探討錨桿布置的合理性

陳厚強

漢嘉設計集團股份有限公司廈門分公司（361000）

探討錨桿布置的合理性

陳厚強

漢嘉設計集團股份有限公司廈門分公司（361000）

結合工程案例分析了錨桿的含義及作用，闡述了錨桿布置的合理性及施工較為經濟性的方案，以便提高錨桿施工質量和經濟效益。

工程概述；錨桿；布置；合理性

隨著城市的發展，地下室的層數不再局限于一層，三層、四層地下室已成為常態。福建省地下水相對豐富,一般地質勘探報告均提出以室外道路地面標高下0.5 m為設計抗浮水位。抗浮措施一般有增加配重(如底板往下沉，上面再進行覆土)、設計抗拔樁或抗浮錨桿、設計盲溝等方法，以降低抗浮水位。

1 工程概述

聯發濱海D2-1地塊項目位于福建省廈門市思明區東部，廈門會展中心北側，用地面積8 787.993 m2，用地性質為商業辦公用地。基地內地勢平緩。擬建項目總建筑面積81 636.34 m2，其中地上建筑面積59 935 m2，地下建筑面積21 701.34 m2。建筑密度為35.60%，容積率為6.82。該項目主要由1幢高層寫字樓和3層純地下室組成。高層部分基礎采用大直徑人工挖孔灌注樁（持力層為中風化花崗巖），純地下室用平板式筏板基礎（持力層為殘積砂質黏性土）。根據地質勘探報告：以據場地地形、地貌、地區氣候及水文地質條件，結合本次勘察實測的地下水穩定水位，建議本工程地下室防水和抗浮設計水位按黃海高程5.0 m考慮。本工程±0.00標高所對應黃海高程為6.65 m,底板板底標高為-13.15 m，室外地面標高黃海高程為5.9 m,相對標高為-0.75 m。水頭高度為11.9 m，水浮力為119 kN/m2。三層地下室及頂板覆土重約為48 kN/m2，滿足抗浮要求，需采取錨桿抗浮。

2 錨桿

錨桿是當代煤礦當中巷道支護的最基本的組成部分。它將巷道的圍巖加固在一起,使圍巖自身支護自身。現在錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術中，對邊坡、隧道、壩體進行主體加固。錨桿是地下工程和巖石邊坡的主要支護形式之一，也是地下室工程抗浮采用措施之一[1]。

3 地層分析

3.1 錨桿抗浮分析

本項目地下室埋深約13.15 m,基礎底板以下各地層分布差異性較大。根據本場地的地質條件和巖土層基本參數，采用錨桿作為抗浮構件時，可以根據現場施工時鉆孔土層分布情況，按設計要求確定每根錨桿的長度，而不是只確定一種長度，這樣可以節約工程造價。

3.2 含水層及地下水分析

根據鉆探揭露和已有鄰近工程地質資料表明，本場地內地下水類型主要為潛水、孔隙網絡狀裂隙水和基巖裂隙水。勘察期間為平水期，場地內初見水位埋深為4.20～6.10 m，初見水位標高1.33～1.73 m，混合地下穩定水位埋深3.70～5.60 m，穩定水位標高1.80～2.19 m。地下水總體由西北向東南以徑流方式滲流與排泄。根據區域水文地質資料，預計本場地地下水位年變化幅度為1.0～2.0 m。本工程地下室防水和抗浮設計水位建議按黃海高程5.0 m考慮。

4 錨桿布置

4.1 錨桿布置的合理性

根據類似工程條件下抗浮設計和施工經驗，本項目采用的抗浮結構是普通拉力集中型錨桿（以下簡稱普通錨桿），其長度為8～19 m，單根錨桿抗拔承載力特征值為250 kN（如圖1所示）。

圖1 普通錨桿

現對不同的錨桿布置方案的技術適宜性和經濟合理性進行簡單分析：

傳統的錨桿布置方法為扣除有利荷載后，經按每根柱的受荷面積進行豎向導荷計算，柱底內力與底板底水浮力產生的在柱子處的集中力相減，再除去單根錨桿的抗拔承載力特征值，即為所需的錨桿根數。將錨桿直接布置在柱底（如圖2所示）。這種布置方法是每根柱下的錨桿根數明確，計算簡單方便，但因普通錨桿布置于柱下的相關范圍內，易造成柱間板跨中水浮力和地基反力同向疊加后引起基礎底板內較大的彎矩，增加了筏板的配筋和底板板厚[2]。

圖2 普通錨桿基礎底板

圖3 截取中間柱位置取進對比

我們知道，對于抗浮錨桿而言，若能將其靈活分布于跨中，則能有效降低筏板峰值彎矩,從而減少筏板厚度或降低筏板鋼筋含量，但這樣布置存在柱下不布錨桿的范圍和錨桿間距如何取值才能達到較好的效果的問題。我們對錨桿的布置原則進行多次討論和計算，確定一種布置原則：柱下不布置錨桿的范圍為將上部荷載及底板采生柱底力F除以單位面積水浮力所得面積范圍，因為這部分的自重就可以滿足抗浮計算的要求。板跨中區域的錨桿布置則根據水浮力、底板板重的荷載乘以錨桿的布置間距小于單根錨桿抗拔承載力特征值的要求（如圖3所示）。這樣的布置方法比傳統的布置方法會稍微復雜，但有了這個原則，在布置上十分簡單。

4.2 對比計算

現根據兩種布置方式，建立兩個模型進行對比。在底板板厚及參數環境下進行對比計算，可知在相同的錨桿根數的情況下方法二的布置方式的錨桿拔力和底板變形值更均勻，底板的配筋值大幅度降低,效果十分明顯。實際工程中可以減小底板板厚及鋼筋用量。實際工程布置圖如圖4所示。

圖4 實際工程布置

現該工程已經主體封頂，地下室外側已回填停止降水。底板抗浮設計在結構地下室設計中對造價影響較大,且不同的計算方法所得的結果相差較多。現在計算程序不斷改進，計算比以前有著明顯的便利性。在這基礎，我們若能用合理的、有效的計算方法來進行結構設計,可以為業主單位節約造價，也提高施工企業的競爭力。將抗浮錨桿靈活分布于跨中，有效降低筏板峰值彎矩，從而減少筏板厚度和降低筏板鋼筋含量，這是一種行之有效的辦法。

[1]GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社.2011：

[2]李江濤.淺析抗浮設計中錨桿的合理布置[J].建筑結構, 2012(7).