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2011年第10期
总第160期
福 建 建 筑
Nol0・2O11
Fujian Architecture&Construction
Vo1.160
厦门国际邮轮城抗浮锚杆设计与试验
徐洪勇
(厦门合道工程设计集团有限公司福建厦门 361004)
摘 要:厦门国际邮轮城两层地下室,临海水位较高,浮力远大于自重,设计采用锚杆抗浮。因地质情况复杂,锚杆数量较多,为确
保锚杆承载力能够满足设计要求,本工程选取较有代表性的,均匀分布在地下室范围内的十二个勘探孔位,提前进行锚杆试验,用
于验证设计成果及指导后期锚杆施工。
关键词:抗浮锚杆 岩石锚杆 土层锚杆 基本试验 裂缝计算
中图分类号:U455.7。。1 文献标识码:B 文章编号:1004--6135(2011)1O—OO73—03
Design and test Of anti—floating anchors in Xiamen international cruiseship city
Xu Hongyong
(Xiamen Hordor Architecture&Engineering Design Group Co.。I I).。Xiamen 361004)
Abstract:Xiamen international cruiseship city has tWO floors of basement,SO its buoyant force is more than its weigh for its higher
water leve1.Thus anti—floating anchors are used in structural design.Because of complex geologica1 picture and SO many anchor
bars。the tests of anchors are carried in advance for ensuring the bearing capacity of anchor meeting the requirements of design in
twelve representative investigational holes.The results of tests can be verified the results of design and directed construction of an—
chors.
Keywords:Anti--floating anchor Anchored bar in rock Anchored bar in soil Basic test Crack computing
1工程概况
厦门国际邮轮城项目位于疏港路西侧,东渡冷冻厂南
侧,裕成大厦北侧,由两幢三十一层酒店式公寓、一幢三十一
层写字楼和二层商业裙楼及地下二层车库组成。总建筑面积:
27.9万 ,地上建筑面积:16.4万 ,地下室面积:l1.5万 ,
建筑效果图见图1。
2地质条件及地下室概况
根据福建省地质勘察设计研究院2007年4月提供的《厦
门港国际旅游客运码头配套地产A1地块岩土工程详细勘察
报告》,拟建场地自地下室底板以下从上而下分布的土层依次
为:淤泥一淤泥质土、粉质粘土、凝灰熔岩残积粘性土、全风化
凝灰熔岩、土状强风化凝灰熔岩、碎块状强风化凝灰熔岩、中风
化凝灰熔岩。土层厚度和岩面起伏变化很大。另根据地勘报
告及长年水位变化测试情况,抗浮水位设计取值为室外地面
以下0.5m,本工程两层地下室总高为9.9m,地下室底板底水
头高度约为10m。主楼为高层建筑,自重远大于水浮力,不存
在抗浮问题;裙房及地下室因建筑物及地面回填土自重小于水
浮力,需采取抗浮措施。地下室平面示意图见图2。
图1建筑效果图
3抗浮锚杆设计
因强风化凝灰熔岩埋深较浅,难以保证有合适的桩长,且
相对较高,本工程经比较后确定选择采用二次高压灌浆全长粘
结型非预应力锚杆。
二次高压灌浆全长粘结型非预应力锚杆施工方便,同地下
大部分淤泥层较厚,无法提供较好的施工操作面,不能采用相
对造价较低的静压预应力管桩,人工挖孔桩及其他桩型则造价
室底板连接简单,技术成熟,在厦门地区使用较多,但也存在相
对于预应力锚杆控制地层与结构物变形能力较差的问题。
锚杆锚筋设计采用2eP28热轧钢筋点焊而成,水泥净浆灌
浆,强度等级M30,锚杆孔直径llO,抗拔承载力特征值为
