抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩数值分析及优化设计

[目的]研究沿海下穿道路工程U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩的加固效果及其优化设计.[方法]采用有限元软件ABAQUS进行建模,分析了振冲碎石桩的打入对砂土地基抗液化能力的改良效果,讨论了U型槽、抗拔桩、碎石桩各设计参数对U型槽抗浮效果的影响.针对以上结果基于NSGA2遗传算法,开展抗液化能力、抗浮效果、工程造价三目标的优化设计.[结果]振冲碎石桩可以大大增强砂土地基的抗液化能力,未使用振冲碎石桩的砂土均发生液化,而采用振冲碎石桩处理后的砂土地基液化率仅为4.7%;U型槽底板厚度、抗拔桩的桩径、桩长和振冲碎石桩的桩径、桩长均对U型槽底板上浮位移有较大影响;采用NSGA2遗传算法得出的最优方案在满足安全储备的情况下,造价比原始方案节省了10.0%,且砂土地基液化率降低了45.7%.[结论]基于NSGA2遗传算法提出的以砂土液化率、底板上浮位移和工程造价为目标的优化设计方案可为今后同类工程提供设计指导.

高压喷射扩大头锚杆在地下室抗浮设计中的应用

文中依托工程实例,对高压喷射扩大头锚杆的施工技术进行分析,通过现场试验检测锚杆的施工质量,并与普通的锚杆技术进行经济性对比。结果表明,锚杆的位移与加载呈正相关,锚杆的荷载-位移曲线离散性较小,且测试过程中锚杆未被破坏,抗浮锚杆具有良好的施工效果。

地下室局部上浮开裂分析及加固研究

通过对某在建工程地下室上浮区域的受损构件进行全面检测与勘查,复算在使用阶段(覆土后)和当前阶段(覆土前)的地库抗浮稳定性。覆土前,纯地下室自重不足以抵抗水浮力作用而上浮,在纯地下室与主楼交接区域,部分梁柱受拉、压、扭共同作用,造成开裂或混凝土局部破坏。根据结构构件的受力特性及受损程度不同,对柱采用粘钢法或粘贴碳纤维法加固,对梁采用增大截面法或粘钢法加固,提高结构构件的承载能力和抗变形能力。

地下建筑抗浮设计新方法——消除浮力法的工程实践与探讨

传统地下建筑抗浮设计大多采用被动抗浮模式,需要设置大量的抗拔桩或相当数量的压重来平衡基底的水浮力,不仅建造成本高,而且对施工和使用期间抗浮水位的取值很敏感,要求数据比较准确,当偶遇暴雨引发的洪涝灾害时,往往容易发生地下室上浮等安全事故。针对传统地下建筑抗浮设计存在成本高、事故多等缺点,本文提出新的抗浮设计方法——消除浮力法,通过在基坑周边设置隔水构件,以及在基底利用反滤层排水,从而对基底渗流水采用疏堵结合的措施,有效消除基底水浮力,该方法属于主动抗浮模式。经过理论分析,消除浮力法不需要抗拔桩或大量压重就能有效解决地下室抗浮的难题。该方法概念清晰、受力明确、安全可靠、经济合理、简便实用,具有很好的工程实际应用价值,并且已经在实际工程中取得了非常好的应用效果。

关于《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019若干规定的讨论

《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019中的一些规定存在较大的争议,成为了业界关注与讨论的热点。本文通过对该标准及其相关文献的深入学习和分析,指出了标准中存在的抗浮锚杆与抗浮桩概念混为一谈、“抗浮工程设计等级”概念不明确、稳定安全系数计算公式的荷载与抗力值态混淆且有错误、在计算承压水对隔水层的作用时隔水层自重取浮重度不合理、锚固构件的钢筋伸入抗浮板的长度太长、锚固体裂缝验算公式缺乏理论依据与实践验证、抗浮锚杆施工前对岩层裂缝的渗水率进行测试没有必要且无法实施、采用测力计监测结果作为锚杆锁定力验收标准不合理等8个问题。针对标准中存在的上述问题提出明确的建议,为日后该标准的持续完善提供了参考。

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系的抗浮稳定性验算公式宜采用综合安全系数法、分项系数表达方式。群锚稳定性验算可简化为单锚稳定性验算,验算模型可按上半部分长方体、下半部分圆锥体的假定破裂面形状,锥尖深度为锚固段计算长度与自由段长度之和。群锚整体抗浮承载力为单锚抗浮承载力之和,单锚抗浮力设计值可取假定破裂体内岩土体重量与破裂面黏聚力提供的摩阻力分别除以分项安全系数后之和,分项安全系数取值水准为1.5及3.0。锚杆抗浮体系稳定性验算公式中,抗力设计值可取建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和除以1.05的安全系数、抗拔桩的抗浮承载力设计值、抗浮锚杆的抗浮承载力设计值三者之和,而浮力设计值则取建构筑物基底静水压力标准值。

