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摘要：随着我国土地的日益紧张，开发地下室可以暂时缓解了城市土地不足带来的影响。而在多层地下室的开发过程中，抗浮问题一直是结构设计工程师所关注的课题之一。本文根据工程实践，对建筑地下室的抗浮设计进行探讨。
关键词：地下室；抗浮锚杆；抗浮设计
一、项目概况
某综合体项目集商场、各类餐饮为一体，建筑高度30m，总建筑面积186543m2，地上六层，地下四层，平面呈长方形，通过两道防震缝将整栋建筑分成三个独立的结构单元。首层建筑平面如图1。
本项目设计绝对标高值为36.00m，纯地下室标高-20.7m，勘探深度45.00m范围内有四层地下水，除了第一层类型为潜水，其余三层类型为承压水。第一层的稳定水位埋深为11.70~16.00m，标高为22.64~17.53m。第二层水头埋深为18.50~22.10m，标高为17.09~12.18m。第三层水头埋深为26.6031.40m，标高为8.39 ~3.36m。第四层水头埋深为35.00~40.80m，标高为0.58m~-6.64m。设计时抗浮验算水位标高按29.60m核算，相当于-6.4m。中庭部分和纯地下室部分需进行抗浮设计。
二、抗浮措施
抗浮锚杆是一种有效的抗浮技术手段，具有良好的地层适应性，易于施工。锚杆布置非常灵活，锚固效率高，由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑结构的应力与变形协调，可减少结构造价，在许多条件下优于压重和抗浮桩方案。
普通抗浮锚杆一般为全长粘结型锚杆，孔径不大于200mm，锚杆间距不小于1.5mx1.5m。土层锚杆长度4~10m，岩层锚杆长度3~8m。抗浮锚杆长度由计算确定，锚杆主筋锚入底板的长度应符合有关结构规范要求。主筋宜采用单根HRB400类钢筋，方便锚杆防水处理，并设杆体隔离架，使锚杆居中。为防止抗浮锚杆锈蚀，在底板与岩土界面上下一定范围内涂环氧树脂或防锈漆，在杆头底板内设止水板。锚杆端部防水做法如图2。
相对抗浮桩，抗浮锚杆荷载水平较低，布置灵活，数量较多，锚固效率高，有利于底板均匀受力，减少底板厚度。抗浮锚杆为单向受力构造，只承受拉拔力，可避免抗浮桩在低水位期可能承受的反向受压状态，有利于结构的变形协调。抗浮锚杆施工作业面小，具有良好的地层适应性，若工期紧，还可在地下室逆作施工。抗浮锚杆易于施加预应力，可主动制约，减少基础上浮变形。按抗裂要求，抗浮桩的配筋量较大，或需施加预应力。锚杆耐久性要求较高，需采取可靠的锚杆形式，基础节点的防水也非常关键。
三、抗浮锚杆设计
根据现场情况，结合建设单位的意见，本工程抗浮采用抗浮锚杆方案。按结构设计要求，两侧纯地下室部分和中庭部分由于结构自重及基底标高均不同，应别做抗浮设计。不同设计区域的分区如图3所示。
两侧纯地下室部分抗浮水头14.3m，中庭部分抗浮水头15.1m。两侧纯地下室部分结构自重140kN/m2，中庭部分结构自重90kN/m2。根据《岩土锚杆(索)技术规程》（CECS 22:2005），有以下锚杆设计公式：
经计算，可以得到以下抗浮锚杆布置方式。两侧纯地下室部分抗浮锚杆直径150mm，锚杆锚固段长度10m，杆体采用1根Φ28mm，HRB400级钢筋，在8.5m x 8.5m板格内布置13根。中庭部分抗浮锚杆直径200mm锚杆锚固段长度l0m，杆体采用1根Φ40mm，HRB400级钢筋，以1.5mx 1.5m间距布置。锚杆如图4所示，其中锚杆A为中庭部分锚杆，锚杆B为两侧纯地下室部分锚杆。
抗浮锚杆的布置方式有三种，集中点状布置、集中线状布置和面状均匀布置。集中点状布置一般布置于柱下，可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡部分水浮力，有很强的抵抗力，施工方便，但是基础梁板配筋较大，不适用于软岩与土体；集中线状布置一般布置于基础梁下，有较强的抵抗力，方便基础底板的外防水施工，但不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡部分水浮力，而且基础底板配筋较大；面状均匀布置是在基础底板下均匀布置，适用于所有土体和岩体，而且基础梁板配筋较小，但是抵抗力差，不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡部分水浮力。若沿底板均匀布置，由于底板上附加应力较小并均匀，可减少底板厚度，降低工程造价。本工程由于抗浮锚杆较多采用面状均匀布置的方式，图5为锚杆A的布置方式。
四、抗浮锚杆设计注意事项
（一）抗浮设计水位的确定应合理可靠，一般应由地质勘测单位提供，比较可靠和有说服力，应设置水位观测井，对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施。
（二）锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响，特别是锚杆间距较为密集时的情况；当单根锚杆影响范围内的土体自重大于锚杆拉力时，可以不考虑锚杆间距影响。
（三）由于锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施。
（四）锚杆锚固体与土层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，一般要300~500mm。
五、总结
通过地下室锚杆抗浮设计的探讨，可以得出以下几点结论：
①抗浮锚杆是最重要的地下建筑抗浮手段之一，经过多年的工程实践，技术日趋成熟。
②随着地下工程埋置深度的加大，合理确定抗浮设计水位是确保地下室工程质量安全的重要举措。
③土层抗浮锚杆的平面布置方式、施工工艺、材料选择方式很多，需要根据具体的工程要求和岩土工程条件进行设计计算和施工组织，才能取得良好的工程效果。
④工程抗浮已经成为地下空间开发利用的一项关键技术，有于地下工程条件的特异性，工程抗浮的需要更进一步的研究完善。
参考文献:
[1] CECS22:2005岩土锚杆(索)技术规程[S].
[2]林忠伟，刘新义，林达明.土层抗浮锚杆设计和工程实践[J].岩土工程技术，2013, 27(3):141-146.
论文作者:周雄彪
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/10/13
标签：锚杆论文; 底板论文; 地下室论文; 标高论文; 锚固论文; 水位论文; 中庭论文; 《基层建设》2015年17期论文;