抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計技術(shù)規(guī)范引言隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間開發(fā)利用日益廣泛，深基坑工程、地下構(gòu)筑物（如地下室、地下車庫、地鐵車站、水池等）的抗浮問題愈發(fā)突出?？垢☆A(yù)應(yīng)力錨桿作為一種經(jīng)濟、高效、占地少的抗浮措施，在工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用。為規(guī)范抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿的設(shè)計行為，確保工程結(jié)構(gòu)的安全可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、便于施工，特制定本技術(shù)規(guī)范。本規(guī)范旨在為相關(guān)工程技術(shù)人員提供系統(tǒng)性的設(shè)計指導(dǎo)，涵蓋從方案選型、勘察要求、設(shè)計計算、材料選擇、構(gòu)造措施到施工要點及驗收監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)，強調(diào)設(shè)計過程中的安全性、耐久性與可操作性。1總則1.1目的與適用范圍本規(guī)范旨在規(guī)定抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿（以下簡稱“錨桿”）設(shè)計的基本要求、技術(shù)方法和質(zhì)量控制標準，以保證其在各類建（構(gòu)）筑物抗浮工程中安全有效地發(fā)揮作用。本規(guī)范適用于一般地質(zhì)條件下，采用抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿作為主要抗浮措施的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)工程設(shè)計。對于特殊地質(zhì)條件（如存在強烈腐蝕性介質(zhì)、極高地應(yīng)力等）或有特殊使用要求的工程，尚應(yīng)結(jié)合具體情況進行專門研究，并符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。1.2基本原則錨桿設(shè)計應(yīng)遵循安全可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、便于施工的原則。設(shè)計前應(yīng)進行充分的工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘察，準確掌握場地條件。設(shè)計過程中應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)荷載、地下水浮力、巖土體性質(zhì)、環(huán)境條件及施工工藝等因素，進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析。1.3與相關(guān)標準的關(guān)系本規(guī)范未涉及的內(nèi)容，應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)工程建設(shè)標準的規(guī)定。當本規(guī)范與國家現(xiàn)行強制性標準相抵觸時，應(yīng)以國家現(xiàn)行強制性標準為準。2術(shù)語與符號2.1術(shù)語2.1.1抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿：為抵抗建（構(gòu)）筑物在地下水浮力作用下產(chǎn)生的上浮趨勢，預(yù)先施加拉力的錨桿。2.1.2錨固段：錨桿埋入穩(wěn)定巖土體中，通過灌漿體與巖土體粘結(jié)，將錨桿所受拉力傳遞給巖土體的區(qū)段。2.1.3自由段：錨桿在錨固段和錨頭之間，不與周圍巖土體產(chǎn)生粘結(jié)力，主要起傳遞拉力和適應(yīng)錨桿張拉變形作用的區(qū)段。2.1.4錨頭：錨桿頂部與結(jié)構(gòu)物連接，用于承受和傳遞預(yù)應(yīng)力的部件。2.1.5抗拔承載力特征值：錨桿在正常使用條件下，所能承受的最大抗拔力，由錨桿與巖土體間的粘結(jié)強度、錨桿桿體強度等因素綜合確定。2.1.6鎖定荷載：錨桿張拉至設(shè)計預(yù)應(yīng)力后，通過錨具鎖定時的荷載值。2.2主要符號Nk——錨桿的抗拔承載力特征值；Nd——錨桿的設(shè)計抗拔力；fptk——預(yù)應(yīng)力筋抗拉強度標準值；As——預(yù)應(yīng)力筋截面面積；la——錨固段長度；lf——自由段長度；qsik——錨固段與巖土體間粘結(jié)強度特征值；D——錨桿錨固段直徑。