新型伞状抗拔锚现场试验研究

在研制出新型伞状抗拔锚并对其进行室内模型试验的基础上,为深入了解其实际应用效果和价值,现进一步对其展开现场实测试验。现场试验主要进行了伞状锚施工工艺的分析研究和承载性能的对比评价,施工工艺方面主要是基于现有传统抗拔桩和抗拔锚杆施工工艺上的改进,承载性能方面主要是通过现场静力载荷试验得出伞状锚的实际承载力,并与理论值进行了对比分析。试验结果表明:与传统抗拔桩相比,伞状锚的施工工艺与之类似,但在承载力方面,在等效条件下,新型伞状抗拔锚承载力的提高非常明显,再次证实了伞状锚的优越性,为其工程推广应用奠定了良好的基础。

截排减压抗浮系统在抗浮事故处理中的应用

对出现上浮事故的地下结构进行处理过程十分复杂,因为重新施工桩或锚杆需要大面积破坏底板,而盲目排水减压则可能对周边环境产生影响。截排减压抗浮系统是对该类事故进行处理的良好方式。其理念在于,利用基坑周边止水帷幕形成相对封闭的地下水环境,拦截外部大部分流量,同时利用底板上的减压井排水,并辅以观测及自动控制措施,实现自流自排。排水构筑物采用大直径减压井,降低了井周水力坡降,消除了产生淤堵的水力条件,同时方便后期的清理维护。减压井为预制无砂混凝土井环吊装而成,施工过程简单方便。该系统成功应用于地下车库的上浮事故处理,监测结果表明：流量及水头可控,且运行成本低廉。

扩底抗拔桩在天津于家堡南北地下车库中的应用

于家堡金融起步区充分利用地下空间实现交通、商业功能的提升,由于地下结构埋置深、地下水埋深浅,地下工程抗浮问题十分突出。在建的南北车库为纯地下结构,单层面积达3×104m2,埋置深度达16 m。开展了扩底抗拔桩与桩侧后注浆抗拔桩两种新型抗拔桩的现场足尺试验,试验结果表明,两种新型抗拔桩皆适用可行,抗拔承载力较常规等截面桩大幅提高,且本扩底抗拔桩试桩的极限承载力与变形控制皆优于桩侧后注浆抗拔桩。本工程选择了扩底抗拔桩并采用可视化全液压扩底施工工艺,新型抗拔桩大幅减短桩长,节约大量材料并减少泥浆排放,经济社会效益显著。扩底抗拔桩的成功应用为其在该地区的推广奠定了基础,具有较高的工程示范价值。

小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值探讨

通过不同规范对比分析和工程实例验证,对小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值问题进行了探讨研究。对于大直径或者中等直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ120—2012《建筑桩基技术规范》是合理的,但对于小直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》、《建筑基坑支护技术规程》或者CECS22∶2005《岩土锚杆(索)技术规程》时,单桩抗拔承载力特征值相差较大,实际工程中设计人员往往取值偏保守,即设计的单桩抗拔承载力特征值取低值。对于小直径抗拔桩,国内尚没有相关的设计规范,设计人员往往参考锚杆的设计思路进行设计,但其受力机理与锚杆受力机理不同,这样小直径抗拔桩桩侧摩阻力如何取值成为设计的关键。

高水位深基坑柔性底板水压作用下变形规律及抗浮研究

为得到高水位深基坑柔性底板在水压作用下的变形规律及抗浮方法,文章结合具体工程对高水位深基坑的抗浮措施和设计方法进行了研究;采用数值计算的方法研究了大型基坑柔性底板在水压作用下的受力和变形规律,分析了水压作用下各层底板各点显著区别于刚性基础的变形和受力特点;根据底板受力中间大、四周小的特点,对抗拔桩抗浮的措施进行了优化。

地下结构抗浮设计中抗拔桩的简化模型及其应用

抗拔桩是抗浮结构的重要组成部分。然而,地下结构进行整体设计时,为减少工作量及难度,需要采用能够比较准确表达抗拔桩行使功能的简化模型。从不同的角度出发,理论上探求了抗拔桩的两种简化模型(桩体弹簧模型和桩-土弹簧模型)及其弹簧刚度表达式。在运用Midas/gts计算出主体结构内力的基础上,桩体弹簧模型计算的底板内力与原设计计算结果进行了对比。前者在设置抗拔桩处的底板弯矩是后者的3倍左右,经讨论分析知,新的弹簧模型更能反映工程实际。

