抗浮锚杆设计与施工图审查中的问题分析
发表时间：2020-03-24T08:04:04.792Z 来源：《建筑细部》2019年第16期 作者： 李磊
[导读] 科技在不断的发展，社会在不断的进步，我国的地基基础设计在不断的完善，在以往的地基基础设计规范中缺少对抗浮锚杆的专门规定，现行规范中各规范抗浮锚杆的相关规定各有不同，在执行时需注意规范之间规定的综合应用和互相接轨。北京中科国金工程管理咨询有限公司
摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，我国的地基基础设计在不断的完善，在以往的地基基础设计规范中缺少对抗浮锚杆的专门规定，现行规范中各规范抗浮锚杆的相关规定各有不同，在执行时需注意规范之间规定的综合应用和互相接轨。设计者在工程设计中对抗浮锚杆的设计规范运用缺少综合应用的意识和经验，导致施工图计算和设计经常出现一些问题。本文整理介绍了各相关规范中有关抗浮锚杆的内容和这些内容之间的关联关系，并对在施工图审查中的抗浮锚杆设计案例进行分析，进一步介绍了抗浮锚杆设计中如何正确综合运用规范和设计时应注意的问题。所总结的抗浮锚杆设计的方法和注意问题望对工程技术人员在工程中进行抗浮锚杆设计和施工图审查可提供一定的参考价值。
关键词：抗浮设计；抗浮锚杆；锚杆拉力设计值；锚杆拉力标准值 引言
随着工业化及城镇化的发展，作为地下车库等建筑功能的地下建筑物越来越多。地下结构物的抗浮设计成为一个经常面临的问题，引起结构工程师的广泛关注。在保证建筑结构安全的情况下，对受抗浮工况控制设计的裙房及纯地下室基础进行优化设计，不仅能缩短施工工期，降低造价，而且也能降低对建筑周边环境的影响。抗浮设计较常用的方法有以下几种：①增加配重法；②抗拔锚杆；③抗拔桩法；④降低地下水位。文中以贵阳某商业综合体项目的抗浮锚杆优化设计为例进行分析。 1地下室抗浮锚杆结构设计的意义
现阶段地下空间的大规模开发中，单层地下室占据较高市场份额。在这种情况下，地下室施工深度不断增加，建筑物上层面积减少，难以抵抗因地下水产生的浮力对建筑物的影响。所以，有关工程的设计施工人员必须采取抗浮对策，解决建筑物结构自重不足或地下水浮力过大的问题。考虑施工周期和经济因素，采用抗浮锚杆可提高地下室结构设计的控制效果。但在地下室抗浮锚杆结构的设计过程中，还没有完善的设计规范，这影响了地下室抗浮锚杆结构设计的可行性，给今后的施工和运营带来一系列问题。因此，研究人员应分析先前设计的地下室结构，在明确地下室抗浮锚杆结构设计现状的基础上，对其功能的稳定效果进行优化和控制。 2抗浮锚杆设计与施工图审查中的问题 2.1明确水浮力和抗浮力的关系
《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第3.2.2条：对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下列设计表达式进行设计：?0*Sd≤Rd式中：?0为结构重要性系数；SD为荷载组合的效应设计值，对于抗浮计算应为水浮力；Rd为结构构件抗力的设计值，对于抗浮计算应为抗浮构件的抗拔力。《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第3.2.3条：荷载基本组合的效应设计值SD，应按以下公式计算：SD=YG*SGK+YQ*YL*SQK式中：YG、YQ为荷载分项系数；YL为可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，对于设计使用年限为50年的建筑物，该系数取值为1.0；SGK、SQK为永久荷载和可变效应计算值。水浮力计算时，建筑物重量可作为抗力计入，因此荷载仅有水压力一项可变荷载。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）第3.0.5.3条：计算基础的抗浮稳定，作用效应应按承载能力极限状态作用下的基本组合，分项系数均为1.0。 2.2施工处理
