山东正元建设工程有限责任公司 烟台市福山区建设工程事务服务中心
随着《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019(以下简称标准)的实施,关于抗浮水位的取得、抗浮措施的应用等又迎来了新的一轮讨论,而新型抗浮锚杆的应用也越来越多。
根据标准7.5.8条第1款,抗浮锚杆锚固体裂缝控制设计应符合下列规定:抗浮设计等级为甲级的工程,按不出现裂缝进行设计,在荷载效应标准组合下锚固浆体中不应产生拉应力。此条要求抗浮锚杆不能采用传统的拉力型锚杆,应该采用压力型锚杆。下面介绍一下某工程采用压力型预应力抗浮锚杆的成功案例。
一、工程概况
山东某工程包括购物广场及室外街,地下二到三层,±0.000相对于绝对标高54.00m,地下室基底标高43.00m,基底持力层为强风化花岗岩。
场区在勘探深度范围内所揭露的地层主要为第四系杂填土、耕土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土,基底岩性为燕山晚期花岗岩。自上而下分述如下:
(1)杂填土(Q4ml):黄褐色~杂色,松散,干~稍湿,表层为近期改造回填,主要由粘性土、粉土、砂土及少量碎石土等组成,回填时间 3~5 年,该层场区内普遍分布,厚度 0.50~10.50m,平均值 6.29m,层底标高 46.50~58.27m,平均值51.34m。
(2)耕土(Q4ml):黄褐色,松散,稍湿,主要由粘性土组成,表层含植物根系,该层场区局部分布,厚度0.50~1.40m,平均值 0.79m,层底标高55.50~58.43m,平均值57.01m。
(3)淤泥质粉质黏土(Q4al):灰黑色~灰褐色,软塑,韧性低,干强度低,混细砂,局部相变为淤泥或淤泥质粉土,有腥味,该层系山前冲沟沟底冲淤积物。该层场地零星分布,厚度1.10~1.50m,平均值1.34m,层底标高45.40~52.90m,平均值49.86m。
(4)粉质黏土(Q4al+pl):灰褐色,可塑,韧性中等,干强度中等。该层主要分布场地东侧,厚度 1.30~6.10m,平均 3.67m;层底标高 50.40~55.43m,平均 53.45m。
(5)粉质黏土(Q4al+pl):黄褐色,可塑~硬塑,韧性高等,干强度高等。 该层主要分布场地东侧,厚度 0.30~2.30m,平均 1.32m;层底标高 51.23~56.67m,平均 53.23m。
(6)强风化花岗岩(γ52):黄褐色~黄白色,色杂,主要矿物成分为长石、石英、、黑云母,结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙很发育。中粗粒花岗结构、块状构造,岩芯呈砂砾状~碎块状,岩石坚硬程度等级为极软岩,岩体完整程度为破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层风化岩随深度增加强度逐渐增大,该层最大揭露厚度为 22.0m。
场区地下水类型为孔隙潜水和基岩裂隙水,孔隙潜水主要赋存于第(1)层杂填土中,基岩裂隙水主要赋存于第(6)层强风化花岗岩中。 勘察期间地下水实测稳定水位埋深 2.5~10.5m,平均 5.30m;稳定水位标高 51.81~54.5m,平均 52.3m,水位年变化幅度约 2.00m,近 3~5 年最高地下水位 52.50~56.0m,历史最高地下水位 53.80~57.5m。
地下水主要受大气降水及地表水补给影响,受大气降水影响大,并以蒸发、 径流等方式排泄,主要径流方向由东向西、由南向北,其次是人工开采。
勘察期间,场地中间有一条自东向西的泄洪沟,沟宽 4.0m,深 2.5m,沟底标高52.0m左右,有少量水流。据调查该泄洪渠是雨季排洪的主要通道。
抗浮设防水位根据场地地形划分了三个区,标高为53.5-58.00m,东北角最高。抗浮设计等级为甲级,根据标准7.5.8条,按不出现裂缝设计,采用压力型预应力抗浮锚杆平衡水浮力。
二、抗浮锚杆设计
1、锚杆最小间距不低于1.6m,锚杆总长度不小于6.0m,正式施工前,按《抗浮锚杆技术规程》(YB/T4659-2018)进行锚杆基本实验。
2、锚杆采用机械成孔作业,成孔直径200mm。孔距水平方向及垂直方向允许偏差为±100mm; 钻孔倾斜度允许偏差为3%,钻孔深度超过锚索设计长度不小于0.5m。
3、预应力锚杆一次注浆采用P.0 42.5水泥浆,二次注浆采用相同水泥浆;钢绞线采用4束Φs15.2低松弛钢绞线,抗拉强度标准值1860MPa。预应力筋下料时应注意预留张拉段长度。
4、锚杆全部采用二次注浆成锚,第一次采用常压灌注,第二次采用高压劈裂注浆。二次注浆水泥量不少于15kg/m。第二次注浆时间间隔可根据现场试验确定。
5、采用二次压力注浆时,注浆管应在锚杆末端 la/4~la/3范围内设置注浆孔,孔内距宜取500mm~800mm,每个注浆截面的注浆孔宜取2个(la为锚固段长度)。
6、单根锚杆抗拉强度特征值为350kN。
7、锚固体应进行现场同条件养护,经检验锚固体强度达到设计强度75%后方可进行张拉锁定。锚杆锚固体强度标准值不少于25MPa。
8、单根钢绞线张拉控制应力为0.33fptk,340kN。
9、预应力锚杆未进行检测验收前,不得进入下一道工序施工。
10、抗浮锚杆大样如图1。
三、抗浮锚杆监测与维护
1、抗浮锚杆完成后,对于锚杆应进行监测,监测数量为5%。
2、预应力构件应监测应力和变形、预应力损失和锚头腐蚀状况; 每个剖面上不应少于3个观测点且不应少于2个观测剖面。
3、监测频率应符合《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019,第10.2.3的规定。
4、监测时限应根据抗浮构件初始状态、使用期限等情况确定,不应少于3年。
图1 抗浮锚杆大样图
四、抗浮锚杆验收要求及监测与维护
1、施工完成后,在同一岩层中的每种类型锚杆检验数量不得少于锚杆总数的5%,且不得少于6根。
2、工程锚杆占锚杆总量5%且不少于6根的锚杆应进行多循环张拉验收实验,占锚杆总量95%的锚杆应进行单循环张拉验收实验。
五、抗浮锚杆验收要求
1、施工完成后,在同一岩层中的每种类型锚杆检验数量不得少于锚杆总数的5%,且不得少于6根。
2、工程锚杆占锚杆总量5%且不少于6根的锚杆应进行多循环张拉验收实验,占锚杆总量95%的锚杆应进行单循环张拉验收实验。
施工完成后,经验收全部达到设计要求。目前此工程上部结构施工已完成,经过一个水文年,运行情况良好。
参考文献:
1、《建筑工程抗浮技术标准》 JGJ476-2019
2、《岩土锚杆与喷射涅凝士支护工程技术规兢》G350086-2015
3、《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22:2005