摘要：隨著城市發(fā)展，人口高度集中，城市建筑物在越建越高的同時，建筑物的地下室越建越深。因此，地下室底板抗浮錨桿的設(shè)計越來越受到人們的重視。本文就地下室底板抗浮錨桿設(shè)計進行了探討，并結(jié)合了具體的工程實例，以期能為地下室底板抗浮錨桿的設(shè)計提供參考。
1引言
近年來，由于地下室空間的大規(guī)模開發(fā)，帶地下室的建筑越來越多，地下室的深度也逐漸加深，但是一些帶有地下室的建筑自重不足以抵抗地下水的浮力，因此，為了地下室抗浮，常常會用到一些抗浮措施。而抗浮錨桿以其經(jīng)濟性、施工周期短等優(yōu)點，在地下室抗浮設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用。本文就地下室底板抗浮錨桿設(shè)計進行了探討，并結(jié)合了具體的工程實例，提出了一些有關(guān)抗浮錨桿設(shè)計的建議看法，以期能為地下室抗浮錨桿可以更好地進行設(shè)計提供參考。
2工程概況
某工程地下室共3層，上部結(jié)構(gòu)主塔樓26層，裙房層數(shù)為3層。主塔樓基底面積為2000m2，裙房基底面積為3000m2。地下室底板底標高為-15.90m，抗浮設(shè)計水位為-4.80m。
基礎(chǔ)型式采用大直徑人工挖孔灌注樁，底板厚500mm。底板下巖土層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部夾有強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾層。根據(jù)上述基本情況，
?。?）主塔樓地下室承受的水浮力標準值為：
主塔樓結(jié)構(gòu)自重標準值F抗（地上部分樓層梁板折算厚度220mm，地下部分樓層梁板折算厚度260mm，底板厚度為500mm）：
（2）裙房地下室承受的水浮力標準值為：
主塔樓結(jié)構(gòu)自重標準值F抗（地上部分樓層梁板折算厚度220mm，地下部分樓層梁板折算厚度260mm，底板厚度為500mm）：
由以上驗算結(jié)果可知，裙房部分結(jié)構(gòu)整體抗浮驗算不滿足要求，需采取抗浮措施。經(jīng)多方案比較，抗浮錨桿具有經(jīng)濟性較好、施工周期短等優(yōu)點，該工程采用抗浮錨桿抗浮。
3抗浮錨桿設(shè)計
目前，抗浮錨桿設(shè)計尚無統(tǒng)一的規(guī)定和計算方法，本文擬根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）及《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）相關(guān)條文進行對比分析。
3.1單根錨桿抗拔承載力特征值的確定
3.1.1巖土力學(xué)參數(shù)
根據(jù)《工程地質(zhì)勘查報告》，地下室底板下土層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部有強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾層，夾層厚度不均勻，厚度范圍為0.5～6.5m。錨桿錨固體與中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖粘結(jié)強度特征值為140kPa；錨桿錨固體與強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖粘結(jié)強度特征值為120kPa。因強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾層厚度不均勻，計算時錨桿錨固體與巖土層粘結(jié)強度特征值取f=120kPa。
3.1.2單根錨桿抗拔承載力特征值計算
錨桿孔直徑一般取200mm以內(nèi)，該工程錨桿孔直徑取150mm，錨桿錨入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（或強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖）內(nèi)的錨固長度取6.5m。對于錨桿錨固長度的要求，規(guī)定了最小的的錨固長度要求，即要求錨固長度大于40d（d為錨桿孔直徑），均規(guī)定了錨固長度的上下限值，規(guī)定巖石錨桿錨固長度不應(yīng)小于3m，不宜大于45d和6.5m，規(guī)定巖石錨桿錨固長度宜采用3～8m，工程錨固長度為6.5m，滿足上述要求。
3.2抗浮錨桿水浮力計算及布置
抗浮錨桿的布置應(yīng)根據(jù)錨桿承擔(dān)的地下水浮力大小及單根錨桿抗拔承載力特征值確定。
3.2.1抗浮錨桿承擔(dān)的水浮力計算
目前抗浮錨桿承擔(dān)的水浮力主要有以下三種計算方法：
?。?）考慮上部結(jié)構(gòu)自重，錨桿承擔(dān)的水浮力為水浮力減掉上部結(jié)構(gòu)自重；
?。?）不考慮上部結(jié)構(gòu)自重（底板自重亦不扣除），錨桿承擔(dān)全部水浮力；
