吳鑫瀧，張 斌，王永健

（中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

早期曾經(jīng)有論文對(duì)不同規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出的抗浮錨桿工程量進(jìn)行過(guò)比較，給出了合理的費(fèi)效比結(jié)論[1]。經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地修訂，都有了不同程度的改進(jìn)。重新對(duì)現(xiàn)有的規(guī)范進(jìn)行比較分析，更有助于設(shè)計(jì)人員加深對(duì)抗浮錨桿的認(rèn)知和理解。

1 現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)別

目前抗浮錨桿設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)繁多，從國(guó)標(biāo)到行標(biāo)，再到地標(biāo)。為了選擇安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的抗浮錨桿設(shè)計(jì)方案，先要對(duì)各層面的規(guī)范依據(jù)有個(gè)初步認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)今抗浮錨桿設(shè)計(jì)采用的規(guī)范主要有國(guó)標(biāo)《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015） 及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）[2]，行標(biāo)《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）[3]，還有地標(biāo)《四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ51/T102—2018）[4]。

（1）《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015）中，錨桿拉力計(jì)算采用設(shè)計(jì)值，較其他類(lèi)規(guī)范所用的錨桿拉力標(biāo)準(zhǔn)值需要乘1.35 和工作條件系數(shù)γw，這是該規(guī)范最顯著的特點(diǎn)。

式中：Nd——錨桿拉力設(shè)計(jì)值，kN；Nk——錨桿拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；γw——工作條件系數(shù)，一般情況取1.1。

而錨桿的桿體截面面積按照式（2）計(jì)算。

式中：As——錨桿桿體截面積，mm2；fy——桿體抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2。

錨桿抗拔承載力需要滿(mǎn)足式（3）、式（4）要求，所求錨固段長(zhǎng)度取其中的較大值。

式中：La——錨桿錨固段的長(zhǎng)度，m；fmg——錨固段漿體與地層之間極限黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；f′ms——錨固段漿體與錨桿桿體之間的黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，MPa；D——錨桿錨固段鉆孔直徑,mm；d——桿體鋼筋直徑，mm；K——抗拔安全系數(shù)；ξ——采用兩根或兩根以上鋼筋時(shí)，界面黏結(jié)強(qiáng)度降低系數(shù)，取0.70～0.85；ψ——錨固段長(zhǎng)度對(duì)極限黏結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)；n——鋼筋或鋼絞線根數(shù)。

（2）《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）中，錨桿鋼筋截面積應(yīng)滿(mǎn)足式（5）的要求。

式中：Nak——錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；Kb——桿體抗拉安全系數(shù)。

錨桿錨固段長(zhǎng)度計(jì)算需要對(duì)下列兩個(gè)公式進(jìn)行比較后選擇其中較大值。

①錨固體與巖土層間的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足式（6）的要求。

式中：la為錨固段長(zhǎng)度，m；K——錨固體抗拔安全系數(shù)；frbk——巖土層與錨固體極限黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa，通過(guò)試驗(yàn)確定；D——錨桿錨固段鉆孔直徑，mm。

②錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足式（7）的要求。

式中：fb——鋼筋與錨固砂漿間的黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa，由試驗(yàn)確定。

（3）《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）中，錨桿桿體截面面積按式（8）計(jì)算。

式中：Nt——荷載效應(yīng)的基本組合下錨桿拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；Kt——桿體抗拉安全系數(shù)，取2.0。

對(duì)于錨桿錨固體長(zhǎng)度由試驗(yàn)確定，計(jì)算時(shí)又分為巖層和土層錨固體長(zhǎng)度。

①巖層錨固段長(zhǎng)度如式（9）所示。

式中：K——錨固體抗拔安全系數(shù)，取2.0；frbk——錨固體與巖層間黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa，由試驗(yàn)確定；d——錨固體直徑，mm；ξ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.8。

②土層錨固體長(zhǎng)度計(jì)算如式（10）所示。

式中：K——錨固體抗拔安全系數(shù)，取2.0；qsia為錨固體與土層間黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa，由試驗(yàn)確定。

（4）《四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ 51/T102—2018）中，錨桿桿體截面積按式（11）確定。

式中：Kb——錨桿桿體抗拉安全系數(shù)，取2.0；fy、fpy——鋼筋或鋼絞線抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，kPa。

錨固長(zhǎng)度應(yīng)按試驗(yàn)確定，可按式（12）、式（13）估算，并取較大值。

①錨桿錨固段與巖土層間的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足式（12）要求。

式中：l1——錨桿錨固段長(zhǎng)度，m；K——錨固體抗拔安全系數(shù)，取2.0；qsia——巖土層與錨固體間的極限黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；D——錨固體直徑，mm。

②錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足式（13）要求。

式中：l2——桿體與水泥漿之間的錨固長(zhǎng)度，m；n——鋼筋根數(shù)；d——鋼筋直徑，mm；fb——鋼筋與錨固段注漿體間的黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa。

（5）規(guī)范差異與公式比較如下。

這次選擇的4 本規(guī)范是2010年后更新過(guò)的版本，也是抗浮設(shè)計(jì)現(xiàn)行參照標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的代表性。

通過(guò)前文有關(guān)錨桿計(jì)算公式中可以看出，各規(guī)范計(jì)算原理基本一致，錨桿桿體截面積都是錨桿軸向拉力除以鋼筋抗拉強(qiáng)度，再賦予一些差異系數(shù)和安全系數(shù)；錨固段長(zhǎng)度則是通過(guò)計(jì)算軸向拉力與單位長(zhǎng)度黏結(jié)力（巖土層與錨固體、鋼筋與錨固砂漿）比值，然后取大者確定作為錨固段長(zhǎng)度，相同條件下結(jié)果的大小跟安全系數(shù)成正比，本文就各公式中的差別進(jìn)行對(duì)比。

①《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》中與其他3 本規(guī)范最明顯的差異就是錨桿軸向拉力選擇了設(shè)計(jì)值而不是標(biāo)準(zhǔn)值，也可以理解為相較于標(biāo)準(zhǔn)值放大1.35×1.1=1.485 倍。

②在抗浮錨桿計(jì)算中，錨固體和地層間錨固長(zhǎng)度一般為大值，同一地層環(huán)境下，計(jì)算錨固段長(zhǎng)度與抗拉安全系數(shù)成正比，由大到小依次是：a.《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》中錨固段長(zhǎng)度，需要考慮抗拔力設(shè)計(jì)值中擴(kuò)大系數(shù)1.35×1.1，再結(jié)合錨固工程的3 個(gè)安全等級(jí)K 值分別對(duì)應(yīng)2.2、2.0、2.0，相當(dāng)于3 個(gè)等級(jí)分別擴(kuò)大3.267、2.97、2.97 倍；b.《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中錨固段長(zhǎng)度，針對(duì)邊坡3 個(gè)等級(jí)K 值分別乘以2.6、2.4、2.2；c.《四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中錨固段長(zhǎng)度，K 值為常量2；d.《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中K 為常量2，但被賦予ξ 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.8 后，實(shí)際等效為1.6 也是最小的。綜上所述，根據(jù)4 本規(guī)范的不同標(biāo)準(zhǔn)，錨固段長(zhǎng)度差異是明顯的，結(jié)果比對(duì)《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的錨固段長(zhǎng)度最短，也是其中最為經(jīng)濟(jì)的。

③以錨桿桿體截面積為比較對(duì)象，其值與錨桿軸向拉力取值和安全系數(shù)關(guān)聯(lián)緊密，其結(jié)果由大到小依次是：a.《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，軸向拉力為標(biāo)準(zhǔn)值，K 值針對(duì)邊坡3 個(gè)邊坡等級(jí)分別取值2.2、2.0、1.8；b.《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及《四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，軸向拉力為標(biāo)準(zhǔn)值，K值均為2；c.《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》，雖未設(shè)安全系數(shù)，但錨桿軸向拉力采用設(shè)計(jì)值，等效于最終擴(kuò)大1.48 倍，也是最小。對(duì)比可知，同樣抗浮標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，錨桿桿體截面積按照《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》最為經(jīng)濟(jì)。

2 應(yīng)用中存在的問(wèn)題

《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》在抗浮錨桿計(jì)算中錨固段長(zhǎng)度有較大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同是該規(guī)范又是最新的抗浮設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)該廣受推崇，但在實(shí)際中卻因規(guī)范內(nèi)一些相關(guān)條款的制約，在適用性方面?zhèn)涫軤?zhēng)議，造成取舍兩難的困境。原文有關(guān)抗浮錨桿固體裂縫控制設(shè)計(jì)應(yīng)符合規(guī)定描述如下。

抗浮設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的工程，按不出現(xiàn)裂縫進(jìn)行設(shè)計(jì)，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下錨固漿體中不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力，并應(yīng)滿(mǎn)足式（14）要求。

式中：σck——荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下正截面法向應(yīng)力，kPa；σpc——扣除全部應(yīng)力損失后，錨固漿體有效預(yù)壓應(yīng)力，kPa。

