28 抗浮抗拔设计

抗浮抗拔设计陈涛 编著一、抗浮总论 【】施工期间的抗浮措施。【】抗浮荷载的取法【】抗浮地下水位的确定【】当抗浮设计水位较高，裙房满堂地下室或地下车库需要采取抗浮措施时，应按工 程具体情况区别对待二、抗拔桩专题【】抗拔桩设计方法见附件30 抗拔桩设计方法见(04 PKPM及SATWE使用经验)之PKPM2006合第六期P7地下室的抗浮设计 【】管桩抗拔要注意的问题【】裂缝控制计算软件済来结构计算软杵包SES V2. 0三、锚杆专题【】土层锚杆规范见附件50 土层锚杆设计与施工规范(CECS22-90)【】抗浮锚杆设计总结1 适用的规范2 锚杆需要验算的内容3 锚杆的布置方式与优缺点4 注意事项【】锚杆在地下室抗浮加固中的应用见附件51 深圳锚杆在地下室抗浮加固中的应用【】 土层抗拔锚杆大样见附件52 锚杆施工图一、抗浮总论【】施工期间的抗浮措施。处于渗透系数较大的粉质粘土、 粉土、砂土中的地下建（构筑物施工期 间若地下室顶板和覆土尚未完成，而 底板和外墻已施工完成在地下水作 用下会形成一宦的浮力：若浮力不大, 可利用排水明沟、集水幷结合潜水泵 排出基坑内的水.减小浮力；若上质的 渗透系数大（即淨力较大爲应在地下室 底板中设置后浇带，利用底板下的块 石塑层作为倒滤层，在后浇带中插.入 轻型井点宣管不断地降水，如图I所 示=根据坑底土质的不同，井点立管可 描至底板垫层下的粉土层亦可将滤 管部分埋置于块石藝床中.浇筑后浇 带中混凝土时应在井点立管中焊环形钢板止水环，然岳继续降水，至地下 室顶板和板顶覆土完成后再切割掉井 点立管，管顶加盖板焊死若设直岳浇 带有困难，则可在底板中适当部位设 几个探井点降水，挖土至投计标髙石 焊上环形止水环，浇入底板混凝土中, 其余处理与上述相同U【】抗浮荷载的取法 关于地下室的抗浮验算，国家规范和各地方规范及相关专门规范提出了不同的要求，应 根据工程所在地和工程的具体情况执行相应的规定。当工程所在地无具体规定时，可参考执 行下列相关规定：1）建筑结构荷载规范GB 50009-2001的规定：2006 年版“荷载规范”第3.2.5 条第 3 款规定：“对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷 载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用”。在倾覆、滑移或漂浮等有关结构整体稳定性的验算中，永久荷载一般对结构有利，荷载分项系数一般应取小于 1。目前在其他结构设计中仍沿用单一的安全系数进行设计，因此， 当其他结构设计规范对结构的倾覆、滑移或漂移的验算有具体规定时，应执行规范的规定， 当没有具体规定时，对永久荷载的分项系数应按工程经验确定。2）广东省标准的规定：广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式 6.1.6 的要求：W/F 三 1.05（6.1.6）式中W地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；F地下水浮力。【注意】：此处F应为地下水浮力的标准值。3）北京技术细则的规定北京市建筑设计技术细则（结构专业）第 3.1.8 条第 5 款规定：在验算建筑物之抗 浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取 1.0。即满足式 6.1.7 的要求：建筑物重量（不包括活载）/水浮力三1.0（6.1.7）建筑物重量及水浮力的分项系数取1.0。4）水池设计规程的规定给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程CECS 138： 2002第条规定：当 水池承受地下水（含上层滞水）浮力时，应进行抗浮稳定验算。验算时作用均取标准值，抵 抗力只计算不包括池内盛水的永久作用和水池侧壁上的摩擦力，抗力系数不应小于1.05。5）抗拔桩数量的确定目前全国没统一的计算方法。具体做各地的设计要符合当地的规定。基本上可按下式计算：（桩数量X单桩抗拔力特 征值+0.9 桩自重标准值） =（建筑物恒载自重标准值+覆土土自重标准值）。但对于抗浮构件 计算时（如抗拔桩的配筋计算），对抗浮有利的建筑物重量等应该乘以0.9的系数。 【】抗浮地下水位的确定目前全国各地关于抗浮水位的取法各有规定。不宜随意增高，因为设计中有许多对抗浮有利的因素均没有考虑，如粘性土的阻水作用， 地下室外墙的侧阻作用，底板与土囊的黏结力和吸力均未计入，上部建筑及地下室的整体刚 度很大，上部塔楼建筑的压重在地下室的扩散作用也没考虑。因此地下室抗浮设计增加了很 大的安全度。所以说采用历史最高水位，应该说是相当保守的。 