抗浮锚杆计算书
四川理工技师学院学府校区扩建项目地下室抗浮锚杆设计计算书
四川省川建勘察设计院
二〇一九年八月
四川理工技师学院学府校区扩建项目地下室抗浮锚杆设计计算书
工程编号：2018-YT-237
法定代表人：黄荣
总工程师：刘晓东
审定人：黄香春
审核人：郑星
项目负责人：赵兵
设计人：杜祥波
中华人民共和国住房和城乡建设部工程勘察证书
证书等级：综合类甲级
编号：B151025097
四川省川建勘察设计院
二〇一九年八月
目录
1 工程概况 (1)
2 设计依据 (1)
3 设计单位提供的技术要求 (2)
4 地层及水文地质条件 (2)
4.1地层 (2)
4.2地下水 (3)
5 抗浮锚杆间距及布置方法 (4)
6 抗浮锚杆设计 (4)
6.1锚杆锚固体长度计算 (4)
6.2锚杆杆体截面积 (4)
6.3锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度计算 (5)
6.4锚杆构造设计 (7)
6.5钢筋锚入底板长度的确定 (7)
6.6锚杆布置及根数验算 (8)
6.7锚固体整体稳定性验算 (9)
7 各区域抗浮锚杆设计参数汇总 (10)
8 抗浮锚杆施工 (11)
8.1抗浮锚杆材料及防腐防水 (11)
8.2锚杆施工注意事项 (11)
9其他 (12)
1 工程概况
四川理工技师学院学府校区扩建项目场地位于成都市温江区南熏大道4段355号，行政区划属温江区柳城街道，交通十分方便。规划建设净用地面积4448.61m2，规划总建筑面积76821.08m2，其中地上建筑面积62373.4m2，地下建筑面积13316.08m2。根据土建设计总平面图及抗浮锚杆分布范围及抗浮力标准值示意图，拟建项目中1号实训楼、2号实训楼、3号中心教学楼区域设1层地下室，抗浮区域根据土建设计文件，建筑室内标高±0.00相当于绝对标高541.95m，室外地坪标高541.50m，设一层地下室，拟建采用独立基础+抗水板形式，抗水板厚度400mm。由四川省建筑设计研究院有限公司设计，四川省川建勘察设计院进行岩土工程勘察。受业主委托，我院对本工程抗浮锚杆进行设计。
2 设计依据
（1）《四川理工技师学院学府校区扩建项目场地进行详细勘察阶段岩土工程勘察报告》（四川省川建勘察设计院，2019年7月）；
（2）《四川理工技师学院学府校区扩建项目总平面布置图》、《地下室基础说明及大样图》及设计技术要求（四川省建筑设计研究院有限公司，2019年8月）；
（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
（4）《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）；
（5）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；
（6）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）；
（7）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010，2015版)；
（8）《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）；
（9）《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014-2013）；
（10）《抗浮锚杆技术规程》（YB/T4659-2018）
（11）《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》DBJ51/T102-2018;
（11）《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程》（成建委[2018]573号）等。
3 设计单位提供的技术要求
据土建设计单位提供的《地下室基础说明及大样图》及技术要求，设计要求地下室部分的防水底板下采用抗浮锚杆抗浮，且锚杆应布置基础范围之外，锚杆间距满足相关规范要求。