該條款意味著抗浮等級(jí)為甲級(jí)的工程采用錨桿抗浮時(shí)必須使用預(yù)應(yīng)力錨桿，限制或否定了拉力型錨桿在甲級(jí)抗浮工程中的使用。

單純從質(zhì)量控制方面來(lái)說(shuō)，初衷是好的，既推廣了預(yù)應(yīng)力錨桿的使用，又控制了甲級(jí)抗浮工程的裂縫發(fā)展，但僅為提高抗浮標(biāo)準(zhǔn)就要額外增加大量投入，費(fèi)效比低，常常也得不到建設(shè)投資方的認(rèn)可，不少設(shè)計(jì)方案退而求其次，只能選擇其他參照標(biāo)準(zhǔn)或抗浮形式。另外，技術(shù)成本的提升，也增大了施工技術(shù)難度，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致建設(shè)成本和施工風(fēng)險(xiǎn)的增加，往往得不償失。

3 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算及驗(yàn)收

除了抗浮錨桿單根計(jì)算，還應(yīng)重視整體抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算，可參照《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》相應(yīng)的抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式。

式中：W——基礎(chǔ)下抗浮錨桿范圍內(nèi)總的土體重量（計(jì)算時(shí)采用浮重度，kN）；G——結(jié)構(gòu)自重及其他永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和，kN；Ff——地下水浮力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；K——抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

另外，理論計(jì)算也需要經(jīng)歷實(shí)際檢驗(yàn)?？垢″^桿正式施工前，應(yīng)選擇最不利地層進(jìn)行基本試驗(yàn)，以確定單根錨桿的抗拔力極限值，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)，具體參見(jiàn)各規(guī)范。值得注意的是，不同專(zhuān)業(yè)也會(huì)存在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的沖突。2022年以前，四川檢測(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)為《四川省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ 51/T014—2013），其中一項(xiàng)條款指出：永久性錨桿抗拔試驗(yàn)的最大加載應(yīng)取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.5倍，臨時(shí)錨桿可取錨桿拉力設(shè)計(jì)值的1.2 倍，但其最大應(yīng)力值不應(yīng)大于桿體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8 倍，即滿(mǎn)足式（16）的要求。

式中：Nd——錨桿拉力設(shè)計(jì)值，N；fy——普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2；As——鋼筋的截面積，mm2。

該規(guī)范條款曾使許多正式抗浮設(shè)計(jì)方案折戟施工現(xiàn)場(chǎng)，這是因?yàn)殇摻罱孛娣e滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，卻不能滿(mǎn)足檢測(cè)要求。筆者曾經(jīng)檢查出不少報(bào)告中的這類(lèi)問(wèn)題，甚至發(fā)現(xiàn)過(guò)個(gè)別按設(shè)計(jì)要求完工卻驗(yàn)收不達(dá)標(biāo)的情況，所以這些問(wèn)題促使眾多項(xiàng)目增加了鋼筋截面積設(shè)計(jì)值和檢測(cè)值的對(duì)比，最后取大值來(lái)兼顧驗(yàn)收。

2022年1月1日起《四川省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》已經(jīng)正式實(shí)施，對(duì)應(yīng)的該條款也已修訂。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）抗浮設(shè)計(jì)中可采用的方法有很多，需要綜合自然環(huán)境等各方面的因素，選擇適宜的抗浮形式。以往抗浮錨桿普遍采用拉力型錨桿，其經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、造價(jià)低廉、施工便捷，廣受各方歡迎。推薦使用預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，常常因其成本高昂，技術(shù)門(mén)檻高，各建設(shè)方便放棄抗浮錨桿形式轉(zhuǎn)而采用其他方案解決抗浮問(wèn)題，這從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)不利于抗浮錨桿的持續(xù)發(fā)展，也會(huì)造成抗浮錨桿設(shè)計(jì)的瓶頸期，因此技術(shù)革新任重而道遠(yuǎn)。

（2）現(xiàn)行錨桿設(shè)計(jì)規(guī)范龐多，選擇適合的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定和造價(jià)有直接的影響。除了重視單根錨桿的計(jì)算外，還需要考慮整體抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算，兼顧整體抗浮和局部抗浮設(shè)計(jì)。

（3）建筑工程中雖然抗浮設(shè)計(jì)相對(duì)單一，但仍需要考慮與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的銜接和影響，除了遵守設(shè)計(jì)規(guī)范外，也要兼顧檢測(cè)等專(zhuān)業(yè)的相互關(guān)聯(lián)，避免沖突。