抗拔桩和压顶梁对明挖地铁车站内力影响分析

在高地下水位地区修建地铁车站,往往存在抗浮问题。抗浮问题处理得当与否直接关系着地铁车站正常使用期间的可靠度。而采用不同抗浮措施会对结构内力产生不同的影响,为研究这种影响并希望从结构受力角度对车站抗浮提出一定的建议,结合一个明挖地铁车站实例,针对目前最常见的2种抗浮措施——压顶梁和抗拔桩进行数值计算,发现抗拔桩具有改善结构受力的作用,在结构跨度较大时应采用抗拔桩或者抗拔桩与压顶梁联合抗浮的措施,在结构跨度较小时,可优先考虑压顶梁抗浮。

抗拔桩在抗浮工程中的研究进展

随着城市地下空间的大规模开发,基础埋深不断增大,地下水的浮力也随之加大,易导致施工过程中基坑上浮或影响地下结构正常使用。抗拔桩因施工时对桩周岩土体扰动较小,工艺简单,施工便捷,抗浮效果好等优势,被广泛应用于抗浮工程中。目前,抗拔桩的力学特性、承载能力和变形特征等是现阶段抗拔桩在抗浮工程中的研究热点。主要从抗拔桩的作用机理、常见的破坏形式及极限承载力等方面进行了归纳分析,梳理了抗拔桩在数值模拟方面的研究进展,提出了抗拔桩在抗浮工程中存在的一些问题,并为抗拔桩在地下结构抗浮领域的未来发展提供了新的思路。

岩石GFRP抗浮锚杆承载性能室内试验与机理分析

基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验,探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能,揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明:GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏,主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏;直径25mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195kN,满足工程抗浮要求;GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10MPa之间,高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015)中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。

抗拔桩对隧道主体结构的影响分析

以南京市纬三路长江隧道工程明挖段抗浮设计典型节段为背景,建立了考虑抗拔桩作用的隧道主体结构三维板壳-弹簧有限元模型,分析了其计算原理、计算参数选取原则及荷载确定方法,并论证了模型用于实际工程的合理性。在此基础上,通过对抗拔桩作用效果的初步讨论,将抗拔桩等效为大刚度的非线性拉压弹簧以体现其对主体结构的约束支承效果。最后进行计算分析并研究了抗拔桩对主体结构受力及变形特征的影响和抗拔桩的轴力分布规律。

抗浮锚杆承载性能研究进展

随着中国城市化建设步伐的加快,城市地下空间开发利用已成为热潮,相应的建(构)筑物基坑越来越深、基础埋深不断加大,特别是在地下水丰富且水位较高的地区,结构自身荷载不能有效抵抗地下水浮力时,随之而来的抗浮问题得到了社会的广泛关注。与传统解决建(构)筑物抗浮问题的技术方法相比,抗浮锚杆以单点受力小、地层适应能力强、应力分散、施工速度快、成本低等优点倍受工程界的青睐。对抗浮锚杆的发展历史、锚固性能、应力传递机制等相关研究进行归纳总结,讨论当前抗浮锚杆研究中的不足,并对抗浮锚杆的发展提出建议。

抗浮锚杆的抗拔承载力分析和数值模拟

近几十年来,土层锚杆技术在水工建筑、高耸结构、深基坑工程及边坡工程中得到广泛应用,尤其是端头扩大型锚杆的不断改进和应用,它不仅可利用锚固段和孔底扩大头的端头效应提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径和上拔位移量,因此具有广泛的适用性。针对将扩大头锚杆作为抗浮锚杆应用于地下工程中的情形,提出了极限抗拔承载力的计算公式。基于算例分析和数值模拟进一步对其进行验证,结果表明了该理论公式的有效性和适用性,并对极限抗拔承载力的影响因素进行讨论,对建筑结构的地下抗浮锚杆的设计有很好的借鉴作用。

扩底抗浮锚杆的抗拔承载特性试验研究

我国东南沿海地下水位普遍较高,位于该地区的筏形基础大都需要考虑基础抗浮问题。笔者研发了一种采用向底部空腔二次注浆扩孔形成扩底截面的扩底抗浮锚杆,在此基础上,就该装置的抗拔承载性状及荷载传递机理进行了现场试验研究,给出了实际应用的预期效果。测试结果表明,该装置在软土地基中扩孔效果良好,其承载性能显著优于普通锚杆。试验结果揭示了具有扩底截面的抗浮锚杆的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布。相比较而言,扩底抗浮锚杆具有布置灵活,构造、受力合理等特点,可作为软土地区的基础抗浮设计的优选方案。