分析地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)設計

楊宏軍

（湖南省建筑工程集團設計研究院 湖南長沙 410000）

引言

地下室，作為緩解城市用地資源緊缺壓力的重要基礎(chǔ)設施建設，其施工建造使用的安全穩(wěn)定性直接影響著所處行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展進程。然而，在實踐過程中，地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性效果并不理想，這是由于工程建設周期長且工程量居高不下造成的。為解決此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高現(xiàn)狀，研究人員應遵循現(xiàn)有的規(guī)范標準，并結(jié)合科技成果，以使抗浮錨桿的錨固長度設計效果充分發(fā)揮出來。如此，地下室即使是在不良的地質(zhì)水文結(jié)構(gòu)作用環(huán)境下，也不會影響工程項目建設使用的安全可靠性。

1 研究地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)實意義

當前階段，地下空間的大規(guī)模開發(fā)建設，使得單建式地下室與設有地下室裙房等建筑逐漸占據(jù)了一定的市場份額。此情況下，地下室建設深度的不斷增加，導致建筑上部層數(shù)較少的情況無法抵制地下水活動所產(chǎn)生的浮力影響。為此，相關(guān)建設者應采取抗浮措施，以解決結(jié)構(gòu)自重不高，或是地下水浮力較大的問題。這里的抗浮措施是指，抗浮錨桿與抗拔樁等。基于對工期與經(jīng)濟因素的考慮，工程建設者更愿意采用抗浮錨桿來提高地下室結(jié)構(gòu)設計控制的效果。

然而，在地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)設計過程中，抗浮錨桿并沒有一個完善的設計規(guī)范，只能通過對錨桿的抗拔力驗算，來對滲水問題進行控制。此工作開展背景下，地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)的設計合理性就會受到影響，進而對后續(xù)的建設運用帶來一系列問題。因而，研究人員應對以往工程地下室底板進行抗拔錨桿結(jié)構(gòu)設計的情況進行分析，即在明確地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)設計現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對其作用穩(wěn)定效果進行優(yōu)化控制[1]。

2 地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)的設計現(xiàn)狀

以湖南地區(qū)某建筑物改造工程為例，其建設的地下室僅有1層，采用了2跨連續(xù)槽型箱梁。由于鋼筋混凝土是獨立基礎(chǔ)，因此，構(gòu)造應控制為剛性底板。該工程初步設計采用了抗拔樁設計，其具有工程量大、工期長以及施工難度大等特點局限。此外，工程項目的建設工期較為緊張，再加上，相關(guān)人員對基底巖性與抗浮水平的作用情況分析結(jié)果不理想，最終將基礎(chǔ)抗拔樁改為抗浮錨桿[2]。

經(jīng)對該工程地下室的水文地質(zhì)情況進行勘察分析，發(fā)現(xiàn)基底持力層大部分為微風化與風化花崗巖。地下水的類型為第四系基巖裂隙潛水與土壤環(huán)境潛水。此外，由于地下水的補給為大氣降水，因此，第四系土壤環(huán)境潛水易受排污管道內(nèi)部的滲水問題影響。此抗浮錨桿結(jié)構(gòu)作用環(huán)境下，設計人員為避免出現(xiàn)群錨效應問題，需控制好錨桿間距以及按照現(xiàn)有的規(guī)定進行控制。如，對于錨桿間距小于既定規(guī)范時，可對錨桿斷進行錯開布置。

3 地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)的設計控制策略

3.1 錨桿與底板沖切控制

當?shù)叵率业装蹇垢″^桿處于承載力較大且底板較薄的情況，應通過對錨桿與底板間進行抗沖切驗算，以提升結(jié)構(gòu)設計的控制效果。

3.2 抗浮錨桿間距控制

此設計控制工作，需在確定每根錨桿所要承擔的抗浮面積情況下，再根據(jù)錨桿布置情況，來確定抗浮錨桿的間距。對于錨桿間距設置不理想的情況，可通過調(diào)整錨桿抗拔承載力的特征值，并通過重新驗算，以滿足地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)實際作用的安全可靠需求。

3.3 錨桿錨固體的入巖長度控制

對于錨固體入巖長度的控制，設計人員除了要滿足構(gòu)造的基本需求，還要驗算錨桿錨固體與地層錨固、錨桿鋼筋以及錨固砂漿的錨固長度。

（1）明確構(gòu)造要求。由于相關(guān)管理部門制定的規(guī)范僅對錨固長度的最小值進行了要求，因此，相關(guān)人員應根據(jù)錨固與地層的錨固長度和錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長度進行計算確定，以明確錨桿錨固段的長度。此過程，需取大值，并根據(jù)地下室所處的構(gòu)造情況來確定錨固段長度設計的上下限值。此外，根據(jù)錨桿規(guī)程的規(guī)定，巖石錨桿的錨固長度應控制在3～8m之間。當錨桿錨固長度超出一定限值后，錨桿抗拔力的作用效果就會受到阻礙。如，對于巖石錨桿錨固段長度設計較小的情況，因?qū)嶋H施工過程會降低地層的局部強度，進而導致巖體組合中結(jié)構(gòu)面的作用穩(wěn)定性受到影響。故，設計人員應根據(jù)工程項目的實際情況進行確定[3]。

（2）對于錨桿錨固體與地層錨固長度的驗算，設計人員應按照以下公式進行計算控制：

公式中，ζ1表示為：錨固體與地層發(fā)生粘結(jié)的工作條件系數(shù)；D表示為：錨固體的直徑；frb表示為：地層與錨固體粘結(jié)強度的特征值。值得注意的是，對于frb無法通過試驗方法進行確定時，應使用既有的無試驗資料來進行確定。如表1所示，為地層與錨固體粘結(jié)強度特征值。

表1 地層與錨固體粘結(jié)強度特征值

經(jīng)frb取值為450kPa進行計算，la＞1.71m。

（3）對于錨桿鋼筋與錨固砂漿之間的錨固長度，同樣，也應按照既定的規(guī)范要求進行分析計算。

由此可以看出，要想使地下室底板抗浮錨桿結(jié)構(gòu)的設計效果充分發(fā)揮出來，需將現(xiàn)有的規(guī)范標準充分利用起來，并將錨固長度作為合理性控制的依據(jù)[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，地下室底板抗浮錨桿的結(jié)構(gòu)設計重點在于，地層錨固長度和錨固砂漿間的錨固長度控制。事實證明，只有這樣，才能將最具效用的抗浮錨固結(jié)構(gòu)作用于工程項目的地下室底板，進而保證所處工程建設的安全可靠性。故，研究人員應將上述分析內(nèi)容與科研成果更多作用于不同地質(zhì)水文環(huán)境的地下室底板結(jié)構(gòu)構(gòu)建，以提升整個工程項目的施工質(zhì)量效果。