j昏} 作收者稿简日介期:徐注20洪册1勇结一构O,男6工—,1程297 师6,年建筑12结月构出专生业,高。 级工程师,一级
210kN。锚杆孔成孔后,用高压水将锚杆孔清洗干净,放入已除
锈、除油的锚筋,采用水泥净浆进行一次常压灌浆,48h后进行
二次高压灌浆,浆液为水泥净浆,压力不应小于2.5MPa,水灰比
2011年1O期总第160期 徐洪勇・厦门国际邮轮城抗浮锚杆设计与试验
—— ——
}
图2地下室平面示意图
——————————————1
,
)50O J,.j扒下
'
,
’
填土.黼,漤
+ + + +
+ 十
+ + ++③着质牯性
十 十
+ +. + +
2
图3锚杆设计图
为0.55,注浆体设计强度30MPa。锚杆间距根据实际计算控制
在1.8~2.1m之间,锚杆长度根据实际土层情况及每米锚杆承
载力特征值(见表1)综合计算确定。锚杆具体做法见图3。
表1每米锚杆承载力汇总表
每米Ol10锚杆可
土层 毒釜 嚣 釜摩阻力特征值 飘 付 ‘
次灌浆二次灌浆
且
一
二次高压灌浆考虑粉质粘土层,凝灰熔岩残积岩土层,全风化凝灰熔岩
承载力提高5O 以上数值为估算值,需通过试验验证
4抗浮锚杆设计要点
a.锚杆布置不宜太密,考虑群锚效应,锚杆间距控制在
1.5m以上;考虑锚杆挂土重量需超过水浮力,适当控制锚杆长
度不宜过短,特别是岩石锚杆;
b.不考虑淤泥一淤泥质土层与锚杆注浆体间的粘结强
度。该土层易产生显著的蠕变,锚杆体同土层间的摩阻强度过
低,无法提供满足设计要求的锚杆承载力;
C.锚杆长度根据锚固段注浆体与土层间的粘结强度标准
值计算。计算时考虑锚杆长度对粘结强度的影响系数及采用
两根钢筋时界面的粘结强度降低系数,根据相关文献资料及规
范,锚杆受力时,沿锚杆段全长的粘结应力分布是很不均匀的,
平均粘结应力随锚固段长度的增加而减少;
d.考虑二次高压灌浆对锚固段注浆体与土层间的粘结强
度标准值的影响。根据规范,粘结强度可提高5O 。
5抗浮锚杆裂缝计算
由于锚杆相关规范未见锚杆裂缝计算的资料,本工程锚杆
裂缝计算参考混凝土规范纯受拉构件的裂缝计算公式计算,具
体如下:
圆形轴心受拉构件,构件受力特征系数
% 一2.7;
直径取1lOmm;
纵向受拉钢筋保护层厚度c一34mm;
带肋钢筋的相对粘结特性系数u=1.0;
纵筋:2028,A 一1232mm;
钢筋弹性模量E。一200000N/mm2;
M30水泥浆抗拉强度标准值f k一2.01N/mm2;轴向力值
Nk=210kN;
裂缝计算公式:
COma 一 *‘fI*dsk*(1.9*c+0.08*deq/pt )/E;
式中:a 一2.7
A 一0.785*D*D一9498
一
A /A 一2*615/9498:0.13
d k—Nk/A。一210000/1232—170N/ram2
‘fJ一1.1一O.65*f ̄k/pt。/ k
—1.1一O.65*2.01/0.13/170—1.09
取1.0
COma 一 * *dsk*(1.9*c+0.O8*deq/pt )/E ;
一2.7*1*170*(1.9*34+0.08*28.o/o.13)/
200000=0.188d0.2
可以满足要求
6抗浮锚杆基本试验
由于本工程地下室面积较大,单层面积达到六万平方米,
抗浮锚杆数量接近两万根,数量较多。为确保锚杆质量,节省
工程造价,经各方商议,业主同意,决定先行施工部分锚杆进行
抗拔试验。为了能够真实反映各相关土层同锚杆体间的粘结
强度,便捷地得出试验结论,试验锚杆均选择在原地质勘探孔
周边,均匀的分布在地下室范围内。各勘探位置锚杆分为若干
小组,相同勘探孔位置的不同小组分别按不同的试验要求进行
施工,每小组均为三根,试验及施工要求相同;试验后进行比较
以便确定锚杆长度、数量、孔径、承载力,了解施工过程中可能
出现的问题,便于后期预防,为后期大面积锚杆施工提供施工
依据。同时了解二次高压灌浆效果以及二次高压灌浆14d后
砂浆强度未达到设计强度的90 时进行试验,试验结果是否
可满足要求等内容。
2011年lO期总第160期 徐洪勇・厦门国际邮轮城抗浮锚杆设计与试验
锚杆试验要求:锚杆高出地面的长度0.9m,
且外露段锚杆主筋相互之间应保持隔离(外露部
试蠹号
ZK144—1—420—1,2.3
表2锚杆试验结果及分析
实t结l粟 臻Il}分斯 钻枷地下室
意板以下土层蕾撼
分端部两钢筋问尽量不要进行焊接固定),以方便
试验操作。
中风化碧簟扦辱jl}承蓑力 中风 IjE蝽岩
680kN
596kN.550kN.
