抗浮錨桿在貴州巖石地基中的應用探討

韓克鵬

（貴州開放大學（貴州職業技術學院））

抗浮工程是為預防建筑工程在全生命周期內不因抗浮失效導致結構和構件破壞或影響建筑使用功能所采取的工程技術措施及相關活動的統稱[1]。一般來說，實際工程中采取的抗浮措施有增加地下室壓重、設置抗浮錨桿或設置抗浮樁等。實際抗浮工程中，考慮底板以上結構的荷載特征及環境條件，抗浮錨桿具有單向受力、布置靈活、施工方便、效果明顯等優點，所以抗浮錨桿在抗浮工程中應用廣泛。

抗浮錨桿是錨固在地基中與地下結構底板共同承擔地下水浮力的抗拔構件[1]。但由于目前工程中涉及的有關抗浮錨桿的標準太多，如《建筑工程抗浮技術標準》、《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》、《巖土錨桿（索）技術規程》、《建筑邊坡工程技術規范、《抗浮錨桿技術規程》、《高層建筑巖土工程勘察標準》、《建筑樁基技術規范》、《既有建筑地基基礎加固技術規范》、《錨桿錨固質量無損檢測技術規程》、《全國民用建筑工程設計技術措施：結構(地基與基礎)》、《建筑地基基礎設計規范》等。這些標準不能相互協調，且各標準設計理論方法相差較大，有些標準的作用效應采用標準組合，有些則采用基本組合，即使采用同一種方法，也因采用不同經驗系數而造成計算結果的差異，設計時如何選取至關重要[2]。同時也給工程設計人員選擇增加了困惑，最后只能采用各標準計算結果包絡設計收場。建筑地基基礎設計規范[3]規定錨桿抗拔承載力特征值應通過現場試驗確定，這就導致了設計人員估算的抗浮錨桿抗拔承載力特征值以及錨固長度與現場試驗差別很大，費時費力。

雖然各標準中抗浮錨桿計算公式有所不同，但基本思路都是由單根抗浮錨桿的抗拔承載力確定抗浮錨桿的截面面積和錨固長度。抗浮錨桿的破壞形態有三種：錨桿桿體破壞，確定錨桿截面面積；錨固體拔出破壞，確定錨固長度；錨桿從錨固體中拔出破壞，同樣確定錨固長度。

接下來，我們通過對比五部現行標準中關于抗浮錨桿的計算方法，找出不同標準的異同；再以貴州某項目巖石地基錨桿為例，進行對比、分析。

1 部分現行標準中巖石地基抗浮錨桿設計方法

1.1 建筑工程抗浮技術標準JGJ 476-2019

1.1.1錨桿桿體破壞

本標準7.5.6條錨桿筋體截面面積公式：

式中：As——錨桿筋體截面面積(mm2)；

1.1.2錨固體拔出

本標準7.5.4-1條巖層錨桿錨固體長度公式：

式中：la——錨固體長度(m)；

1.1.3錨桿從錨固體中拔出

錨桿從錨固體中拔出破壞本標準中沒有計算公式表達。

1.1.4錨固長度構造要求

本標準7.5.1 條提到全長粘結拉力型錨桿的錨固段長度宜為5～15m。

1.2 巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范GB 50086-2015

1.2.1錨桿桿體破壞

本規范4.6.8-2條普通鋼筋截面面積公式：

式中：As——鋼筋截面面積(mm2)；

1.2.2錨固體拔出

本規范4.6.10 條錨桿錨固體與巖土層間的長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度(m)；

1.2.3錨桿從錨固體中拔出

本規范4.6.10 條巖層錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度(m)；

1.2.4錨固長度構造要求

本規范4.6.14 條提到拉力型錨桿的錨固段長宜為3m～8m(巖石)。

1.3 巖土錨桿(索)技術規程CECS 22：2005

1.3.1錨桿桿體破壞

本規程7.4.1條鋼錨桿桿體的截面面積公式：

式中：As——錨桿筋體截面面積(mm2)；

1.3.2錨固體拔出

本規程7.5.1條巖層錨桿錨周體長度公式：

式中：La——錨桿錨固段長度(m)；

1.3.3錨桿從錨固體中拔出

本規程7.5.1條巖層錨桿錨周體長度公式：

式中：La——錨桿錨固段長度(m)；

1.3.4錨固長度構造要求

本規程7.5.3 條提到巖石錨桿的錨固段長度宜采用3～8m。

1.4 全國民用建筑工程設計技術措施：結構(地基與基礎)

