杆（MG2）预应力锚杆的初始预应力（锁定拉力）取220kN。

3地下室底板抗浮锚杆结构设计实例

3.1增加配重法

当建筑物自重及压重之和略小于水浮力作用值时，可采用如下方法抗浮：方法一是增加自身的重量。方法二是在室内回填容重较大的材料，回填材料一般为素土、素混凝土及铁屑混凝土，材料容重取小值，素土取16kN/m²,素混凝土取22kN/m²;对于铁屑混凝土在使用前应做好充分调研，核实当地是否确能生产后，方可使用；就山东省来说，目前尚无采用铁屑混凝土增加配重的抗浮实例。方法三是基础底板外挑，利用基础底板外挑范围内的覆土达到增加地下建筑自身抗浮配重；由于基础底板外挑长度有限，因此该方法主要用于横截面较小的建筑物，如地下管廊、地下水泵房等。

3.2抗拔桩法

抗拔桩主要分为普通抗拔桩、扩大头抗拔桩以及后压浆抗拔桩。《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中虽然对普通抗拔桩有详细的介绍，但对扩大头抗拔桩和后压浆抗拔桩并未有介绍，现实工程中对于扩大头抗拔桩和后压浆抗拔桩已有较多应用。笔者认为，相对于受压桩，抗拔桩受地质环境和施工条件等因素影响更大。因此，扩大头抗拔桩和后压浆抗拔桩的抗拔极限承载力标准值应乘以0.8的折减系数，更为合理。

3.3 抗拔锚杆法

抗拔锚杆可分为普通抗拔锚杆和高压旋喷扩大头锚杆。对于普通抗拔锚杆，《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)中仅仅对锚入岩石中的抗拔锚杆进行了介绍，而对于一般项目，基础底部距离岩石较远，锚入岩石已无意义。这时，抗拔锚杆就只能锚入土层中，其抗浮计算详见《全国民用建筑工程设计技术措施》。高压旋喷扩大头抗拔锚杆是一种较为新型的抗拔锚杆，其在山东省内已被多个项目应用，并取得了较好的效果。

3.4地下室底板抗浮锚杆结构施工技术关键

首先依据桩的轴向方位确认桩位十字中心线，确认桩孔方位，保证桩位误差误差操控在10mm以内。木桩靠近桩孔的中心线可用小钉子钉牢。留意预埋桩的符号，便于后续施工。钻孔作业前，用经纬仪在两个方向上测量钻杆的笔直度，然后用钻机进行钻孔作业。施工过程中钻机应坚持平衡，钻杆笔直度误差操控在0.2%以内。留意钻头与钻位的对中，钻头中心与套管的误差不得超过15mm。钻孔过程中，孔壁笔直度每5m测量一次；依据土层类型选择钻头。一般状况下，鱼尾钻或网箱钻适用于淤泥和粘性土。硬质合金刀盘笼钻适用于含卵石或风化岩层的厚砂。如有必要，可使用组合锥钻或冲孔钻。常常查看桩孔的孔深、直径和笔直度，契合规划要求后进行清理。锚孔构成后，将空压机洗井管放入孔内反复冲刷。留意孔内保护，防止泥浆流入孔内。

其次，锚杆施工。依据规划参数，本工程锚杆选用25hrb400钢筋。锚杆应关闭并涂水泥浆，以防腐蚀和生锈。在施工过程中，对钢筋的上端和端部进行合理处理。一般状况下，钢筋的上端应伸入上部新增板的混凝土内，并在板内弯折。曲折长度约500mm，构成弯钩，钢筋上端距底板至少50mm，锚杆就位后清理孔洞。

终究，压水泥浆。首先制备浆液，向浆液中加入5%的微膨胀剂，拌和均匀；针对灌浆线过长的状况，应恰当增加灌浆压力；灌浆管插入孔底半米处。首先，向管道内注入清水疏通管道。现选用常压泵灌浆。第一次灌浆量为直到孔填满停止。连续灌浆，边灌浆边拔出灌浆管。第一次灌浆后进行二次灌浆，直至混凝土初凝强度达到5MPa。二次灌浆可选用高压灌浆管进行。孔内素浆初凝后，用清水将孔内剩余浆液完全冲刷干净，然后边注边拔出注浆管进行连续注浆，直至孔口处浆液溢出。孔口泥浆溢出，说明孔内泥浆已满。待浆液溢出后，将注浆管提起，再补充浆液，反复注浆，直至浆液丰满；原底板与新隔板搭接处应留意防水处理，新抗浮桩钻孔部位可选用防水砂浆。当灌浆强度达到规划强度的90%以上时，由业主、规划、监理、施工、地勘单位共同进行施工检验。拉拔实验次数应至少为螺栓总数的5%，并对一切类型的螺栓进行实验；检验不合格的，按螺栓总数的30%复验。若仍不合格，则应对一切螺栓进行实验；螺栓总变形应契合规划要求，并契合区域经验标准。

3.5抗浮锚杆结构施工质量操控关键

首先，严格检验原材料的质量。抗浮锚结构的原材料包含钢筋、砂、水泥、锚固件等，特别是钢筋、砂、水泥必须附有出厂质量检验陈述。材料进场后，应重新取样，从源头上保证工程质量。依据成孔条件、岩石类型、锚固长度、锚固类型、地形环境、施工计划等合理选择钻井设备。其次，做好锚孔定位测量工作，监理工程师应对测量成果进行复测，保证锚孔纵横向找正质量和孔位精度。钻孔时按规划要求核对标准，做好钻孔质量操控，保证孔位精度；钻孔后，应按规划规范全面查看孔的深度、尺度、锚孔方位和倾角。三是清孔质量操控。灌浆前应排净孔内积水，用压力表准确查看灌浆泵和制浆设备的压力值，然后检测送浆管道的疏通度，保证灌浆顺利进行；锚杆与注浆管一同入孔。终究，采取防水防腐办法。对抗浮锚杆结构进行合理的防水防腐处理，防止地下水对锚杆的腐蚀效果。本工程一切抗浮锚杆表面均选用人工除锈镀锌；底垫层与锚杆连接处选用防水橡胶圈进行防水处理，环中心填充膨胀止水带和膨胀止水胶泥。

结论

抗浮规划水位的确认应合理牢靠，应设置水位观测井，关于超出抗浮规划水位的状况应有应对办法。在修建过程施工中，抗浮锚杆关于消除地下水的浮力，对工程的安全稳定起着不可或缺的效果。

参考文献：

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