。
7抗浮基本试验结果及分析
锚杆试验结果及分析见表2;
(
ZK156-3-270-1。2,3
420-1。2,5
ZK136-5-
特征 75kN
碎块:It曩风亿|E材I岩
270kN.270kN,270kN。 辞块状曩J醐墙制千每来
通过分析比较,得出结论如下:
a.现场施工管理非常重要,部分锚杆由于施
工时场地泡水,成孔后未迅速插筋灌浆,造成该部
分锚杆承载力异常,离散性非常之大;
(
..
446kN.315kN,560kN, 承蓑力特 E 2kN
420kN。263kN。368kN. 1
蕞糠孔位I.砉冒超伏
.
ZK81—15-420-1。2.3
ZK81—15-360-1,2。3 360kN
360kN。225kN,
,
很大.八蝴啄的{I}耔
(2奎28)
ZK81—15-420-1。2'3(否)
b.中风化岩石锚杆每米承载力特征值极高,
ZK81-15-420-1.2,3(14)
ZK81—13-420-1。2,3
远大于理论计算值;
c.强风化土层及全风化土层锚杆每米承载力
ZK81—1 1—420—1。2.3
特征值略低于理论计算值,略大于残积粘土层及
ZK81—15-500-1。2。3
粉质粘土层;残积粘土层及粉质粘土层锚杆每米
承羹力量毫明曼: 淤 I}泥蜃土0.7Ill
263kN。420kN.420kN. 2.由于麓工怕粕蛛. 瞢jI牯土6.5m
1 58kN。420kN.1 58kN. lH晰鹰 .后来jB拍 垒剐 灰蝽碧6.7m
420kN,268kN,53kN, 鼻jl棠.造.皇承蓑力异{| 曩风化 麦=l蠹岩9,2 m
5.簟杆实囊建设按曩蔑菇 砗鬟柚 慷j【粉2.6m
匕{ 潍岩6.5m
263kN,53kN,210kN。 要求时间进行
不宣提曹 中^1
.
050
3 ̄28)
.
500kN
。
375kN.500kN,
l} n9m
承载力特征值与理论计算值基本相符;
ZK152-13 42O-1。2。5
d.锚杆验收试验建议按照规范要求时间进
行,不宜提前;
zI(152—11-420-1。2,3
ZK132-15-420-1。2,3 420kN。420kN。420kN。
420kN。420kN.420kN。 士剧晰每翱雄力
 ̄EJl5kN
315kN.420kN。420kN.
e.二次高压灌浆能够有效提高锚杆承载力。
ZK134—15-420—1,2.5
ZK134—13—420—1。2,3
zI(134—1 1—420-I.2.5
420kN。420kN。368kN。
420kN,420kN,420kN。 士屠' 千●来承蓑力
420kN。420kN。420kN. 特征瞳15kN
嚏黼囊挂土10m
垒^伯嘲I{!}2.1 m
飘儡娃II砉2.4 In
lI嗥 土7.6Ill
I撇2m
棚II【J蜡9.5 ill
啐jI捆 0.5m
8现场施工控制要求
根据锚杆试验结果,结合现场实际情况,综合
ZK1K13151—9.5—420—1。2.3
9-420-1.2,5
各方因素,现场按如下要求进行锚杆施工:
zK77—6.3-420-1.2
-
420kN.420kN.420kN. 避八中风亿暑J}能 勰轴 4'9
420kN。210kN。315kN。 确奢=II 的承蓑力 射ltt圭II軎,
3 m
.
210kN.53kN,
a.锚杆施工前应先行施工混凝土垫层,将场
ZK77—6.3-420-1,2。3
(否)
地内的水抽干,保证施工面干净整洁,锚杆孔不能
长时间泡水,成孔后要求半个小时内需尽快插筋
ZK77—8—420—1,2,5
1
进入中 嘴屠 陵
.
