28抗浮抗拔设计

1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（04PKPM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》2一、抗浮总论【】施工期间的抗浮措施。【】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》GB50009-2001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》DBJ15-31-2003第5.2.1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≥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。33）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≥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》CECS138：2002第5.2.4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。4二、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。5三、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GB50330-2002》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GB50330-2002》，对于岩土的分类较细，能查到一些必要的参数。CECS22:90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；62)参考《建筑边坡工程技术规范GB50330-2002》，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GB50330-2002》表7.2.3-1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GB50330-2002》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；