抗浮区域拟建项目室内±0.00标高为541.95m，室外±0.00标高为541.50m，设计抗浮水位为室外地坪标高下1.0m，标高540.50m，防水板厚度400mm，其板面标高536.35m，具体施工时应由施工单位根据其编制的施工组织文件参照基础图来进行抗浮锚杆标高控制。按照设计单位提供的抗浮标准值将拟建项目分为5个区域，为A区域抗浮力标准值40kPa;B区域抗浮力标准值12kPa；C区域抗浮力标准值12kPa;D区域抗浮力标准值35kPa;E区域抗浮力标准值40kPa。另外根据土建设计单位提供的《地下室基础说明及大样图》明确说明独立基础不布置锚杆，以上抗浮力标准值未扣除基础面积，故本设计扣除独立基础区域后抗浮力标准值计算如下：
抗浮力标准值计算表表1
抗浮区域编号
含独立基础抗
浮力标准值(kPa)
扣独立基础后
抗浮力标准值(kPa)
本设计抗浮力
标准值取值（kPa）
A区域40 47.7 48
B区域12 14.8 15
C区域12 17.5 18
D区域35 42.3 43
E区域40 47.9 48
防水板厚度400mm，抗浮板顶面标高-5.6m（标高536.35m）。场地地下水抗浮设防水位按540.5m考虑。
抗浮锚杆与基础连接处的防水措施由建筑设计单位统一考虑。
4 地层及水文地质条件
4.1地层
ml），根据勘察钻探资料表明，本次勘察揭露的地层由第四系人工填土（Q
4
al+pl）成因的中砂及卵石组成。
其下由第四系全新统河流冲洪积（Q
4
现根据其野外鉴别特征结合室内土工试验将场地各地层的分布及特征由上至下描述如下：
ml）
(一)第四系全新统人工填土层（Q
4
（1）素填土：褐黄色、褐灰色；松散；稍湿，硬杂质含量15%～25%，主要由粘性土组成，含少量砖瓦碎石及植物根茎，未完全固结。该层场地普遍分布，层厚0.5～2.0m。
al+pl）
(二)第四系全新统河流冲洪积层（Q
4
（2）中砂：灰色、青灰色；松散；湿～饱和。以长石、石英为主，含少量云母片，其中混有少量卵石及圆砾。该层局部分布于卵石层顶板上，最大揭露厚度为0.6～1.6m。
（3）卵石：褐黄、褐灰、青灰色；稍密～密实；湿～饱和。主要以花岗岩、石英岩、闪长岩等组成，呈亚圆形，微～中等风化，一般粒径3～15cm，大者可达20cm以上，卵石含量约50%～75%以上，隙间充填砂、砾石及少量粘粒。卵石层顶板埋深0.5～2.5m，平均1.37m，卵石层顶板埋深起伏较大。
按卵石层密实度分为：稍密、中密和密实三个亚层。
稍密卵石：卵石粒径4～10cm，个别最大粒径大于12cm，卵石分布较均匀，含量55～60%，且大部分不接触。中密卵石：卵石粒径5～12cm，最大粒径15cm 以上，卵石骨架含量约为60～70%，呈交错排列，大部分接触。密实卵石：卵石粒径多为6～15cm，最大粒径大于20cm，卵石含量大于70%。
4.2地下水
场地地下水类型属第四系孔隙潜水类型，砂、卵石层为主要含水层，补给来源主要为大气降水，水位变化受季节影响，年变化幅度在1.50m左右。勘察期间处于丰水期，实际量测钻孔稳定水位2.60m～4.50m，稳定水位标高534.63m～537.58m。根据成都地区水文地质资料结合本工程场地地下水埋藏条件，该场地年最高潜水位标高在539.5m左右，该区域卵石层渗透系数建议值K=25m/d左右。场地环境类别为Ⅱ类，强透水层。本场地土对混凝土结构和钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性。根据土建设计文件场地抗浮设防水位标高540.5m，为室外地坪
标高下1.0m。
本工程采用抗浮锚杆进行抗浮，本抗浮锚杆设计参数见表4-1（依据勘察单位提供的参数）。
土（岩）体物理力学指标一览表表2
名称重度γ（kN/m3）锚杆极限粘结强度标准值f rbk(kPa) 稍密卵石21.0120
中密卵石22.0180
密实卵石23.0240
5 抗浮锚杆间距及布置方法
根据本设计抗浮锚杆布置要求，基础承台范围内不布置抗浮锚杆，但设计抗浮锚杆抗拔力对应的面积不应扣除基础承台面积。根据抗浮力要求的不同，本设计将拟建项目分为5个区域：扣除抗浮范围的基础面积计算抗浮锚杆布置区的抗浮力标准值为A区域48kPa;B区域15kPa;C区域18kPa;D区域43kPa;E区域48kPa。
根据《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》、《建筑边坡工程技术规范》，设计提供资料及其抗浮力计算基础上并参考地区经验来确定抗浮锚杆间距和确定单根锚杆抗拔力标准值，其计算结果见表3：
抗浮锚杆布置及单根锚杆抗拔力标准值表表3
单根抗浮锚杆抗拔抗浮区域编号抗浮力标准值（kPa）抗浮锚杆间距（m）
