馬帥烈　于月華

【摘 要】常用的抗浮措施進(jìn)行分析比較，保證工程的抗浮方案安全、經(jīng)濟(jì)、合理。

【關(guān)鍵詞】自（配）重抗??；釋放水浮力抗??；抗拔樁抗浮；預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗浮錨桿

1 工程概述

某綜合性大型公共建筑，地上六層，地下車庫(kù)四層，為框架結(jié)構(gòu)形式?；A(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)加防水底板的做法。地下總建筑面積15875.72m2，地下室頂板絕對(duì)標(biāo)高為39.900m，地下室底板頂絕對(duì)標(biāo)高為23.100m。柱網(wǎng)間距大部分為8.4m×8.4m，局部為8.9m×8.7m。工程的部分區(qū)域存在無(wú)上部結(jié)構(gòu)的中庭及室外廣場(chǎng)。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，基礎(chǔ)持力層為第18層微風(fēng)化花崗巖，地基承載力特征值fak=6000kPa，彈性模量E=30×103MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ～Ⅲ級(jí)，場(chǎng)區(qū)地下水主要類型為基巖裂隙水，大氣降水補(bǔ)給，抗浮設(shè)計(jì)水位為37.000m。基礎(chǔ)底板低于抗浮設(shè)計(jì)水位14.8m，必須做好底板的抗浮、抗?jié)B設(shè)計(jì)。

本文將結(jié)合此工程實(shí)例就常用幾種抗浮設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。

2 抗浮方案分析比較

2.1 結(jié)構(gòu)自（配）重抗浮

巖石地基的建（構(gòu)）筑物，抗浮措施最簡(jiǎn)便、直接的方法就是增加結(jié)構(gòu)自重。可采用下列公式：■？叟K，K=1.05。防水底板厚度取900mm，水頭：

H=14.8m，S=148kN/m■×4223.24m■=625039.5kN，G=556576.7kN，■=0.89？燮K=1.05

所以結(jié)構(gòu)的整體抗浮不滿足要求。由于自重與水浮力差距較大，采用增加底板厚度或壓重措施成本較高，不建議采用。

2.2 釋放水浮力法

是在基底下方設(shè)置靜水壓力釋放層，使基底下的壓力水通過(guò)釋放層中的透水系統(tǒng)（過(guò)濾層，導(dǎo)水層）匯集到集水系統(tǒng)（濾水管網(wǎng)絡(luò)），并導(dǎo)流至出水系統(tǒng)后進(jìn)入專用水箱或集水井中用水泵抽出，從而釋放部分水浮力。

此方法一般在以下幾種情況下適用：1）抗浮設(shè)計(jì)水位較淺，利用底板及其上覆土自重可抵抗一部分水浮力，只有當(dāng)季節(jié)性水位，高于盲井水位時(shí)才需要啟用抽水機(jī)械。2）地下室在施工階段由于上部結(jié)構(gòu)尚未提供豎向荷載而不滿足抗浮要求，隨上部結(jié)構(gòu)主體自重最終能滿足抗浮要求。

如地下水位長(zhǎng)時(shí)間處于較高水位時(shí)，將一直需要抽水泵運(yùn)行抽水，為保證安全的地下水位，需要隨時(shí)通過(guò)設(shè)置的檢查井觀察地下水位是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高，需要長(zhǎng)期的人力及物力的投入，建設(shè)方在建筑物投入使用后很難保證安全有效的管理，且對(duì)罕見降水的出現(xiàn)使地下水位的瞬間漲高無(wú)法有效的進(jìn)行控制，因此雖然前期造價(jià)低，但綜合經(jīng)濟(jì)效益有待思考。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，并非最佳方案。