3基本規(guī)定3.1勘察要求錨桿設(shè)計應(yīng)以詳細的工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘察資料為依據(jù)?？辈靾蟾鎽?yīng)明確場地各土層的分布、物理力學(xué)性質(zhì)指標（尤其是與錨桿抗拔承載力相關(guān)的指標）、地下水位及其變化趨勢、不良地質(zhì)作用等。對于重要工程或地質(zhì)條件復(fù)雜的場地，應(yīng)進行專門的錨桿抗拔試驗，以確定粘結(jié)強度特征值等關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)。3.2抗浮水位抗浮水位的確定是抗浮設(shè)計的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù)場地的水文地質(zhì)條件、歷史最高水位、周邊環(huán)境影響、地下水補給與排泄條件以及工程使用期間可能出現(xiàn)的不利情況綜合分析確定。必要時，應(yīng)考慮長期水位變化趨勢和極端水文條件的影響。3.3設(shè)計使用年限錨桿的設(shè)計使用年限應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限相適應(yīng)。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)使用年限要求，考慮材料的耐久性、防腐措施以及后期維護等因素。3.4設(shè)計計算錨桿設(shè)計應(yīng)進行承載力計算和變形驗算。承載力計算包括錨桿與巖土體間的粘結(jié)承載力、錨桿桿體的抗拉承載力等。變形驗算應(yīng)滿足主體結(jié)構(gòu)對變形的限制要求。3.5構(gòu)造措施錨桿的構(gòu)造設(shè)計應(yīng)保證其受力明確、傳力可靠、施工方便，并滿足防腐、耐久性要求。錨頭、錨固段、自由段的構(gòu)造應(yīng)符合本規(guī)范及相關(guān)標準的規(guī)定。4勘察與荷載4.1巖土工程勘察針對抗浮錨桿設(shè)計的巖土工程勘察，除應(yīng)滿足常規(guī)勘察要求外，尚應(yīng)重點查明：1.各巖土層的厚度、重度、抗剪強度、壓縮性、滲透性等；2.巖土體的完整性、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其充填物性質(zhì)（對巖質(zhì)地基）；3.地下水位、水質(zhì)對錨桿材料的腐蝕性評價；4.對錨桿施工和承載力有影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象。4.2作用與荷載4.2.1永久荷載：包括結(jié)構(gòu)自重、土重、永久設(shè)備自重等。4.2.2可變荷載：包括樓面活荷載、屋面活荷載、施工荷載等。4.2.3浮力：由地下水對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的向上的作用力，應(yīng)根據(jù)確定的抗浮水位計算。4.2.4其他荷載：如溫度作用、地震作用等，應(yīng)根據(jù)具體情況考慮。4.3荷載效應(yīng)組合抗浮設(shè)計應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，對荷載效應(yīng)進行組合。承載能力極限狀態(tài)下，應(yīng)采用基本組合；正常使用極限狀態(tài)下，應(yīng)采用標準組合。5設(shè)計計算5.1基本要求錨桿的布置應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型、荷載大小、地質(zhì)條件及施工條件等綜合確定，力求受力均勻，避免應(yīng)力集中。錨桿間距應(yīng)根據(jù)錨固段土體（巖體）的相互作用、施工操作空間等因素確定，不宜過小。錨桿設(shè)計應(yīng)進行承載力計算，并驗算錨桿桿體強度、錨固段長度等。5.2錨桿布置5.2.1錨桿宜采用行列式或梅花形布置。5.2.2錨桿的間距（排距和列距）應(yīng)根據(jù)計算確定，且不宜小于錨桿直徑的某一倍數(shù)（具體倍數(shù)需結(jié)合地質(zhì)條件和施工工藝確定，通常應(yīng)考慮避免群錨效應(yīng)）。5.2.3錨桿的傾角宜根據(jù)地質(zhì)條件、施工設(shè)備和抗拔力要求確定，一般可采用5°～25°，以避免與地下管線或其他構(gòu)筑物沖突，并有利于提高錨固效果和施工便利性。5.3錨桿材料5.3.1預(yù)應(yīng)力筋：宜采用高強度低松弛鋼絞線或精軋螺紋鋼筋，其性能應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定。