53kN
,
33kN,15BkN,
保证薯抒的汞麓妣
锄
l刖l|姨謦暑6.3 m
2.由于j旺喇●蛳 .
蛛迅螨
十刖撇黼6.5m
咄 .9m
lJl棚}燃 2.5m
蜘籼4.1 m
1.2m
纠恤I揪6.9 m
叠^ I挫砉6.4m
灌浆,确保锚杆的施工质量;
K170—11—420_1.2.3
b.由于现场钻孔很难区分不同土层,且不同
Z
ZK170—9—420—1.2。3
70
土层之间的锚杆承载力差别不大,现场施工均以
ZK1
9-420-1.2。3(14)
土层锚杆有效长度为十四米方可达到设计承载力
ZK158—15-420-1.2.5
ZK158—13—42o_1,2。3
要求控制;
-
ZK77-12-420-1。2。5
42OkN,42OkN。263kN,
榭薹.造.皇承l曩力异1|
420kN。420kN.420kN, 3.盥二次膏盂l莱
420kN。315kN,268kN, 特征值15kN
420kN,420kN,420kN, 1.土层{I杆每来承羹力 鞑I囊l髓 1.9m
53kN。315kN。263kN, 规荛妻束时闰进i亍
420kN.420kN,420kN。 全^化囊曩^ 撇
420kN.42okN,420kN, 燎 触
粥I{Il置 ● 粉 m
c.由于现场钻孔很难区分中风化岩石和碎
块状强风化岩石,且考虑到“群锚效应”,现场施工
均以岩石锚杆有效长度为四米方可达到设计承载
力要求控制;
d.考虑到现场大部分淤泥层较厚,该土层易
产生显著的蠕变,基于试验结果表明中风化岩石
ZK158一”-420-1.2,3
ZK1 15—15-420-1,2,3
1 1-420-1.2.3
315kN,420kN。420kN, 承 力4I眶位5kN
420kN,420kN。420kN。 矧 l黾 ^化jl}呈 剃 劐坂±2.5m
420kN。420kN.420kN。 鸺醐}耔59承l力
ZKI(1 135—13-42O-1.2,3 420kN,420kN.420kN. 进入中其僻层 自 瀚
-
Zl(”7—10-420-1.2,3
ZK117—9—420—1.2,3
锚杆l编号示意:
420kN,420kN.368kN。 保耐I杆j9承l力 暇
420kN.42OkN,420kN。 进入中风1皓层 l陵 鹱 .5m
工4m
锚杆每米承载力特征值极高,能有效控制锚杆的
变形,为确保锚杆质量,便于现场施工管理,尽早
确定锚杆钢筋长度以便减短现场插筋、灌浆和锚
杆成孔间的时间差,综合考虑各方因素,要求现场
只区分土层锚杆和岩石锚杆两种类别(淤泥质土、
淤泥、杂填土不计入锚杆长度),土层锚杆以14m
控制,岩石锚杆以4m控制,两者按14:4进行长
度换算,所有锚杆均需至少进入岩石0.5m,如锚
杆长度超过19m则可不再要求进入岩层;
e.严格要求二次高压灌浆。
ZK77-6.3-420-1,2。3(破托2空28.否.14。150.进入中风 碧0.5m)
l0感谢
本工程在抗浮锚杆设计及试验过程中,得到了公司总工肖
伟教授级高工的悉心指导,在此深表感谢!
9结语
本工程锚杆通过前期先行的锚杆基本试验,有效的验证了
锚杆的承载力,提前发现了后期施工可能出现的问题,及时进
行了防范,为后期的大批量的锚杆施工提够了充分的技术支
持,确保锚杆的长度合理有效,锚杆的承载力得到了保证。本
工程锚杆均已施工验收完毕,验收试验均满足要求。目前该项
目已封顶,进入装修阶段。
参考文献
E1]程良奎,范景伦,韩军.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出
版社,2003.
[2]CECS 22:2005,岩土锚杆(索)技术规程Es].
[3]GB50086--2001,锚杆喷射混凝土支护技术规范Is].
[4]GB50330--2002,建筑边坡工程技术规范[s].
发布者:admin,转转请注明出处:http://www.yc00.com/num/1714251394a2410593.html
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