超深地下室可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系施工技術(shù)

隨著對(duì)地下空間的利用需求越來(lái)越大，超深地下室逐漸進(jìn)入工程領(lǐng)域。地下室埋置越深則浮力越大，需要的抗浮力也越大。傳統(tǒng)的抗浮錨桿為鋼筋彎錨形式，為了提供更大的抗浮力，則需要選用更粗的鋼筋，而粗鋼筋的彎錨施工難度較大。如選用較細(xì)的鋼筋則錨桿根數(shù)需要增加，從而增大了工程成本。針對(duì)上述問(wèn)題，介紹了一種可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系施工技術(shù)，通過(guò)錨桿上下兩個(gè)緊固螺栓將錨板錨固在混凝土底板里，錨桿錨固更加科學(xué)合理，施工簡(jiǎn)便，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

超深地下室； 可調(diào)節(jié)； 鋼板錨固式； 抗浮錨桿； 施工技術(shù)

TU46B

施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)

［定稿日期］2024-04-23

［作者簡(jiǎn)介］代曦（1991—），男，本科，工程師，從事施工技術(shù)管理；王杰（1993—），男，本科，工程師，從事施工技術(shù)管理；狄林（1969—），男，本科，高級(jí)工程師，從事工程造價(jià)管理；陳翔（1982—），男，本科，高級(jí)工程師，從事施工技術(shù)管理；車汪速（1975—），男，本科，高級(jí)工程師，從事施工技術(shù)管理；唐銘（1993—），男，本科，工程師，從事施工技術(shù)管理。

0" 引言

傳統(tǒng)的抗浮錨桿為鋼筋彎錨形式，即待墊層施工完后，將抗浮錨桿打彎錨固在底板內(nèi)，僅適用于較細(xì)的錨桿，錨桿直徑較大，則彎曲施工困難；對(duì)于較深的地下室來(lái)說(shuō)，需要的抗浮力較大，如果選用的錨桿較細(xì)，則抗浮錨桿安置的間距較小，并且每捆抗浮錨桿的根數(shù)需要增多，導(dǎo)致錨桿用量加增大，加大了成本；傳統(tǒng)抗浮錨桿彎錨錨固長(zhǎng)度較長(zhǎng)，容易和地下室底板鋼筋位置沖突，導(dǎo)致地下室底板鋼筋安裝困難。

為解決上述問(wèn)題，研制出超深地下室可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系施工技術(shù)，采用鋼板進(jìn)行錨固，錨板和錨桿之間采用螺栓緊固，錨板相對(duì)于錨桿可上下移動(dòng)，從而避免調(diào)節(jié)錨板與地下室底板鋼筋的位置沖突，降低底板鋼筋安裝的施工難度，以縮短地下室底板鋼筋支模時(shí)間，節(jié)約施工周期。錨板連接可靠，使錨桿結(jié)構(gòu)更加充分發(fā)揮對(duì)地下室底板的拉力，極大增強(qiáng)錨桿結(jié)構(gòu)抗浮力效果，并增大了錨桿布置間距，減少了錨桿根數(shù)，節(jié)約了材料。施工時(shí)不需要將錨桿打彎，施工更加方便，節(jié)約人工成本。

1" 工程概況

成華區(qū)通瑞置業(yè)龍邸四期商業(yè)項(xiàng)目位于四川省成華區(qū)二環(huán)路北四段3號(hào)（宗地四）/成華區(qū)二環(huán)路北四段與府青路交匯處，總建筑面積為225 790.79 m2，1#樓：地下4層，地上7層；2#樓：地下4層，地上43層。場(chǎng)地上層滯水賦存于淺部填土，其含水量較小且不穩(wěn)定，向坡面及垂直向下排泄。富水性弱，透水性弱，為相對(duì)隔水層?？紫稘撍潜緢?chǎng)地主要的地下水類型，其水位埋藏較淺，水量豐富，對(duì)本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工影響較大。第四系孔隙潛水略具承壓性。

勘察報(bào)告對(duì)應(yīng)的勘察時(shí)間為2020 年3 月，水位埋深為13.0～16.60 m，對(duì)應(yīng)標(biāo)高為492.33～488.11 m。場(chǎng)地地下水位埋藏相對(duì)較深，詳勘報(bào)告本場(chǎng)地砂卵石層為強(qiáng)透水層。

