大型地下室抗浮锚杆设计论文

摘要：抗浮锚杆的设计应当以实地勘察与基本试验作为设计依据，并对施工中的各类不利因素加以控制，保证抗浮锚杆设计的有效性。

在城市用地日趋紧张的今天，多层地下室结构已成为了日后建筑领域的发展趋势，如果建筑的自重无法平衡地下水时，那么就会产生抗浮问题，特别是滨海区域的抗浮问题尤为突出，如果不及时采取有效措施，那么地下水会致使底板隆起，甚至开裂【1】。抗浮措施主要有自重增加、抗拔锚杆、排水降水以及抗拔柱等，但在实际中，因受到条件的限制，自重增加以及排水降水等措施较难有效实现，现阶段深基坑地下室主要采用抗浮锚杆以起到抗浮作用，因此本文主要对锚杆的设计进行如下研究。

一.抗浮锚杆的统一设计规定

根据单根锚杆的承载能力来确定锚杆的根数，荷载的效应以正常情况下的极限状态荷载效应为标准，即水浮力分项系数为1.0，上部分的结构自重分享系数为0.9，但不将活荷载计入其中【2】。抗浮锚杆的抗拔承载能力应当由现场抗拔试验来确定，试验的锚杆数量至少为3根。

当基岩的埋深深度在15米以下时，锚杆特别是非预应力的锚杆，因其造价低、施工周期短、检测方便等因素，使其得到广泛应用。锚杆除了自身构造外，还要从以下方面进行设计控制：杆体承载力、抗拔承载力、底板的变形限值、锚杆的布置方法、底板内力以及锚杆的

分担浮力等。前三点由岩土工程的实地勘察结果与经验和相关规范进行控制，另几点由设计的目标进行设计【3】。以上设计和力学行为假定、锚杆的刚度分布形式、底板的竖向载荷分布及大小等方面有关，可将锚杆视作弹簧，由底板与锚杆共同协作，并造成共同变形。所以说结构整体的刚度以及间距的设计要将弹簧刚度考虑其中，同时结构节点的载荷列阵也必须将弹簧借力点计算在内，弹簧刚度需要由锚杆的静载的抗拔试验所得的P-S曲线所得出，如果是初步设计，也可以经验评估的方式进行估算。

由以上分析不难看出，各区域位置板挠度直接影响了锚杆布局的设计密度，因此还需先求出底板挠度值线图，并对于锚杆的分布进行事先预估，之后通过有限元程度展开深入分析，以此对锚杆位置、数目、底板内力等是否能够满足设计要求有个初步判断。锚杆科学的布局可将锚杆数目以及板配筋形成优化组合【5】。从理论上讲，我们首先应当把锚杆设计于版变形的最大跨中板带区域，之后再布置与柱上的板带跨中区域，再最后则是柱的周边，此种方法较为切合实际，可借由弹簧刚度来讲地质的变化情况反映出来，适用于复杂的条件下。

二.竖向构件支座假定

因结构关系，锚杆的受力就是来自板的变形，板的变形主要有局部变形以及整体的上浮变形。局部变形时因板在弯矩的作用下生成的挠度，这由板刚度大小而决定，整体的上浮变形源自柱下方支座的位置改变，同时也由整体刚度所决定。因此我们需进行支座假定，如果由柱子上部分传来的由自重所生成的轴向力，可将柱网中的水浮力平

衡时，柱子就不会有朝上的位移，这是整体的上浮变形则为0。如果将柱支座假设成不动支座，传自轴自上部因自重生成的轴向力，无法使柱网中的水浮力平衡时，那么柱下则生成了有限上移【6】。如果采用的是不具有抗拔性能的独立式浅基础，那么柱的支座可被假设成一个没有约束性的自由节点，若采用存在抗拔性能的桩基础，那么柱支座则可被假设成一个弹簧，这在某种程度来说，整体上浮的变形对于抗拔效果是有积极促进作用的，这是由于如果原本局部的变形程度较小，那么将致使受拉的位置不够充分，此外因整体上浮，增加受力，加大了抗浮构件的拉力。

三.锚杆的布置分析 （一）集中线状布置

通常情况下，此种方式布置在地下室的底板梁的下方。该种布置相对来说比较集中，抵抗力强，十分利于地下室的防水施工，而个别区域可能承载力不足，因此可采用较多的轴杆进行承载分担。但此种方式不能完全借助传自上部的竖向力进行水浮力平衡，此种方式比较适合较硬的岩体之中，而不能适用在软岩及土体之中，且地下室的底板配筋率也比较大。

（二）集中点状布置

此种布置法主要布置在柱下，该方式可充分借助传自上部的轴向力，以此来将部分水浮力平衡，此方式比较集中，也比较利于防水施工，但需要要求将锚固定在坚硬的岩石之中，不适用软岩和土体中。

（三）面状均匀式布置

该方式是在地下室采用独立基础+防水板基础形式时，独立基础下可不布置抗浮锚杆，防水板下方进行均匀布置，适用在大部分的土体及岩体中，且底板厚度可以很小，配筋相对较小，但此种方式无法将传自上部的轴向力充分利用以平衡水浮力，且因部分锚杆的承载力相对较差，而可分担承载力的锚杆也比较少，因此这种情况下也就较难有良好的抵抗力，且锚杆的布置比较分散，防水施工相对较难开展。

总之，锚杆的布置方式有很多种，而不同的布置方法满足的条件也不尽相同，例如集中点状适用于坚硬岩，面状均匀式布置适用于大部分情况，集中线状式布置适用于坚硬岩以及较硬岩。总之，在实际设计中，应当结合实地勘察，比对不同方式的优缺点，以此选取最佳的设计方案。

结论

锚杆以柱网内布置结构进行布置，可有效解决抗浮问题的整体平衡性，以此实现减少底板配筋与板厚的效果，适合应用在抗浮设计中。此外还可通过锚杆与底板的协调，并以实际的建模计算，来计算出锚杆与底板间的真实受力，以此对包括水文条件、支座条件以及地质条件在内的复杂条件下的抗浮情况进行分析。在计算前可采用较为简单的对板，以此分析受力情况。依据变形特点评估锚杆的分布位置以及数量。之后推广至地下室整体，开展全面的计算。若锚杆刚度发生突变、支座或地下水的作用发生改变，可用加减锚杆的数量或加减锚杆的间距等方式进行调节，使底板受力趋于一致，改善变形情况，最终实现优化锚杆机地板配筋的设计目标。总之抗浮锚杆的设计应当以实

地勘察与基本试验作为设计依据，并对施工中的各类不利因素加以控制，保证抗浮锚杆设计的有效性。

参考文献

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