【】当抗浮设计水位较高，裙房满堂地下室或地下车库需要采取抗浮措施时，应按工程具 体情况区别对待1）如果裙房满堂地下室或地下车库是独立建筑，与多、高层主楼基础不连接成整体，并有 一定距离，不会因差异沉降造成影响时，抗浮措施可根据经济技术比较采用抗浮锚杆、抗拔 桩或压重等方法。2）多、高层主楼基础与裙房满堂地下室或地下车库连接整体，均采用桩基时，抗浮可采用 抗拔桩方法；3）多、高层主楼采用天然地基预估有若干沉降量时，裙房或地下车库抗浮宜采用压重（采 用素混凝土，重度不小于 30kN/m3 钢渣混凝土或砂石料）方法，不宜采用抗浮桩或抗浮锚 杆，否则必将加大其与多、高层主楼之间的差异沉降，尤其如北京市由于考虑南水北调的影 响，提的抗浮设计水位较高，但目前实际地下水位非常低，如果采用抗拔桩或抗浮锚杆，裙 房或地下车库与主楼间基础差异沉降将是突出的问题。二、抗拔桩专题【】管桩抗拔要注意的问题管桩作为抗拔桩在工程中已有大量使用由于一些构造措施采取不当已经引发了一些 工程质量事故导致了一些设计人员认为预应力管桩不应作为抗拔桩使用，实际上，只要措 施采取得当预应力管桩也是一种优秀的抗拔桩型（桩身抗裂问题得到很好的解决）。预应力 管桩抗拔承载力取决于土体提供的抗拔力和桩本身的抗拉承载力，桩身的抗拉承载力取决于 桩身的抗拉承载力和桩身连接的承载力强度（包括桩接头和桩与承台的连接），因此，管桩抗 拔时主要应注意以下问题：1 抗拔桩时，管桩端板处应尽量进行加强，通过设计计算确定端板的连接钢筋确保此处抗 拉力大于管桩桩身的钢筋混凝土极限抗拉力。2 采用多节桩抗拔时。应严格控制管桩端板的焊接质量。对于透水较好的土质宜采取适当的 防锈处理措施。3 管桩抗拔时宜尽量分散布桩，减小布桩间距降低单桩承载力要求，宜采用单节桩进行 抗拔以避免施工中管桩接头的不可控因素。4 管桩与承台的接头不能简单套用图集做法，特别是当管桩需要破桩时，应严格经过计算， 采用加长混凝土灌实长度等做法或其它加强做法。三、锚杆专题【】抗浮锚杆设计总结1 适用的规范抗浮锚杆的设计并无相应的规范条文，建筑地基基础设计规范 GB50007-2002中“岩石 锚杆基础”部分以及建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002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。对于锚杆估算，推荐使用建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002，对于岩 土的分类较细，能查到一些必要的参数。CECS 22: 90 土层锚杆设计与施工规范 S. 中国工程建设标准化协会, 1991.2 锚杆需要验算的内容1）锚杆钢筋截面面积；2）锚杆锚固体与土层的锚固长度；3）锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度；4）土体或者岩体的强度验算；3 锚杆的布置方式与优缺点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，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别 锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，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，对于地下 室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分 担，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。4）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；4 注意事项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 50330-2002，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，可参考建筑边坡 工程技术规范 GB 50330-2002表 注 4；4）锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定，可参考建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002附录 C；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（附 图一填充部分），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（附 图二填充部分）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；