四川成都
摘要：本文以具体工程案例为依据，结合手算和YJK结构计算软件，从工程经济和结构安全方面，综合考虑地下室抗浮锚杆的布置方式并进行各经济指标的对比分析，得出相对较优的设计方案，可为其他同类工程的抗浮设计提供一些技术参考。
关键词：抗浮锚杆；桩抗拉刚度；抗拔承载力；局部抗浮验算
引言
在土地资源日益收紧的今天，国家对地下空间的开发强度越来越高，地下车库、商场、下沉式广场等已成为工程建设的常见功能主体。在地下水埋藏较浅的地区，大部分的地下工程须进行抗浮设计，在常用的几种抗浮措施中，抗浮锚杆因其施工效率高，造价较低和受力比较合理而得到广泛应用。抗浮锚杆，不同于一般的抗拔桩，有其自身的独特性能，锚杆的布置方式不仅直接影响工程造价，也影响地下工程的结构安全，因此，本文着重从抗浮锚杆布置方案对工程经济影响方面做一些探讨。
1、工程概括
本工程为成都某住宅项目的地下车库，建筑面积约2万㎡，地下一层，层高3.7m,地下室顶板覆土1.2m厚，室外地坪相对标高为-0.1m,地下室抗浮设计水位标高为-1.0m。框架柱轴网为8.1*8.1m，结构顶板厚为160mm,顶板采用井字梁布置，基础采用柱下独立基础+抗水板，抗水板厚度取400mm（成都地区最新规定的抗水板最小板厚取值）,基础持力层为稍密卵石层，地基承载力特征值fak=350kPa,岩土层与锚固体极限粘结强度标准值为frbk=120kPa。
2、抗浮验算
顶板覆土自重：18*1.2*0.8=17.3kN/㎡（考虑地面堆载的不确定性折减0.8）；结构顶板和抗水板自重：25*（0.16+0.14+0.40)=17.5kN/㎡;地下室恒载总和=34.8kN/㎡。抗水板板底标高为-5.4m，抗浮设计水头为4.4m，根据《基础规范》5.4.3条，4.4*10*1.05=46.2kN/㎡。因此，地下室须抵抗46.2-34.8=11.4kN/㎡的水浮力。为满足整体抗浮要求，每个标准柱跨范围需配置锚杆抗力：11.4*8.1*8.1=748kN,若每柱跨内均布置4根锚杆，同时考虑锚杆特征值的90%可加载到抗水板上，则单根锚杆抗拔承载力标准值不得小于:748/4/90%=208kN。
抗浮锚杆杆体直径取150mm，水泥砂浆强度等级为M30。因涉及锚杆计算的规范较多，且各规范在计算公式中对抗拉安全系数的取值不一，根据现行设计行业经验，考虑《边坡工程规范》的算法最为经济且规范版本较新，因此采用本规范进行锚杆抗拔承载力试算。按Nak=208kN,Kb=2.2,锚杆钢筋截面面积：As>1272mm²,则配置3根25（HRB400）钢筋；按K=2.6，则la>9.5m(土层锚杆最小锚长4.0m)。
3、锚杆布置方案
前提条件：假设每个方案均采用柱跨内等数量的4根锚杆，不考虑各方案锚杆因抗拔承载力发挥程度不同对锚杆长度的增减。按单根锚杆抗拉允许位移为10mm，通过锚杆基本试验荷载-位移曲线判断，锚杆抗拔刚度在22000~24000kN/m区间。
方案一：锚杆布置在独基范围以外的抗水板下（间距2.0m*2.0m）；
方案二：锚杆集中布置于柱下独基范围（间距2.5m*2.5m）；
方案三：锚杆在大地下室范围等间距均匀布置（间距4.05m*4.05m）；
4、方案分析结论
将三种方案分别导入YJK结构模型进行计算，从抗水板位移图、基桩拔力图、局部抗浮验算、抗水板配筋面积（因版面图幅原因，不再一一附图）的数据进行综合对比分析。可以得知：方案一：锚杆抗拔承载力发挥效果相对最好，结合了抗水板和锚杆两者的刚度共同承担水浮力，经济效益较好；方案二：锚杆只起到了抵抗地下室整体抗浮的作用，抗水板则完全承担了水浮力作用，边跨抗水板板面配筋较大；方案三：等间距布置的锚杆抗力远大于其实际承担的抗浮力，锚杆抗拔作用发挥最低，另外由于锚杆的弹性支座作用，抗水板刚度也未能得到有效发挥，造成这种方案的综合成本最高。综合评价：方案一最优，其次方案二，方案三最差。
抗浮锚杆拉力的作用与锚杆、抗水板的刚度有着直接的联系，锚杆在不同变形的抗水板作用下最终会协同均匀受力。由于本工程为地下一层，水浮力较小，抗水板板厚取值相对较大，板刚度对锚杆抗拔承载力的分配作用未能显现。所以，抗浮锚杆优化设计实际是寻求一种良好的布置方式，既能最大程度激活抗水板的作用，又能充分发挥锚杆自身的抗拔承载力。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.
[2]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.
[3]建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）.
[4]成都地区基坑工程安全技术规范（DB51/T5072-2011）.
作者简介
苟强（1986-02-18），男，汉族，四川成都市。土木工程专业，从事建筑结构设计及项目管理工作，一级注册结构工程师，中级工程师。
论文作者:苟强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：锚杆论文; 方案论文; 承载力论文; 地下室论文; 刚度论文; 顶板论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第3期论文;