2.3 抗拔樁抗浮

抗拔樁抗浮與錨桿抗浮的作用機(jī)理相似，即通過(guò)一維豎向桿件的下拉力抵消地下水對(duì)結(jié)構(gòu)的上浮力，可同時(shí)解決局部及整體抗浮?？拱螛栋闯蓸斗绞降牟煌饕蓄A(yù)制樁和現(xiàn)場(chǎng)灌注樁。此種抗浮設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)在于抗拔樁安全可靠。但是鑒于本工程的地質(zhì)狀況，巖石地基成樁難度較大，且樁與柱子連接，使抗浮樁的間距較大，需很厚的底板才能抵抗浮力產(chǎn)生的彎矩和剪力，因此造價(jià)較高，不適用于本工程。

2.4 預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗浮錨桿設(shè)計(jì)

在本工程的巖石地基條件下，抗浮錨桿比抗拔樁更有優(yōu)勢(shì)，根據(jù)施工時(shí)錨桿是否施加預(yù)應(yīng)力，可分為預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿桿體一般采用鋼絞線，非預(yù)應(yīng)力錨桿桿體一般采用普通螺紋鋼。本工程由于抗浮設(shè)計(jì)水位較高，桿體承擔(dān)的水浮力較大，普通螺紋鋼HRB400難以滿足受力要求，因此錨桿設(shè)計(jì)選用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼絞線。

2.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）錨桿承載力計(jì)算、桿體截面積計(jì)算、錨桿數(shù)量計(jì)算。

2）錨桿類型：永久性被動(dòng)抗浮錨桿。

3）設(shè)計(jì)要求：巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m，且不宜大于45D和6.5m；錨桿間距除必須滿足錨桿的受力要求外，尚需大于1.5m；預(yù)應(yīng)力錨桿自由段必須大于5m。

2.4.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

依據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）—第8章錨桿、索設(shè)計(jì)。防水底板厚度900mm，地下室底板覆土500mm。

結(jié)構(gòu)自重：G■=0.9×25+0.5×18=31.5kN/m■

水浮力：F■=14.8×10-31.5=116.5kN/m■

錨桿間距按局部最大間距3.3m×3.3m考慮，

N■=116.5×3.3×3.3=1269kN（采用基本組合，分項(xiàng)系數(shù)均為1.0）

入巖按18層考慮，所以巖土與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值qsk=1600kPa

1）錨桿桿體截面面積計(jì)算

A■？叟■=■=1364mm■

N■=1269kN K■=2.0

采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，假設(shè)每根錨桿采用10根（1×7-15.20-1860GB/T5224-2014），每根鋼絞線公稱直徑d=15.2（fptk=1860），As=1390mm2 D取150mm。

2）錨桿錨固段長(zhǎng)度

L■？叟■=■=4.1m

K=2.4（根據(jù)—二級(jí)永久性錨桿安全等級(jí)取值）

f■=1600kPa（錨固段注漿體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)地勘報(bào)告取值）

L■？叟■=■=3.09m

fb=2.95MPa

La≥4.1+5=9.1m，故錨固長(zhǎng)度取9.5m，滿足要求。

3）預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉與鎖定

錨桿考慮預(yù)應(yīng)力損失后抗浮力設(shè)計(jì)值為1269kN，預(yù)張拉力為1396kN，鎖定拉力值為1300kN。

4）防水底板設(shè)計(jì)

錨桿間距3.3m×3.3m，均布活載117.00kN/m2，活載分項(xiàng)系數(shù)1.40，板厚度900mm，混凝土等級(jí)C30，縱筋級(jí)別HRB400，保護(hù)層厚度50mm。

經(jīng)計(jì)算，防水底板的裂縫及配筋均比較合理、經(jīng)濟(jì)。

3 結(jié)論

根據(jù)錨桿試驗(yàn)及后期的適用狀況來(lái)看，抗浮錨桿安全度高，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好，可以為高水位多層地下室抗浮設(shè)計(jì)提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]吳帥，羅志國(guó).預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿在多層地下室工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2006，7，32（14）：100-101.

[責(zé)任編輯：田吉捷]