【摘要】抗浮錨桿作為一種有效解決地下結(jié)構(gòu)地下水浮力的技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。本文介紹分析南京某工程地下室底板隆起的破壞原因及利用抗浮錨桿抵抗地下水浮力的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)錨桿進(jìn)行破壞性拉拔試驗(yàn)，確定該地區(qū)土質(zhì)條件下錨桿的極限抗拔力，為抗浮錨桿的設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。
1前言
近年來(lái)，隨著城市的發(fā)展，地下建筑不斷增多，基礎(chǔ)的抗浮問(wèn)題沒(méi)得到及時(shí)的處理而引發(fā)的質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生，地下結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。地下水造成的地下室破壞大致有2類(lèi)：一類(lèi)是地下室底板隆起并破壞，這種破壞多發(fā)生在高層建筑的地下室中；一類(lèi)是地下建筑整體浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點(diǎn)處開(kāi)裂，同時(shí)底板也破壞，這種破壞多發(fā)生在整個(gè)建筑均在地下的情況。工程上主要通過(guò)壓重法、抗浮樁及抗浮錨桿來(lái)解決抗浮問(wèn)題。前兩者都通過(guò)加大地下室底板厚度來(lái)抵抗浮力產(chǎn)生的彎矩和剪力，因而工程的造價(jià)比較高。相對(duì)而言，抗浮錨桿具有單點(diǎn)受力小，底板結(jié)構(gòu)受力均勻合理、施工便捷、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。本文分析南京某工程地下室隆起破壞事故原因，提出在原地面上采用抗浮錨桿抵抗地下水浮力，并介紹了抗浮錨桿的設(shè)計(jì)過(guò)程以及錨桿的破壞性拉拔試驗(yàn)，確定該地區(qū)土質(zhì)條件下錨桿的極限抗拔力，為抗浮錨桿的設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。
2工程及地質(zhì)概況
該工程為南京市某綜合訓(xùn)練中心，竣工后室內(nèi)射擊館底板出現(xiàn)大面積的上拱鼓起，鉆孔后發(fā)生涌水現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查了解，射擊館西側(cè)道路施工時(shí)進(jìn)行大量填方，受降雨影響，形成了不可忽略的水頭差，在組織專(zhuān)家討論研究中，專(zhuān)家一致認(rèn)為地下水的浮托作用是造成本事故的主要原因。根據(jù)勘探報(bào)告，西側(cè)馬路地下水位較高（相對(duì)標(biāo)高為-0.94-3.12m），地下水易向地勢(shì)較低處補(bǔ)給，相對(duì)標(biāo)高-1.0m作為本工程防水設(shè)計(jì)水位，底板底-5.0m作為本工程抗浮設(shè)計(jì)水位。射擊館底板以下土體大部分為中風(fēng)化板巖。場(chǎng)地地下水主要為孔隙潛水，賦予上部填土孔隙之中。地下水受大氣降水的補(bǔ)給影響，水位受補(bǔ)給的強(qiáng)度和季節(jié)性的影響較明。
3抗浮錨桿設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)思路
根據(jù)實(shí)際情況，錨桿孔徑采用180。為了便于布置，暫定每9㎡布置一根抗浮錨桿，即錨桿間距為3×3m，錨桿全部錨入到中風(fēng)化板巖。根據(jù)《巖土工程勘探報(bào)告》中原地面以下的土層信息，將整個(gè)射擊館分為三個(gè)設(shè)計(jì)區(qū)域：①A區(qū)域，原地面與中風(fēng)化板巖之間約有粘性土層8m；②B區(qū)域，原地面與中風(fēng)化板巖之間約有粘性土層4m；③C區(qū)域，原地面下無(wú)粘性土層而直接到巖石層。為使地下水及時(shí)排出并有效的降低地下水的浮力，在射擊館室內(nèi)四周布置排水盲溝，中間連通，四角400400的集水方井，盲溝內(nèi)填中粗砂和礫石。
3.2抗浮設(shè)計(jì)
1）錨桿的抗浮力
由下式確定：
式中：F為單位面積計(jì)算抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）；H為水頭高度（m）；∑hi·rwi為單位面積底板自重（KPa）；rw為水的重度（KN/m3）。
2)錨固長(zhǎng)度
由下式確定：
式中：k1為抗浮安全系數(shù)，取1.05；k2為永久性錨桿的安全系數(shù)；A為單根錨桿作用面積；D為錨桿孔徑；L1，L2分別為粘土層、巖石層作用長(zhǎng)度；τ1，τ2為粘土層、巖石層與錨桿粘結(jié)強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)值；La為錨固長(zhǎng)度。
