李 曄

（青島騰遠設計事務所有限公司，山東 青島 266100）

某大型地下室抗浮錨桿設計

李 曄

（青島騰遠設計事務所有限公司，山東 青島 266100）

文章結合工程實例某大型商業(yè)地下車庫，探討了抗浮錨桿的設計。研究結果不僅為抗浮錨桿的設計提供了必要的理論基礎，而且對抗浮錨桿的設計具有較好的參考價值。

抗浮錨桿；設計；防水板；受力性能

1 引言

近年來，隨著人們生產活動對地下空間利用的增多，興建了大量帶有地下室的建筑物、下沉廣場、地下車庫等。由于上述建筑物通常地下水位較高，水浮力較大，僅靠建筑物自重和頂板回填土的重量往往不能平衡水的浮力，因此抗浮設計就成了地下建筑物結構設計比較重要的一部分。目前國內外抗浮設計的方法主要有四種：（1）抗力平衡法，即可以設置抗拔樁或者抗浮錨桿來消除或部分消除地下水浮力的影響；（2）自重平衡法，即通過增加配重（回填土、石、或混凝土）來平衡浮力；（3）浮力消除法，即采取疏、排水措施降低地下水位，消除或減小浮力的影響；（4）綜合設計方法，即采用上述兩種或多種抗浮設計方法[1]。

當?shù)叵滤惠^高，建筑物長期處在地下水浮力作用下時，宜采用抗力平衡法。對于基礎持力層為巖石的地區(qū)，抗浮錨桿被廣泛應用于錨桿的抗浮設計中?？垢″^桿是利用錨桿和砂漿組成的錨固體與巖土層的結合力作為抗浮力的一種新的抗浮手段，具有良好的受力性能[2]。抗浮錨桿不僅不影響地下室凈高，而且由于錨桿間距小，地下室底板可以做得較薄，因而造價低。

本文結合工程實例，對某基礎持力層為巖石的地下室抗浮錨桿設計進行探討，以期為其它類似工程設計提供參考依據(jù)。

2 工程概況

某商務寫字樓位于山東沿海某市，該項目總用地面積62999m2，總建筑面368880㎡，擬建建筑物包括5棟高層（局部多層）辦公樓、1棟多層中心書城及地下停車庫等。該項目有3層地下室，層高由下至上分別為3.8m，3.9m，4.0m?；A防水板板頂標高為-13.95m（相對標高），基礎防水板厚度為0.6m，抗浮設計水位為-1.0（相對標高）。由于裙樓不能平衡地下水浮力，采用抗浮錨桿作為永久性抗浮結構。該地區(qū)所處大地構造位置為華北地臺，自元古代以來本區(qū)地殼處于緩慢的上升期。燕山晚期，區(qū)域性構造活動強烈，發(fā)生大規(guī)模酸性巖漿侵入，形成穩(wěn)固的以深成相似斑狀中粗粒黑云母花崗巖為主的巖基。受新華夏系構造影響，形成NE向為主的壓扭性斷裂構造，酸性～中基性巖漿沿巖基內薄弱面入侵，形成煌斑巖、細晶巖和輝綠巖等淺成相巖脈，與花崗巖巖基組成復合巖體。它們之間雖然巖性不同，但屬于同源異相的巖漿巖類硬質巖石，是堅硬穩(wěn)固的地質體，無后期沉積夾層、溶洞等不良地質作用。

通過地質勘察得知地質情況如下：（1）素填土：平均厚度為1.5m；（2）強風化花崗巖：平均厚度為3.0m；（3）中風化花崗巖。強風化花崗巖承載力特征值為1000kpa，中風化花崗巖承載力特征值為2500kpa。地下水按賦存方式分為第四系松散堆積層的孔隙水和基巖風化裂隙水。孔隙水與基巖風化裂隙水水力聯(lián)通，具有自由水面，為潛水。強風化基巖為主要含水層，中風化基巖為相對隔水層。大氣降水為主要補給源，以側向徑流排泄和蒸發(fā)方式排泄。由于高層建筑荷載較大，抗浮能力較強，基礎可按勘察報告推薦的抗浮水位進行設計。多層建筑及純地下室部分抗浮能力較弱，尤其是裙樓與主樓的交接部位，因其抗浮能力不同，可能造成不均勻上浮而產生建筑裂縫，故采用抗浮錨桿措施，中風化花崗巖巖層與錨固體的粘結強度特征值為400kpa。