力标准值（kN）A区域48 2.0×2.0 192
B区域15 2.5×2.5 94
C区域18 2.5×2.5 113
D区域43 2.0×2.0 172
E区域48 2.0×2.0 192
6 抗浮锚杆设计
6.1锚杆锚固体长度计算
采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）中 8.2.3式计算：
① l a≧K·N ak/π·D·f rbk
l a ——锚杆锚固段长度（m ）；
K ——锚杆锚固体抗拔安全系数，取2.4； D ——锚杆锚固段钻孔直径（m ），取0.15m ；
f rbk ——岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa ），根据不同范围内的地层情况选择较不利地层进行计算，地层选择详见表4；
土体（岩石）与锚固体极限粘结强度标准值（kPa ） 表4
土层 厚度(m) 极限粘结强度标准值(kPa)
选择最不利钻孔ZK53#进行抗浮计算
稍密卵石 1.6 120 中密卵石 3.0 180 密实卵石
4.0
240
通过表4分析，在勘察报告提供取值基础上，依据规范要求，结合我院在类似场地的经验综合考虑，本次抗浮锚杆设计土体（岩石）与锚固体极限粘结强度标准值取f rbk 见表5进行计算。
通过计算，锚杆锚固体与岩土层间的长度见表5。
锚杆锚固体与岩土层间的长度 表5
锚杆区域编号 单根锚杆抗拔承载力标准值 （kN ）
土体（岩石）与锚固体极限粘结强度标准值（kPa ）
锚固体直径（m ） 锚杆锚固段长度 （m ） 锚杆锚入地层设计深度 （m ）
A 区域 192 165 0.15 6.0 6.5
B 区域 94 130 0.15 3.7 6.5
C 区域 113 130 0.15 4.5 6.5
D 区域 172 150 0.15 5.8 6.5
E 区域
192
165
0.15
6.0
6.5
6.2锚杆杆体截面积
采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）中 8.2.2-1式计算：
② A s ≧K b N ak /f y
A s ——锚杆钢筋截面面积（m 2）； K b ——锚杆杆体抗拉安全系数，取2.2； N ak ——单根锚杆的抗拔承载力标准值（kN ）；
f y ——钢筋抗拉强度设计值；采用HRB400螺纹钢筋，取360N/mm 2； 计算可知：
各区域锚杆配筋截面面积计算见表6：
锚杆钢筋计算表表6
锚杆区域编号单根锚杆抗拔承载
力标准值（kN）
钢筋截面积计算
（mm）
设计钢筋截面取值（mm）
A区域192 1174
2Φ22+1Φ25（HRB400）螺纹钢
（1250.5mm）B区域94 575 2Φ20（HRB400）螺纹钢（628mm）C区域113 691 2Φ22（HRB400）螺纹钢（759.9mm）D区域172 1052
3Φ22（HRB400）螺纹钢
（1139.8mm）E区域192 1174
2Φ22+1Φ25（HRB400）螺纹钢
（1250.5mm）钢筋配置满足设计要求。
6.3锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度计算
采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）中 8.2.4式计算：
③ l a≧K·N ak/nπdf b
l
a
——锚筋与砂浆间的锚固长度（m）；
d——钢筋直径（m）（根据区域不同取值）；
n——杆体钢筋根数，n=2、n=3；
f
b
——钢筋与锚固砂浆间的粘结力强度设计值（kPa），
采用2根钢筋点焊成束，粘结强度乘0.85折减系数，取值2400×
0.85=2040kPa; 采用3根钢筋点焊成束, 粘结强度乘0.7折减系数, 取值2400
×0.7=1680kPa。
通过计算，锚筋与砂浆间的锚固长度见表7，计算标明设计满足要求。
锚筋与砂浆间的锚固长度表7
锚杆区域编号单根锚杆抗拔承载力
标准值（kN）
钢筋直径
（mm）
锚筋与砂浆间的
锚固长度（m）
A区域192 2Φ22+1Φ25 1.32 B区域94 2Φ200.9 C区域113 2Φ22 1.0
D区域172 3Φ22 1.2
E区域192 2Φ22+1Φ25 1.32
6.4锚杆构造设计