3)鋼筋截面選擇
由下式確定：
式中：fy為鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)值（KN）；As為鋼筋截面面積。
計(jì)算結(jié)果：?jiǎn)胃拱瘟υO(shè)計(jì)值為157.5KN，錨桿間距為3×3m，錨桿直徑為180mm，鋼筋為228，錨桿為全長(zhǎng)粘結(jié)型，長(zhǎng)度分別為10m，8m，5m。
4抗拔試驗(yàn)
4.1試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)裝置
試驗(yàn)在施工之前對(duì)錨桿作極限抗拔試驗(yàn)，以確定錨桿所能提供的極限抗拔力，揭示錨桿在使用過(guò)程中可能影響其承載力的因素，以便在正式施工前調(diào)整錨桿設(shè)計(jì)及施工參數(shù)。根據(jù)工程的巖土情況，共對(duì)場(chǎng)區(qū)不同位置的6根錨桿進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。試驗(yàn)采用ZY-50穿心千斤頂加載，上下用兩塊30mm厚的鋼板墊塊，2個(gè)百分表分別用支架固定并置于鋼板上顯示位移。
4.2試驗(yàn)方法
錨桿基本試驗(yàn)應(yīng)采用分級(jí)循環(huán)加、卸荷法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1、每級(jí)荷載施加或卸除完畢后，應(yīng)立即測(cè)讀變形量；
2、在每次加、卸載時(shí)間內(nèi)應(yīng)測(cè)讀錨頭位移二次，連續(xù)二次測(cè)讀的變形量小于0.1mm時(shí)，可施加下一級(jí)荷載；
3、加、卸荷等級(jí)、測(cè)讀間隔時(shí)間宜按表規(guī)范《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程CECS222005》確定。
4、當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，認(rèn)為錨桿破壞可停止本根錨桿的試驗(yàn)：
①后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過(guò)前一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移的2倍；
②錨頭位移不收斂；
③鋼筋出現(xiàn)正常的拉現(xiàn)象。
4.3試驗(yàn)結(jié)果及分析
1號(hào)錨桿加載過(guò)程中，錨頭位移均勻變化，錨桿加載到395kN時(shí)位移突然變大，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級(jí)荷載350kN為抗拔極限承載力；2號(hào)、6號(hào)錨桿加載到370kN時(shí)壓力加不上，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級(jí)荷載325kN為抗拔極限承載力。3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)錨桿加載過(guò)程中，錨頭位移均勻變化，錨桿加載到385kN時(shí)位移突然變大，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級(jí)荷載335kN為抗拔極限承載力。
5結(jié)語(yǔ)
1）抗浮錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)將錨桿深入到巖石層中且不計(jì)土層對(duì)錨桿的粘結(jié)力；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本工程設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮土層和巖石層的粘結(jié)力是合理的，并且根據(jù)土層信息分區(qū)域設(shè)計(jì)，從而達(dá)到節(jié)約成本的效果。
2）本事故的源頭在于工程初期不夠重視地下水的浮力作用，如果能設(shè)法把地下水位降低，那么才能從根本上解決地下室的抗浮問(wèn)題；本工程在室內(nèi)底板中設(shè)置排水暗溝，并及時(shí)的排出了地下水，因而保證了設(shè)計(jì)的安全性。在類(lèi)似的抗浮錨桿工程中可以通過(guò)在外圍設(shè)置排水溝，將會(huì)大大的降低地下水位，減少錨桿的用量，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。
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