3 整體抗浮設計

工程柱網(wǎng)布置為8.4mx8.4m，柱截面尺寸為700mm× 700mm。

（1）荷載計算

自重及壓重計算見表1。

表1 自重及壓重計算

抗浮水頭13.55m，水浮力為135.5 kN/m2，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》5.4.3對基礎進行抗浮穩(wěn)定性驗算：，抗浮穩(wěn)定性不滿足設計要求，應采取措施。

（2）錨桿布置

通常錨桿的布置方式有以下三種[3]：①集中點狀布置，布置于柱下，當為巖石地基且水浮力較小時可采用；②集中線狀布置，布置于地下室底板梁下，一般較少采用；③面狀均勻布置，布置于地下室底板下。因為采用面狀均勻布置的方式能在滿足抗浮設計的同時減小底板配筋，使得底板的配筋一般為構造配筋即可滿足設計要求，故在實際工程中應用最多。本工程也采用面狀均勻布置方法。為了使得底板受力更合理，錨桿采用菱形布置，如圖1所示。

圖1 錨桿布置示意圖

（3）錨桿計算

根據(jù)錨桿布置方案，單根錨桿的受力面積為2×2 = 4m2，若單位面積的凈水浮力設計值 為qf，則q=135.5-(0.6×25+0.15×20)=117.5kN/m2，單根錨桿承受的軸

f向拉力為 Nt，Nt=117.5×4=470kN。

①錨桿面積計算：

由《全國民用建筑技術措施》（地基與基礎）計算單根錨桿錨筋面積[4]，若單根錨桿錨筋面積為As，因為地下水位較高，鋼筋采用HRB500鋼筋，，

②錨桿錨固段長度計算：

根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》，錨桿錨固段長度La＞Rt/0.8(πd1frk)=470/0.8×(3.14×0.2×400)=2.4m

4 局部抗浮設計

將錨桿作為彈簧，采用有限元分析軟件SAFE軟件進行模擬，分析出防水板的內力，防水板配筋為構造配筋即可滿足要求，防水板構造配筋率為0.15%，配筋選擇雙層雙向18@200，滿足要求?？垢″^桿的錨固也十分重要，錨桿桿體錨入底板的豎直段不小于0.4La，總的錨固長度不小于La。

5 結論

本文結合實際工程某地下車庫，探討了抗浮錨桿的設計，可以為同類工程的設計提供參考。限于篇幅，很多因素沒有考慮，以下問題可以作為將來繼續(xù)研究的方向：

（1）在可能的情況下借助有限元軟件計算分析，可以對結構受力的特點及趨勢進行較為明確的判斷，但是計算結果的精度很大程度上依賴于計算參數(shù)（如錨桿的剛度、基床系數(shù)、分析模型等）的準確程度[5]。

（2）因為地下水的浮力隨季節(jié)變化而呈準周期性，所以抗浮錨桿承受的外力是非穩(wěn)態(tài)的。在這種準周期性荷載作用下,抗浮錨桿將產生疲勞破壞,其破壞時的荷載比抗拔力設計值要低。

（3）地震動力作用對永久性抗浮錨桿的穩(wěn)定性影響也不能忽視，在設計中應采取相應措施。

[1] 朱丙寅.建筑地基基礎設計方法及實例分析[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 戴西行,杜濤,李軼慧.抗浮錨桿在煙臺某大型車庫中的應用[J].中國水運,2011,11(2):209-210.

[3] 孫紹東,胡海濤,井彥青,等.抗浮錨桿合理設計探討[J].建筑結構,2013,43(22):80-85.

[4] 中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑技術措施(地基與基礎)[M].北京:中國計劃出版社,2012.

[5] 王家林.抗浮錨桿的布置方式及防水板的設計探討[J].建筑結構,2012,S2(42):518-519.

Anti-floating anchor design of an underground garage

Associated with engineering example of a commercial underground garage, design problems of anti-floating anchor were discussed. The research results not only for the design of anti-floating anchor provide the necessary theoretical basis, but also have a good reference value on the design of anti-floating anchor.

Anti-floating anchor; design; waterproof board; mechanical behavior

TU943

A

1008-1151(2015)03-0096-02

2015-02-11

李曄（1980－），男，山東東營人，青島騰遠設計事務所有限公司工程師，碩士，一級注冊結構工程師。