某項(xiàng)目抗浮錨桿工程設(shè)計(jì)

曾 蓉 李俊業(yè)

(1.成都興蜀勘察基礎(chǔ)工程公司，四川 成都 610072； 2.四川岷江港航電開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 樂山 614000)

1 項(xiàng)目概況

擬建項(xiàng)目分為A區(qū)和B區(qū)，規(guī)劃建設(shè)凈用地面積71 225.00 m2，總建筑面積332 391.82 m2。根據(jù)勘察報(bào)告，A區(qū)測得地下水位為2.0 m～2.6 m,B區(qū)測得地下水位為2.0 m～2.4 m,對應(yīng)高程均為503.52 m～505.22 m；而由區(qū)域水文資料及場地附近工程經(jīng)驗(yàn)可知，場地豐、枯水期地下水變幅一般為1.0 m～2.0 m，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查及當(dāng)?shù)厮木衷L問，場地東側(cè)江安河最近數(shù)年洪水，均會淹沒場地低洼地段，其對應(yīng)高程約為506.50 m，根據(jù)調(diào)查歷史最高洪水位較常年洪水位高出1 m～2 m，即歷史最高洪水位對應(yīng)高程為508.50 m。由此表明，若發(fā)生歷史最高洪水，大部分場地均處于淹沒區(qū)內(nèi)，建議對江安河做好防洪堤等措施防洪以及地下室防進(jìn)水、淹沒措施，并對純地下室按歷史最高洪水位進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，其對應(yīng)高程為508.50 m。

表1 擬建建筑物概況一覽表

結(jié)合表1擬建建筑物一覽表可知，若發(fā)生歷史最高洪水，大部分場地均處于淹沒區(qū)內(nèi)，所有建筑物的基礎(chǔ)均位于地下水位以下，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目A區(qū)應(yīng)對4號樓及主樓外單層地下室區(qū)域約為23 103.63 m2采取抗浮錨桿措施，抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值為23.00 kN/m2；項(xiàng)目B區(qū)應(yīng)對17號樓及主樓外單層地下室區(qū)域約21 552.23 m2采取抗浮錨桿措施，抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值為23.00 kN/m2，見圖1，圖2。

2 抗浮錨桿方案選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和本工程的特點(diǎn)，本工程抗浮錨桿擬采用以下方案[1-3]：

1)錨桿桿體采用三級螺紋鋼；

2)錨桿布置在板或獨(dú)立柱基下；

3)錨桿鋼筋的預(yù)留筋錨入板中，不設(shè)置錨頭；

4)錨桿初步計(jì)算時(shí)，A區(qū)、B區(qū)錨桿均按2.0 m×2.0 m正方形布置，實(shí)際抗浮錨桿布置在跨度較大區(qū)域、外墻區(qū)域、筏板及后澆帶的周邊區(qū)域，將根據(jù)實(shí)際平面尺寸適度調(diào)整間距。

3 抗浮錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 抗浮錨桿設(shè)計(jì)軸向拉力值的確定

A區(qū)、B區(qū)錨桿按照2.0 m×2.0 m正方形布置，每根錨桿的面積為4.00 m2；A區(qū)、B區(qū)抗浮錨桿設(shè)計(jì)軸向拉力設(shè)計(jì)值：4.00×23.00=92 kN；各區(qū)域錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值見表2。

表2 抗浮錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值表

3.2 抗浮錨桿鋼筋截面面積的計(jì)算

按下式計(jì)算配筋量[4]：

式中：AS——錨桿鋼筋截面面積，mm2；

fy——錨筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa，本工程采用Ⅲ級鋼，取360 N/mm2；

Kb——錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，永久性錨桿取2.2。

根據(jù)以上計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下：

A區(qū)、B區(qū)鋼筋截面面積：AS=562.22 mm2。

A區(qū)、B區(qū)配筋根數(shù)：當(dāng)采用2根Ф20Ⅲ級螺紋鋼時(shí)，鋼筋截面=628>562.22。

3.3 錨桿長度

抗浮錨桿錨固段長度可按式(1),式(2)進(jìn)行估算，并取其中的較大值[4-6]。

(1)

(2)

式中：K——錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)，取2.6[1]；

Nt——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值,kN；

la——錨桿錨固段長度,m；

frbk——巖土層與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,kPa。

根據(jù)勘察報(bào)告，抗浮區(qū)域埋深基本都在-6 m(標(biāo)高502.7 m)以下，涉及的巖土以松散以上的卵石土為主，按勘察單位提供的地基土與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frbk建議值可取120 kPa,見表3；D為錨固體直徑，取0.15 m；d為鋼筋的直徑；n為桿體根數(shù)；fb為鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取2.4[4]。

表3 地基土與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frbk建議值

根據(jù)以上計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下：

A區(qū)、B區(qū)：根據(jù)式(1)，la=4.3 m；根據(jù)式(2)，la=0.93 m；

二者取大值，la=4.3 m。

根據(jù)計(jì)算公式,本工程錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算如表4所示。

表4 抗浮錨桿工程錨固段長度計(jì)算結(jié)果

3.4 錨桿設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)上述公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

3.5 抗浮錨桿抗拔力驗(yàn)算

選取地層情況最差點(diǎn)按公式∑qili及錨桿長度驗(yàn)算單根抗浮錨桿的抗拔力，根據(jù)勘察單位提供的場區(qū)內(nèi)A區(qū)和B區(qū)勘察報(bào)告(含補(bǔ)充勘察及補(bǔ)充說明)，A區(qū)、B區(qū)最差地層的數(shù)據(jù)見表6，驗(yàn)算結(jié)果見表7。

表5 抗浮錨桿工程設(shè)計(jì)結(jié)果

表6 A區(qū)、B區(qū)最差地層相關(guān)數(shù)據(jù)表

表7 抗浮錨桿驗(yàn)算結(jié)果表

4 抗浮錨桿布置

根據(jù)抗浮錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算，抗浮錨桿設(shè)計(jì)簡述如下：

1)錨桿布置在板下，A區(qū)、B區(qū)均按照2.0 m×2.0 m的間距正方形布置，A區(qū)布置抗浮錨桿5 875根，B區(qū)布置抗浮錨桿5 414根。

2)抗浮錨桿錨固體直徑150 mm，A區(qū)、B區(qū)單根錨桿總長度6.0 m(含預(yù)留段約1.0 m)。

3)A區(qū)、B區(qū)錨桿鋼筋采用2根Ф20的Ⅲ級螺紋鋼，預(yù)留在基礎(chǔ)里面的鋼筋長度不小于35d=0.70 m。錨桿鋼筋的預(yù)留筋錨入筏板中，不設(shè)置錨頭。