1.4.1錨桿桿體破壞

本措施7.3.2-2條錨桿桿體的截面面積公式：

式中：A——錨桿鋼筋截面面積；

本措施7.3.2-1 條錨桿錨固體與巖土層間的長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度；

1.4.3錨桿從錨固體中拔出

本措施7.3.2-3 條巖層錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度；

1.4.4錨固長度構造要求

本措施7.3.1-5 條提到巖石錨桿的錨固段長度不應小于3m，且不宜大于45D和6.5m。

1.5 建筑邊坡工程技術規范GB 50330—2013

1.5.1錨桿桿體破壞

本規范8.2.2條錨桿桿體的截面面積公式：

接枝效率雖然不影響ABS增韌機理，但游離SAN數量增加降低裝置生產效率，影響最終產品性能。增加聚合投料時橡膠比例可以提高接枝效率，為此國內外ABS生產廠家由低橡膠含量接枝聚合技術發展到高橡膠含量聚合技術，目前橡膠質量分數最高達到70%。同時控制接枝聚合工藝，通過補加單體及乳化劑等手段保證接枝率，提高接枝效率，降低游離SAN對ABS產品性能的影響。

式中：As——錨桿鋼筋截面面積(mm2)；

1.5.2錨固體拔出

本規范8.2.3 條錨桿錨固體與巖土層間的長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度(m)；

1.5.3錨桿從錨固體中拔出

本規范8.2.4 條巖層錨桿桿體與錨固砂漿間的錨固長度公式：

式中：la——錨桿錨固段長度(m)；

1.5.4錨固長度構造要求

本規范8.4.1-2 條提到巖石錨桿的錨固段長度不應小于3m，且不宜大于45D和6.5m。

2 工程案例計算結果及分析

本項目地上包括五棟塔樓和部分裙樓，其中①、②號樓建筑高度為98.9m，③、④號樓建筑高度為99.8m，⑤號樓建筑高度為143.9m，裙樓建筑高度為23.9m；地下五層，地下室單層建筑面積為19474m2，地下室總建筑面積為97370m2，地下室高度約為32.1m（其中負一層層高5.9m，負二層層高4.8m，負三層層高4.8m，負四層層高6.6m，負五層層高10.0m），功能為停車場等。

工程重要性等級為一級；擬建場地地形地貌較復雜，場地巖溶強發育，場地地下水發育，場地為一級場地；經鉆探揭露，場地巖土自新至老依次有雜填土、紅粘土和白云巖，巖土種類較多，屬可溶巖層和特殊性土層，為一級地基。場地巖土工程勘察等級為甲級。場地土屬中硬土，場地類別為Ⅱ類，場地屬抗震一般地段。場區抗震設防烈度為6 度，設計分組為第一組，設計基本地震加速度為0.05g，設計特征周期為0.35s。

該工程基礎持力層為中風化白云巖，較硬巖，承載力特征值為fa=7000KPa，飽和單軸抗壓強度frk=62.03MPa，設計抗浮水位標高為1072.729m。基礎板面標高為1046.35。筏板板厚為1800mm。錨桿采用全粘結永久性錨桿，孔徑150mm，主筋為3 根32（HRB500），截面面積2413mm2，M30水泥砂漿灌注。本工程取抗浮錨桿軸向抗拔拉力標準值為550KN。

表1 中，通過基礎抗浮穩定性驗算以及初步確定錨桿數量后，確定抗浮錨桿軸向抗拔拉力標準值，通過五部標準的計算比較可以看出：

表1 各標準設計結果統計

圖1 典型錨桿布置圖

⑴《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》所需要的鋼筋截面面積最小為1707mm2，《建筑工程抗浮技術標準》和《建筑邊坡工程技術規范》所需要的鋼筋截面面積最大為2299mm2，《巖土錨桿(索)技術規程》、《技術措施》在兩者之間。

⑵《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》所需要的計算錨固長度最長，其余四部標準所需的計算錨固長度相差不大。

⑶《建筑工程抗浮技術標準》所需要的最小構造錨固最長為5m，其余三部標準均為3m。

⑷對于貴州地區較硬巖上的巖石錨桿，錨固長度均由構造錨固長度5m控制。

3 結論

經過基礎抗浮穩定性驗算以及初步確定錨桿數量后，確定抗浮錨桿軸向抗拔拉力標準值，部分標準的比較，結論如下：

⑴《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》所需要的鋼筋截面面積最小，工程安全性相較其余規范偏低。

⑵《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》所需要的計算錨固長度最長，工程安全性相較其余規范偏高。

⑶《建筑工程抗浮技術標準》未對錨桿從錨固體中拔出的錨固進行規定，實際工程中注意查閱其他標準。

⑷對于貴州地區較硬巖上的巖石錨桿，錨固長度均有構造錨固長度5m 控制，錨桿的估算僅需要確定截面面積即可，大大節約設計師的時間，提高工作效率。