（3）錨桿承擔(dān)的水浮力分兩個區(qū)域計算：柱、墻、梁影響區(qū)域扣除上結(jié)構(gòu)自重；非柱、墻、梁影響區(qū)域僅扣除底板自重。
上述第（1）種算法對于該工程存在安全隱患，上部結(jié)構(gòu)自重是集中在柱（點）或墻（線）上，采用這種算法，底板必須具有很大的剛度，才有可能將自重均勻分布在底板上。否則將引起柱墻區(qū)域外的錨桿破壞，進而造成所有錨桿破壞。
第（2）種算法過于保守，底板自重是均勻的，是完全可以扣除的。
第（3）種算法考慮柱、墻下錨桿承擔(dān)的水浮力可扣除上部結(jié)構(gòu)自重是合理的，但考慮與柱、墻相連的梁兩側(cè)一定范圍內(nèi)水浮力扣除上部結(jié)構(gòu)自重，柱、墻荷載分配在梁上的大小及范圍的存在不確定性，可能引起安全隱患。
該工程在計算柱、墻荷載擴散范圍外錨桿承擔(dān)的水浮力時，扣除了底板自重，柱、墻下荷載擴散范圍內(nèi)錨桿承擔(dān)的水浮力扣除了墻、柱傳遞的上部結(jié)構(gòu)自重。柱墻荷載擴散范圍按下式計算，并取兩者的小值，筆者認為這樣是安全且合理的。EG/F浮
式中B——柱墻荷載擴散范圍；
ΣG——柱墻傳下的上部結(jié)構(gòu)自重；
F浮——水浮力面荷載；
h——底板厚度。
3.2.2錨桿布置
單根錨桿抗浮面積為：
式中A——單根錨桿承受的水浮力面積；
Rt——錨桿抗拔承載力特征值；
F浮——水浮力面荷載；
F抗——底板自重面荷載。
抗浮錨桿間距采用1.5m×1.5m，均勻分布于底板下。
3.3錨桿鋼筋截面面積計算
相關(guān)規(guī)范給出了錨桿鋼筋截面面積計算公式。規(guī)范提出了錨筋抗拉工作條件系數(shù)，鋼筋強度按受拉強度設(shè)計值進行計算；規(guī)范提出了錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，鋼筋強度按受拉強度標準值進行計算。兩者的計算公式存在差異，但均相當(dāng)于為錨桿桿體設(shè)置了1.6倍的安全系數(shù)。該工程錨桿桿體采用HRB400鋼筋，按規(guī)范要求均進行了計算。
規(guī)范計算公式中ζ2為錨筋抗拉工作條件系數(shù)，對永久性錨桿取0.69；C0為邊坡重要性系數(shù)，該工程取1.0；Na為錨桿軸向拉力設(shè)計值，fy為錨筋抗拉強度設(shè)計值。在計算公式中Kt為錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，對永久性錨桿取1.6；Nt為錨桿軸向拉力設(shè)計值；fyk為錨筋抗拉強度標準值。
3.4錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長度計算
相關(guān)規(guī)范均給出了錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長度計算公式，規(guī)范提出了鋼筋與砂漿粘結(jié)強度工作條件系數(shù)，粘結(jié)強度按粘結(jié)強度設(shè)計值進行計算。規(guī)范提出了錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)，粘結(jié)強度按粘結(jié)強度標準值進行計算。兩者的計算公式存在差異，規(guī)范相當(dāng)于設(shè)置了約1.7倍的安全系數(shù)；相當(dāng)于設(shè)置了約2.0倍的安全系數(shù)。
該工程按兩個公式均進行了計算，錨固長度6.5m均滿足要求。此處不再列出計算過程。
3.5注漿設(shè)計
該工程錨桿注漿設(shè)計采用二次注漿，要求如下：
?。?）第一次注漿時，采用M30水泥砂漿，內(nèi)摻抗裂膨脹劑6%，水灰比小于0.45，采用0.6～0.4MPa低壓注漿。
（2）第二次注漿時，采用M30純水泥漿，內(nèi)摻抗裂膨脹劑6%，水灰比小于0.45，注漿壓力大于2MPa。第二次注漿應(yīng)在第一次注漿形成的水泥結(jié)石體強度達到5MPa后進行。
3.6錨桿驗收試驗
該工程按規(guī)范提出了驗收試驗要求，驗收數(shù)量為錨桿總數(shù)的5%，加載方式采用循環(huán)加載，與水浮力作用的特性相似。驗收試驗加載的最大荷載為2倍錨桿抗拔承載力特征值，與規(guī)定的1.5倍錨桿軸向受拉力設(shè)計值基本一致。試驗結(jié)果顯示，全部驗收錨桿未出現(xiàn)破環(huán)現(xiàn)象，均滿足設(shè)計要求。
4結(jié)語
綜上所述，用抗浮錨桿來解決建筑物或構(gòu)筑物抗浮的問題，因其具有造價低、施工方便等優(yōu)點，已被廣泛地應(yīng)用于實際工程中。雖然抗浮錨桿是近幾年的新工藝，特別是在防水方面還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。因此，要確?？垢″^桿的安全和耐用，不僅要求施工單位要有高的施工技術(shù)，還需要設(shè)計、建設(shè)、監(jiān)理三方的配合，并借鑒成功的施工經(jīng)驗。
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