2" 方案設(shè)計(jì)

2.1" 錨桿工程設(shè)計(jì)參數(shù)

最不利水浮力值及筏板底標(biāo)高統(tǒng)計(jì)如表1所示，底板底標(biāo)高定為錨桿頂標(biāo)高。

2.2" 錨桿最小錨固段長(zhǎng)度的確定

因?yàn)楸卷?xiàng)目抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值較大，為防止整體抗浮失效，錨桿錨固段長(zhǎng)度內(nèi)的巖層有效重度應(yīng)不小于其區(qū)域所要求的抗浮標(biāo)準(zhǔn)值，即la≥Nk/γ′，最不利情況見(jiàn)表2。

2.3" 抗浮錨桿鋼筋截面面積的計(jì)算

本錨桿屬永久性錨桿。按式（1）計(jì)算配筋量：

As≥KbNakfy（1）

本工程采用PSB1080 精軋螺紋鋼。

2.4" 錨桿長(zhǎng)度

錨桿錨固體與巖土層間長(zhǎng)度應(yīng)滿足式（2）和式（3），即錨桿的錨固段長(zhǎng)度應(yīng)不小于式（1）及式（2）中確定的錨固長(zhǎng)度較大值。

l1≥KNakπDqsia（2）

l1≥KNaknπdfb（3）

本工程錨固段所在地層為粉質(zhì)黏土、松散卵石、稍密卵石等，根據(jù)勘察報(bào)告，選擇地質(zhì)條件相對(duì)較差的勘探孔地質(zhì)資料進(jìn)行錨桿抗拔力計(jì)算，最不利分區(qū)結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)最不利土層與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及上述公式可得最不利抗浮錨桿計(jì)算見(jiàn)表4。

考慮整體抗浮的要求，計(jì)算得到最不利分區(qū)錨桿的最小長(zhǎng)度要求如表2所示。錨桿錨固體與巖土層間長(zhǎng)度，得到的最不利分區(qū)錨桿的最小長(zhǎng)度要求如表4所示。最不利分區(qū)錨桿的最小長(zhǎng)度為表2和表4中要求的錨固長(zhǎng)度最大值。

根據(jù)表2和表4，最不利分區(qū)錨桿的最終長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)如表5所示。

2.5" 整體抗浮力驗(yàn)算

（1）實(shí)際提供抗浮力與需要提供抗浮力比較見(jiàn)表6。

施工技術(shù)與測(cè)量技術(shù)代曦， 王杰， 狄林， 等： 超深地下室可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系施工技術(shù)

（2）利用上部荷載驗(yàn)算各個(gè)分區(qū)的整體抗浮力見(jiàn)表7。

抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)可按式（4）計(jì)算。

K=W+GFf（4）

2.6" 抗浮錨桿設(shè)計(jì)成果簡(jiǎn)述

（1）抗浮錨桿錨固體直徑180 mm。

（2）錨桿鋼筋采用PSB1080 預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋，最不利分區(qū)的錨固段鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度詳見(jiàn)表5。