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）中8.4.1第2条：
（1）锚杆锚固段长度应按本规范公式（8.2.3）和公式（8.2.4）进行计算，并取其中大值；
（2）根据场地岩土工程地质条件、设计要求、拟建物性质以及成都市城乡建设委员会[2018]573号要求，即抗浮锚杆设计应在上部不小于0.5m长度作为构造段（含0.1m厚垫层），且土层锚杆的锚固长度不应小于6.0m。
结合锚杆构造要求，通过表5、表6和表7比较知：锚杆锚固体与岩土层间的长度大于锚筋与砂浆间的长度，故本工程锚杆设计锚入土层长度取锚杆锚固体与岩土层间的长度与不计入抗拔力长度之和，详见表8。
锚杆设计锚入土层有效锚固段长度表8
锚杆区域编号有效锚固段长度（m）设计锚入土层长度（m）A区域 6.0 6.5
B区域 3.7 6.5
C区域 4.5 6.5
D区域 5.8 6.5
E区域 6.0 6.5
6.5钢筋锚入底板长度的确定
钢筋锚入底板基本长度的确定采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015年版）8.3.1-1与8.3.1-3式计算：
④ l ab＝αdf y/f t
⑤ l a≧ζa l ab
f
y ─普通钢筋抗拉强度设计值（Ⅲ级螺纹热轧钢筋f
y
＝360N/mm2）；
f t ─混凝土轴心抗拉强度设计值（C30，f
t
＝1.43N/mm2）；
α─钢筋外形系数，带肋钢筋α＝0.14；d─钢筋的公称直径；
ζ
a ─钢筋的锚固长度修正系数（ζ
a
＝1.00，带肋钢筋的公称直径大于25mm
时ζ
a
＝1.10）；
l a ─钢筋锚入底板基本长度； 各区域经计算，其结果见表9。
钢筋锚入底板基本锚固长度表 表8
锚杆区域编号
l ab （mm ） l a （mm ） 设计取值（mm ）
A 区域 881 969.1 1000
B 区域 704 774 1000
C 区域 775 852 1000
D 区域 881 969.1 1000
E 区域
881
969.1
1000
由于底板厚为400mm （小于1000mm ），故考虑抗浮锚杆上部作90°弯曲处理。 6.6锚杆布置及根数验算
根据各区域的不同抗浮力，采取了不同的抗浮锚杆间距布置，其详见表3。采用《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）11.2.1-2式计算：
⑥ n 1≧
ak
w N W
－F n 1——预计锚杆根数； n 2——实际布置锚杆根数；
F w ——地下水浮力标准值（kN ），F w 为： （各区域540.5-535.95）m ×面积×10kN/m 3；
W ——结构自重及其他永久荷载标准值之和（kN ），W 为： 面积×结构自重分布荷载P W ；
N ak ——单根抗浮锚杆的抗拔力设计值（kN ）； 经计算的其结果见表9：
锚杆区域编号 水浮力（kN ）
结构自重
（kN ）
单根锚杆抗拔承载力标准值（kN ） n1（预计锚杆根数） n2（实际布置锚杆根数） 验算结果
A 区域 7970 3285 192 25 43 n 2≧n 1，满足设计要求
B 区域 12990 11163 94 20 44 n 2≧n 1，满足设计要求
C 区域 309820 206243 113 917 1057 n 2≧n 1，满足设计要求
D 区域 30480 15340 172 88 173 n 2≧n 1，满足设计要求
E 区域
8000
3298
192
25
45
n 2≧n 1，满足设计要求
6.7锚固体整体稳定性验算
采用《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）11.2.4式计算：
⑦ W
F F K W
W +'=
K F ——抗浮稳定安全系数；
W '——地下室整体或某一局部区域内锚固范围土体的有效重量（kN ）；
W ——结构自重及其他永久荷载标准值之和（kN ）； r ，——土的浮重度；r ，=11.0kN/m 3
由于W 、W ’及K F 均已乘以抗浮面积S ，故本公式可化简为
S
W
F P K P r 30tan 2s
L +???-=’）（
其计算结果见表11：
锚杆区域编号锚杆间距
s（m）
土的浮重度
r，（kN/m3）
锚杆锚入
设计深度
L（m）
抗浮设计
标准值（