鋼絞線的公稱直徑、強度級別應(yīng)根據(jù)設(shè)計拉力經(jīng)計算確定。5.3.2錨具：應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的類型和張拉要求選用，其性能應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定，并具有足夠的承載能力和可靠性。5.3.3套管：自由段的套管應(yīng)具有足夠的強度和剛度，能保護預(yù)應(yīng)力筋不受損傷，并允許預(yù)應(yīng)力筋在其中自由滑動。套管材料可采用塑料或金屬。5.3.4水泥漿體：錨固段灌漿宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度等級不應(yīng)低于某一標準值（如M30，具體根據(jù)設(shè)計要求）。水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，其強度等級不宜低于42.5級。漿體應(yīng)具有良好的流動性、和易性和泌水性，必要時可摻入適量的外加劑，但不得影響漿體的強度和耐久性。5.4錨桿承載力計算5.4.1錨桿抗拔承載力特征值Nk：應(yīng)根據(jù)錨固段與巖土體間的粘結(jié)強度特征值和錨桿桿體抗拉強度標準值，并結(jié)合錨桿數(shù)量綜合確定。按粘結(jié)強度計算：Nk≤π·D·la·qsik按桿體強度計算：Nk≤fptk·As/γs式中，γs為預(yù)應(yīng)力筋的材料分項系數(shù)。5.4.2錨桿設(shè)計抗拔力Nd：應(yīng)根據(jù)作用在結(jié)構(gòu)上的浮力與其他荷載的效應(yīng)組合確定，并考慮必要的安全儲備。Nd=Nk/γR，γR為錨桿抗拔承載力分項系數(shù)。5.5錨桿桿體截面設(shè)計錨桿桿體（預(yù)應(yīng)力筋）的截面面積As應(yīng)根據(jù)設(shè)計抗拔力Nd和預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強度設(shè)計值fpy確定：As≥Nd/fpy預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)應(yīng)根據(jù)單根預(yù)應(yīng)力筋的截面面積和所需總截面面積計算確定，并取整數(shù)。5.6錨固段長度計算錨固段長度la應(yīng)根據(jù)錨桿設(shè)計抗拔力Nd、錨固段直徑D及巖土體與漿體間的粘結(jié)強度特征值qsik，并考慮相應(yīng)的分項系數(shù)計算確定：la≥Nd/(π·D·qsik·γq)式中，γq為錨固段粘結(jié)強度分項系數(shù)。計算得到的錨固段長度尚應(yīng)滿足最小錨固長度的要求，最小錨固長度應(yīng)根據(jù)巖土性質(zhì)和施工工藝確定。5.7自由段長度設(shè)計自由段長度lf應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度、地下水位、錨桿傾角以及結(jié)構(gòu)物可能產(chǎn)生的沉降等因素確定。自由段長度應(yīng)保證錨固段位于穩(wěn)定的巖土體中，并應(yīng)使錨桿在張拉后，自由段能產(chǎn)生足夠的彈性變形以實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的施加。當錨桿穿越軟弱土層或可能產(chǎn)生較大變形的土層時，自由段長度應(yīng)適當增加。5.8防腐設(shè)計錨桿的防腐設(shè)計應(yīng)根據(jù)地下水的腐蝕性等級、環(huán)境條件以及設(shè)計使用年限確定。1.錨固段：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用水泥漿體或水泥砂漿全長包裹防腐。2.自由段：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采取雙重防腐措施，通?？稍陬A(yù)應(yīng)力筋表面涂防腐油脂或防腐涂料后，再套入塑料套管，套管兩端應(yīng)密封。3.錨頭：錨頭應(yīng)采取有效的防腐和保護措施，可采用混凝土封裹，或采用防腐涂料和面漆處理，并應(yīng)設(shè)置排水措施，避免積水銹蝕。4.對于腐蝕性環(huán)境，應(yīng)選用耐腐蝕的預(yù)應(yīng)力筋（如環(huán)氧涂層鋼絞線），并加強防腐措施。5.9節(jié)點構(gòu)造5.9.1錨桿錨頭應(yīng)與結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)或底板可靠連接。錨頭構(gòu)造應(yīng)能承受設(shè)計拉力，并能方便地進行張拉和鎖定操作。5.9.2錨頭處應(yīng)設(shè)置錨板、螺旋筋或鋼筋網(wǎng)片等加強措施，以防止混凝土局部受壓破壞。