为了避免出现抗浮锚杆变形的问题，需要对地下室裂缝进行严格控制，从而保证底板不会出现渗漏的问题，通过预应力锚杆进行设计。锚杆的一端深入中风化层和微风化层5m，杆体的直径是50mm，将4×7Φ5的钢筋作为锚杆拉筋，锚杆体内倾灌M30水泥砂浆。在设计单根的锚杆时，选择500kN拉力，其张拉应力应该是1470×0.60=882N/mm2，在施工过程中，应该以10%的标准对锚杆实施超张拉。工程建筑中一共设计160个抗浮锚杆，在板块内每隔7.8m×7.8m便设置4根抗浮锚杆，对于每个板块来说，抗浮锚杆想要满足相应的抗浮要求需要结合浮力设计值30×7.8×7.8=1825.2kN，合理选择拉力设计值500×4=2000kN，保证抗浮锚杆的拉力强度大于浮力强度。在结束锚杆灌浆工作后，通过抗拔检测试验测试了其中4根锚杆，在实验过程中，需要保证各级的荷载在标准持荷时间范围内能够满足相应的稳定性要求，抗浮锚杆在实验过程中维持稳定状态，根据锚杆设计施工规范相关要求，实验荷载最大不能超出钢筋的0.8倍，应该将锚杆实验荷载最大值设为
831.3kN。为了更好地控制地下室底板裂缝，保证其裂缝宽度不会发生漏水和渗水的问题，可以通过有限元程计算的方法进行研究，在锚杆预应力单独作用下，地下室底板裂缝宽度最大是0.18mm，皆＜0.2mm。这项工程已经结束2年，施工效果良好，在地下室中尚未发现渗漏问题。
2.3校正钻孔
锚杆成孔直径为150mm，孔位偏差不得大于±100mm。结合现场实际，在成孔过程中施工人员应随时注意孔内返浆的变化，调整施工工艺，确保成孔顺利。成孔深度一般要求比设计深度深20～50cm。如钻进过程中出现塌孔，可采用泥浆循环护壁成孔。钻到岩层时需管理人员现场确认并认真做好岩层上部标高、底部标高及入岩总深度的记录。每根锚杆都必须详细做好整个钻孔的原始记录。 2.4 抗浮锚杆在困难地层的应用
通过地勘报告和现场勘探数据揭露，文化中心存在部分软土地基（淤泥），该区域分布有约 30 根抗浮锚杆，且抗浮锚杆基本位于用三七灰土换填的非基础区域，岩层与三七灰土土层有一个地质缓冲交界面，该地质过渡区范围，岩体破碎，夹带部分软弱土体颗粒，再加上上层滞水和基岩裂隙水丰富，势必造成孔位坍塌和孔内渗流裂隙水。首先，在换填区域钻孔期间，基坑内的积水及水头压力高的水位势必流向低处，地下水头压力不断往低空间消散，范围逐渐加大；水头压力及地下水渗流的动力，通过三七灰土层孔隙以及成孔后的孔位深度形成了渗流通道，从而带动了渗流通道周边的岩石、粉细沙颗粒涌入锚孔孔内，最终造成抗浮锚杆孔位坍塌、孔口冒水、冒粉细沙。其次，在成孔过程中，由于风压作用将裂隙及锚孔内的泥浆压入周边其他孔内，造成周边土层及基岩面形成大面积贯通裂缝，清孔时，为了提高成孔速度，采用的风压过高，造成锚杆周围三七灰土土层破坏，地下水流受风压影响在锚杆孔之间相互流窜，进一步促使裂缝发育，造成换填范围内十几根锚杆塌孔。解决办法：施工是采用套管跟进施工，使用套管的长度根据三七灰土换填深度确定，平均深度约 4m。成孔后及时下锚杆，填米石，将锚孔及时封闭，减小窜孔的几率，将锚杆注浆管顶部封闭，防止窜孔时由于风压力将米石由孔底吹入注浆管而导致注浆管堵塞。
2.5施工图审查发现的问题
在对图纸和计算书的审查中，发现了两个规范运用的问题：锚杆布置应参照的规范内容为《某地区建筑地基基础勘察设计规范》
（DBJ11-501—2009）第8.8.2条的公式：TK≤NW，K-YG*GK。计算中“配重”和“水浮力”皆采用标准值，锚杆抗拔承载力也应采用标准值。计算过程中计算锚杆负荷面积时，锚杆抗拔承载力直接采用了上面步骤中计算得到的设计值。并且建筑物抗浮配重计算没有考虑影响系数“YG”。 结语
通过对工程实践的实际案例分析，得出在抗浮锚杆设计中应注意的几个主要问题有：1）锚杆承载力设计时，采用设计值进行计算；2）锚杆布置时荷载和承载力都采用标准值进行计算；3）锚杆承载力设计时，应从锚杆锚固段注浆体与地层间的抗拔承载力、锚杆锚固段注浆体与筋体间的抗拔承载力、锚杆筋体的抗拉承载力三个方面进行计算。
参考文献：
[1]李国胜.地下室设计中水浮力问题的探讨[J].建筑结构，2018，48（18）：117-123. [2]建筑结构荷载规范：GB50009—2012[S].某：建筑工业出版社，2012.