2.7" 抗浮錨桿工程量

抗浮錨桿工程量見(jiàn)表8。

2.8" 錨板計(jì)算

2.8.1" 錨板厚度計(jì)算

懸臂板的彎矩按式（5）計(jì)算：

M=12σa24（5）

M=12×1025.1×1000400×400×（4002×2）2=256275 N· mm

錨板厚度按式（6）計(jì)算：

t=5Mf（6）

t=5×256275280=67 mm

計(jì)算結(jié)論：鋼板厚度為70 mm。

2.8.2" 錨板抗剪驗(yàn)算

錨板抗剪驗(yàn)算按式（7）計(jì)算：

σ=FS（7）

σ=1025.14×1000/（2×3.14×36×70）=

64.78 MPalt;160 MPa

滿足要求。

2.9" 底板受力驗(yàn)算

2.9.1" 受沖切承載力計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

（1）計(jì)算參數(shù)。

界面有效高度h0=h-as=360-50=310 mm

板厚h=360 mmlt;800 mm， 取βh=1.0

βs=bc/hc=400.0/400.0=1.0

βslt;2.0， 取βs=2.0

作用面積形狀的影響系數(shù)η1=0.4+1.2/βs=0.1+1.2/2.0=1.00

臨界截面周長(zhǎng)與板截面有效高度之比的影響系數(shù) η2=0.5+ash0/（4Um）=0.5+20×310/（4.0×2840）=1.05

影響系數(shù)η=min{η1， η2}=1.00

（2）驗(yàn)算受沖切承載力。

集中反力設(shè)計(jì)值Fl=N-q×（bc+2×h0）×（hc+2×h0）=1025.1-150.0×1.020×1.020=869.04 kN

不配置箍筋或彎起筋的板， 其受沖切承載力為：

（0.7βhft+0.25σpc，m）ηumh0=（0.7×1.00×1.57+0.25×0.00）×1.00×2840×310=967.56 kNgt;Fl=869.04 kN

故受沖切截面滿足。

2.9.2" 局部受壓計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

（1）局部受壓區(qū)截面尺寸驗(yàn)算。

局部受壓面積Al=ab=360×360=129600 mm2

（2） 底面積Ab

根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.6.2條， cx=cy=min{a， b}=min{360， 360}=360 mm

cx=360 mm ＞ （b1-b）/2=（400-360）/2=20 mm， 取cx=20.0 mm

cy=360 mm ＞ （a1-a）/2=（400-360）/2=20.0 mm， 取cy=20.0 mm

Ab=（a+2cy）（b+2cx）=（360+2×20.0）×（360+2×20.0）=160000 mm2

（3） 強(qiáng)度提高系數(shù)βl。

βl=AbAl=160000129600=1.1

（4）荷載分布的影響系數(shù)ω。

根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄 D.5， 當(dāng)局部受壓面上的荷載為均勻分布時(shí)， ω=1

（5） 局部受壓計(jì)算。

ωβlfccAl=1.00×1.11×16.70×0.85×129600=2044.08 kN

Fl=1025.10 kNlt;2044.08 kN

滿足。

3" 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證

抗浮錨桿極限承載力采用抗拔基本試驗(yàn)的方法進(jìn)行檢測(cè)。本次試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載不小于錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的2.0倍。試驗(yàn)時(shí)采用2臺(tái)千斤頂置于錨桿鋼筋外并聯(lián)的方式與油泵、油表等組成加載系統(tǒng)裝置，在錨桿頂端的位移測(cè)試平臺(tái)上安置1個(gè)百分表。采用多循環(huán)加載方式，讀記錨頭的位移量。每級(jí)荷載施加后達(dá)到DBJ51/T-2018《四川省建筑地下室結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的相對(duì)收斂標(biāo)準(zhǔn)方可施加下一級(jí)荷載，直到試驗(yàn)滿足規(guī)范規(guī)定的終止加載條件時(shí)停止試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)完成后，繪制Q～S、Q～Se、Q～Sp曲線（圖3）。根據(jù)荷載與位移的關(guān)系，結(jié)合DBJ51/T-2018《四川省建筑地下室結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，確定單根錨桿軸向抗拔承載力極限值。（注：Pmax為最大試驗(yàn)荷載、Smax為最大試驗(yàn)荷載對(duì)應(yīng)的位移量、Se為最大試驗(yàn)荷載下所測(cè)得的彈性位移量）

所測(cè)錨桿在最大荷載（Pmax）作用下未達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)，且錨頭位移量達(dá)到相對(duì)收斂標(biāo)準(zhǔn)，抗拔承載力極限值取相對(duì)應(yīng)的最大試驗(yàn)荷載值。

4" 工藝原理

（1）在地基上鉆孔，放入錨桿后注漿，根據(jù)錨桿的規(guī)格和數(shù)量在錨板上設(shè)置相應(yīng)孔洞，將錨板通過(guò)螺栓緊固在錨桿上，錨板錨固在混凝土底板內(nèi)拉結(jié)住底板提供抗浮力。

（2）工藝原理見(jiàn)圖4。

5" 技術(shù)特點(diǎn)

（1）節(jié)約施工周期。錨板相對(duì)于錨桿可上下移動(dòng)，從而避免調(diào)節(jié)錨板與地下室底板鋼筋的位置沖突，降低底板鋼筋安裝的施工難度，以縮短地下室底板鋼筋支模時(shí)間，節(jié)約施工周期。