5.9.3錨桿與基礎(chǔ)底板連接處的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30。錨板的厚度和尺寸應(yīng)根據(jù)錨固力計算確定。6施工與質(zhì)量控制要點6.1施工準備錨桿施工前應(yīng)編制詳細的施工組織設(shè)計或施工方案，明確施工工藝、質(zhì)量控制標準、安全措施等。施工前應(yīng)對原材料進行檢驗，確保其符合設(shè)計和規(guī)范要求。對施工人員應(yīng)進行技術(shù)交底和培訓(xùn)。6.2成孔成孔工藝應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件選擇，可采用螺旋鉆、回轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆等方法。鉆孔應(yīng)保證孔位準確、孔徑符合設(shè)計要求、孔壁平直、孔深滿足錨固段長度要求。鉆孔過程中應(yīng)做好記錄，如遇異常情況應(yīng)及時處理。成孔后應(yīng)清除孔內(nèi)虛土、沉渣，確保孔底干凈。6.3錨桿制作與安放預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按設(shè)計長度下料，其端部應(yīng)采取防止散絲的措施。自由段的防腐處理應(yīng)符合設(shè)計要求，套管應(yīng)無破損，兩端密封良好。錨桿安放時應(yīng)保持順直，避免扭曲、彎折。注漿管應(yīng)與錨桿一同放入孔內(nèi)，注漿管底部距孔底宜為一定距離（如100mm~200mm）。6.4注漿注漿是保證錨桿質(zhì)量的關(guān)鍵工序。注漿應(yīng)采用孔底注漿法，即從孔底開始注漿，逐漸將空氣和水排出孔外，直至漿體從孔口溢出，確保注漿飽滿。注漿壓力和注漿量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和漿體性質(zhì)控制。對于重要工程或在易發(fā)生離析、泌水的土層中，宜采用二次注漿工藝或高壓注漿工藝，以提高錨固段的粘結(jié)強度。漿體強度未達到設(shè)計要求前，不得對錨桿進行張拉。6.5張拉與鎖定錨桿張拉應(yīng)在漿體強度達到設(shè)計強度的某一百分數(shù)（如80%）以上時方可進行。張拉前應(yīng)安裝好張拉設(shè)備，并進行標定。張拉應(yīng)分級進行，逐級加載至設(shè)計鎖定荷載，并持荷一定時間（如5min~10min）后鎖定。對于長度較大或地質(zhì)條件復(fù)雜的錨桿，宜采用分批張拉或?qū)ΨQ張拉的方式，避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。鎖定后，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失較大，應(yīng)進行補張拉。6.6質(zhì)量檢測與驗收錨桿施工過程中應(yīng)進行嚴格的質(zhì)量控制和檢驗。包括原材料檢驗、成孔質(zhì)量檢驗、注漿質(zhì)量檢驗、張拉應(yīng)力檢驗等。施工完成后，應(yīng)按規(guī)定對錨桿進行抗拔承載力檢驗，檢驗數(shù)量和檢驗方法應(yīng)符合相關(guān)標準的規(guī)定。7驗收與監(jiān)測7.1驗收抗浮預(yù)應(yīng)力錨桿工程的驗收應(yīng)包括施工過程驗收和竣工驗收。驗收時應(yīng)提供以下資料：1.工程地質(zhì)勘察報告、設(shè)計文件及圖紙會審記錄；2.原材料出廠合格證、質(zhì)保書及進場檢驗報告；3.施工記錄（成孔、注漿、張拉等）；4.錨桿抗拔承載力檢驗報告；5.隱蔽工程驗收記錄；6.其他必要的文件和記錄。驗收應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求和本規(guī)范及相關(guān)標準的規(guī)定進行，確保錨桿工程質(zhì)量符合要求。7.2監(jiān)測對于重要的抗浮錨桿工程或地質(zhì)條件復(fù)雜的工程，應(yīng)進行錨桿應(yīng)力監(jiān)測和結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容可包括錨桿的預(yù)應(yīng)力損失、結(jié)構(gòu)的上浮量等。監(jiān)測點的布置應(yīng)具有代表性，監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)施工階段和使用階段的不同確定。監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時分析，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整