kN/㎡）
水头差P S
（kPa）
结构自重
分布荷载
P W（kPa）
验算结果
A区域 2.0 11.0 6.0 40 45.518.75 1.72≧1.20 B区域 2.5 11.0 6.0 12 45.539.1 2.13≧1.20 C区域 2.5 11.0 6.0 12 45.539.1 2.13≧1.20 D区域 2.0 11.0 6.0 35 45.522.9 1.81≧1.20 E区域 2.0 11.0 6.0 40 45.518.75 1.73≧1.20
7 各区域抗浮锚杆设计参数汇总
各范围抗浮锚杆参数表12
锚杆区域编
号锚杆根
数
锚固体直
径（m）
设计锚入
土层长度
（m）
锚固于抗
浮板或基
础内（m）
钢筋长度
（m）
配筋
A区域430.15 6.5 1.0 7.5 2Φ22+1Φ25 B区域44 0.15 6.5 1.0 7.5 2Φ20
C区域1057 0.15 6.5 1.0 7.5 2Φ22
D区域173 0.15 6.5 1.0 7.5 3Φ22
E区域45 0.15 6.5 1.0 7.5 2Φ22+1Φ25 在正式施工前，应选择最不利地层进行基本试验，以确定单根锚杆的抗拔力极限值，并根据试验结果调整设计参数、锚杆长度和抗浮形式（抗浮锚杆改为抗拔桩）。每种类型的抗浮锚杆基本试验数不少于3根，试验点由现场决定。施工完成后，应进行验收试验，抽取每种类型的锚杆总数的5%且不少于6根。具体区域试验数量见表13。
各区域试验锚杆根数表13
锚杆区域编号实际布置锚杆数量
n2（根）
基本试验数量
（根）
验收试验数量
（根）
A区域43 3 6 B区域44 3 6 C区域1057 353 D区域173 39
E区域45 A区域与E区域锚杆
设计相同，故不再进
行基本试验
6
8 抗浮锚杆施工
8.1抗浮锚杆材料及防腐防水
注浆管采用Φ32增强塑料管或同规格白铁管。注浆材料采用纯水泥浆，水灰比0.5:1，注浆压力0.5～1.0Mpa，孔口溢浆后缓慢提升注浆管，然后反复补浆，直至孔口浆体饱满无空洞。
锚杆材料采用HRB400螺纹钢筋，钢筋由水泥浆封闭防腐。根据《混凝土结构设计规范》
（GB50010-2010）8.3.1，本工程钢筋锚入底板基本长度l
a
取1000mm ，由于抗水板厚仅为400mm，故考虑抗浮锚杆钢筋末段采用弯钩形式（末段采用弯钩形式此项工作由土建单位施工按照《四川省建筑地下结构抗浮锚杆技术标准》(DBJ51/T102-2018）5.5章节进行。
锚杆材料在注浆后，锚筋由水泥浆外裹封闭防腐，以保证锚筋的防腐效果，无须作特别防腐处理。若锚杆穿过基础抗浮板，锚杆与基础抗浮板结合部位应采取防水处理，在基础垫层与锚杆结合部涂刷遇水膨胀止水膏达到防水效果。抗浮锚杆与基础连接处的扳弯及防水处理措施由土建施工单位进行。
8.2锚杆施工注意事项
1、因为建设单位与设计单位明确独立基础不布置抗浮锚杆，并结合本项目轴线多且基础布置复杂的实际工程情况，抗浮锚杆施工期间放线应准确，建议采用GPS等设备定点测放。锚杆的孔位误差应不大于50mm，锚杆的孔径误差应不
大于10mm，钻孔的轴线偏斜率不应大于杆体长度的2%，钻孔的深度应超过设计深度不小于500mm，且能满足抗拔试验的要求。
2、抗浮锚杆应由有资质的专业施工单位进行专项施工。施工前应将水位降至抗浮锚杆杆底以下0.5m，且应进行试验性施工，若地下水位不满足设计要求，施工单位应及时进行补充降水井等措施，故施工单位在确定该价格时，应充分考虑到该费用。建议先施工独立基础再施工抗浮锚杆，且锚杆注浆体终凝并达到设计强度70%之前，不得扰动已施工的抗浮锚杆。抗浮锚杆施工后应采取措施对抗浮锚杆成品进行保护，避免破坏影响其抗拔力，造成质量事故。
3、锚筋应采用定位支架或定位箍等措施来确保锚筋在锚孔内的位置，以保证每根锚筋周围均有等厚的锚固浆体。锚筋的保护层厚度不小于25mm。
9其他
1、地下降水对锚杆灌浆质量影响较大，应采取相应措施确保注浆体锚固质量。
2、施工时应特别注意独立基础、集水坑、抗水板等标高变化部位锚杆顶端标高控制，确保锚固段有效长度符合设计计算要求。
3、为防止成孔后，地下水静置在孔壁形成泥皮，锚杆成孔完成后必须及时清孔、下放锚杆杆体、填砾并注浆。若钻孔搁置时间超过2小时以上，在下放锚杆杆体前必须用清水洗孔，待孔口返出清水后方可进行后续工序施工。
4、在注浆过程中，应在孔口反复的进行补浆并振捣密实，保证注浆体的质量。