（2）節(jié)約材料。錨板連接可靠，使錨桿結(jié)構(gòu)更加充分發(fā)揮對(duì)地下室底板的拉力，極大增強(qiáng)錨桿結(jié)構(gòu)抗浮力效果，并增大了錨桿布置間距，減少了錨桿根數(shù)，節(jié)約了材料。

（3）質(zhì)量可靠。施工時(shí)不需要將錨桿結(jié)構(gòu)打彎，錨板通過(guò)螺栓緊固在錨桿上，整體結(jié)構(gòu)受力更加合理，質(zhì)量可靠。

（4）節(jié)能環(huán)保。施工時(shí)錨板通過(guò)螺栓緊固在錨桿上，不需要使用機(jī)械將錨桿打彎，節(jié)約能源。

（5）節(jié)約人工。不需要打彎直徑較粗鋼筋，僅需使用螺栓緊固錨板，施工方便，節(jié)約人工。

6" 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

6.1" 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)鉆孔→清孔→放入錨桿→注漿→養(yǎng)護(hù)→安裝錨板。

6.2" 操作要點(diǎn)

6.2.1" 施工準(zhǔn)備

（1）綜合考慮工程地質(zhì)水文情況、建筑荷載情況、地下室埋置深度等因素對(duì)錨桿系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

（2）認(rèn)真研究圖紙，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織進(jìn)行技術(shù)交底工作。

（3）組織測(cè)量人員對(duì)建筑物場(chǎng)地的水準(zhǔn)控制點(diǎn)和坐標(biāo)控制點(diǎn)的接收。

（4）與檢測(cè)單位溝通，熟悉檢測(cè)方案、檢測(cè)計(jì)劃，根據(jù)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完成試驗(yàn)檢驗(yàn)和測(cè)試工作。

（5）施工放線前復(fù)核抗浮錨桿施工圖。

（6）對(duì)錨桿進(jìn)行分區(qū)編號(hào)。

（7）發(fā)現(xiàn)與地勘報(bào)告不符的軟弱層，及時(shí)對(duì)錨桿長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。

6.2.2" 鉆機(jī)鉆孔

（1）調(diào)整鉆機(jī)鉆桿垂直角度。

（2）由技術(shù)工程師復(fù)核開(kāi)孔鉆具軸線，與錨孔中心軸線一致后才能開(kāi)孔。

6.2.3" 清孔

錨桿成孔后，在未拔出套管的前提下，處于基巖地層的錨桿孔采用空壓機(jī)進(jìn)行高壓洗孔，確保注漿質(zhì)量，采用0.8 MPa壓縮空氣清孔，保障孔底殘存巖渣符合要求。

6.2.4" 放入錨桿

（1）將鋼繩綁扎在鋼筋上，用吊車將鋼筋緩速提升，扶住下部鋼筋，將鋼筋垂直放入孔內(nèi)。

（2）將焊制好的固定架套在鋼筋上。

（3）用水準(zhǔn)儀測(cè)定并控制鋼筋頂標(biāo)高，采用吊繩配合鋼筋提升。

（4）將錨桿鋼筋固定在臨時(shí)支撐架上，臨時(shí)支撐架用墊塊找平。

（5）調(diào)整固定架位置，使錨桿鋼筋在孔內(nèi)居中。

6.2.5" 注漿

（1）將25 mm注漿管隨錨桿放入鉆孔內(nèi)。

（2）灌漿前，核查壓漿機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀況；疏通送漿管路，確保注漿施工暢通無(wú)阻，順利完成注漿施工。

（3）錨桿孔采用M30水泥凈漿進(jìn)行灌注，水泥標(biāo)號(hào)P.C 42.5R，注漿壓力2.0 MPa，要求第一次灌漿至漿液返出地面為止，24小時(shí)后補(bǔ)漿，漿液為水泥凈漿，水灰比為 0.5。

（4）待漿液初凝后，若漿液面下沉應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿作業(yè)，直到錨桿孔內(nèi)漿液飽滿。

（5）采用成孔-注漿-下鋼筋-拔管-補(bǔ)漿的工藝進(jìn)行錨桿施工，先注漿后下鋼筋確保底部承壓錨具完全被漿液包裹，保證施工質(zhì)量。

6.2.6" 養(yǎng)護(hù)

二次注漿完成后，開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天，在養(yǎng)護(hù)期間做好成品保護(hù)。

6.2.7" 安裝錨板

（1）根據(jù)錨桿的直徑、間距等參數(shù)預(yù)先對(duì)錨板孔洞進(jìn)行加工制作。

（2）在錨桿上安裝錨桿安裝好下部緊固螺帽。

（3）將錨板穿過(guò)錨桿臨時(shí)放置在已安裝完畢的下部緊固螺帽上。

（4）安裝錨板上部緊固螺帽（圖5）。

7" 質(zhì)量控制

工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表9。

質(zhì)量保證措施：

（1）原材料及產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)包括下列內(nèi)容：①產(chǎn)品合格證明文件、材料抽樣復(fù)檢合格試驗(yàn)報(bào)告；②現(xiàn)場(chǎng)抗拔承載力試驗(yàn)報(bào)告檢查；③錯(cuò)桿漿體強(qiáng)度檢驗(yàn)。

（2）施工中應(yīng)對(duì)描桿位置、鉆孔直徑、鉆孔深度和角度、錨桿桿體長(zhǎng)度和桿體插入長(zhǎng)度進(jìn)行檢查。

（3）施工中應(yīng)對(duì)注漿液配合比、注漿壓力、注漿量進(jìn)行復(fù)查。

（4）螺帽穿入鋼筋及擰緊螺帽固定后，螺帽與螺帽之間采用焊接固定，螺帽與錨板之間采用點(diǎn)焊，避免螺帽與鋼筋連接松動(dòng)。

（5）在錨桿成孔前，對(duì)自然地面進(jìn)行抄測(cè)，交底錨桿班組成孔深度，從源頭控制鉆孔深度。

（6）加強(qiáng)對(duì)抗浮錨桿的成品保護(hù)，嚴(yán)禁機(jī)械碾壓，導(dǎo)致錨固力減弱。

8" 效益分析

8.1" 經(jīng)濟(jì)效益

本技術(shù)在成華區(qū)通瑞置業(yè)龍邸四期商業(yè)項(xiàng)目一標(biāo)段（2號(hào)樓及相應(yīng)地下室）運(yùn)用總計(jì)節(jié)約費(fèi)用為：4 218 000元。不同技術(shù)方案費(fèi)用對(duì)比如表10所示。

可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系：錨桿間距2.1 m，錨桿材料：預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋（抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值770 MPa PSB1080）。

鋼筋彎曲式抗浮錨桿：錨桿間距1.6 m。錨桿材料：鋼筋HRB500E

8.2" 社會(huì)效益

（1）經(jīng)濟(jì)效益明顯。本技術(shù)增大了抗浮錨桿布置間距，減少了材料用量，施工簡(jiǎn)便，節(jié)約了人工，縮短了施工工期，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）符合綠色施工要求。施工時(shí)錨板通過(guò)螺栓緊固在錨桿上，不需要使用機(jī)械將錨桿打彎，節(jié)約能源，滿足“四節(jié)一環(huán)?！币螅暇G色施工要求。

（3）節(jié)能環(huán)保。施工方便，減少了鋼筋彎曲機(jī)械的使用，節(jié)約能源。

（4）社會(huì)效益明顯。技術(shù)節(jié)約社會(huì)材料資源和人力資源，技術(shù)先進(jìn)，提高施工水平，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，社會(huì)效益明顯。

9" 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了超深地下室可調(diào)節(jié)鋼板錨固式抗浮錨桿體系施工技術(shù)在成華區(qū)通瑞置業(yè)龍邸四期商業(yè)項(xiàng)目一標(biāo)段（2號(hào)樓及相應(yīng)地下室）中的應(yīng)用，解決了超深地下室抗浮錨桿彎錨施工困難的問(wèn)題，體現(xiàn)了該技術(shù)的先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似工程奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］" 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程：CECS22-2005［S］.

［2］" 建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：GB50202-2018［S］.

［3］" 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB50017-2017［S］.

［4］" 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50010-2010［S］.

［5］" 四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：DBJ51/T102-2018［S］.