第４５卷第３期２０１４年３月 建 Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１４ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔ筑 ｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 技 术 ・２６９・ 北京洋桥地下车库抗浮锚杆设计 王 毅 （同济大学，２０００９２，上海） 摘要：结合实际工程，比较地下建筑常用的三种抗浮措施，结果表明抗浮锚杆易于施工、造价低廉且利于 地下建筑和与其相连的主楼基础间的变形协调，在浮力水头较大时往往优于压重和抗拔桩方案。梳理和探讨抗 浮锚杆的设计方法，并介绍保证抗浮锚杆耐久性和锚固节点处防水的构造措施。 关键词：抗浮锚杆；地下车库；抗浮措施；耐久性；防水 中图分类号：ＴＵ４７５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４７２６（２０１４）０３—０２６９—０３ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＡＮＴＩ－ＦＬＯＡＴ ＡＮＣＨＯＲ ＯＦ Ａ ＵＮＤＥＲＧＲＯＵＮＤ ＧＡＲＡＧＥ ＡＴ ＢＥｌ ｌＩＮＧ ＹＡＮＧＱＩＡＯ ＷＡＮＧ Ｙｉ （Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０００９２，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ａｎ ａｎｔｉ—ｆｌｏａｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｒａｇｅ，ｔｈｅｒｅ ｃｏｍｍｏｎ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｉｃｅ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｉｍｓ ｔｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ａ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒ，ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ａｎｔｉ ｌｆｏａｔｉｎｇ ａｎｃｈｏｒ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ａｔ ａｎｃｈｏｒ ｎｏｄｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉ——ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｒａｇｅ；ａｎｔｉ——ｆｌｏａｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｎｄｕｒａｎｃｅ；ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ 随着城市地下空间的开发，地下建筑的抗浮问题 越来越突出，对抗浮问题采用抗浮锚杆是一种地层适 应性好，施工方便、经济有效的技术手段。目前国家及 地方规范未对抗浮锚杆设计进行系统的规定。本文介 绍全长粘结型抗浮锚杆的一种设计方法，并提供保证 抗浮锚杆耐久性的设计措施和在基础底板锚固处的防 水做法。 １ 工程概况 北京市丰台区洋桥附近某工程，总建筑面积２８万 Ｉｎ 。地上由１栋高层办公楼和９栋高层住宅组成；地下为 满布场地的３层车库（图１）。 图１ 主楼与车库关系平面示意 高层主楼与地下车库间不设沉降缝，基础连成 表１土层参数 整体，均采用平板式筏形基础。基础底板底面绝对标 地基承载 抗拔锚杆注浆体与 高为２３．７５０ ｎＩ，室外地面绝对标高３９．２００ ｍ。根据该场 土层名称 力标准值 土层间的粘结强度 抗拔系数 地岩土工程勘察报告，基础底板以下土层参数如表１ ｆ￣／ｋＰａ 标准值ｆ￣ＪｋＰａ Ａ 所示。 ⑤粉质粘土 ２４０ ７５ Ｏ．６５ ⑤１细砂 １８Ｏ ６５ ０．７０ 地勘报告提供的抗浮设计水位为绝对标高 ⑤２粘质粉土 ２ｏｏ ７０ ０．７０ ３７．０００ｍ，地下水和地基土对混凝土结构有微腐蚀性， ⑤３砂质粉土 １８０ ６５ Ｏ．７Ｏ 对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐 （￡ｌ４砂质粉土 ２２０ ７０ Ｏ．６Ｏ ⑥卵石 ４５０ １６０ ０．６５ 蚀性，在干湿交替条件下具微腐蚀性。地基土对混凝土 ⑥ｌ细砂 ２４０ ７５ ０．６５ 和钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性评价与地下水基 ⑥２粉质粘土 １８Ｏ ７０ Ｏ．７Ｏ 本一致。 ２抗浮措施选择 收稿日期：２０１４—０１—２５ 作者简介：王毅（１９７９一），男，山东潍坊人，工程师。 由于高层住宅下天然地基不满足承载力要求，采 ・２７０・ 建筑技术 第４５卷第３期 用ＣＦＧ桩复合地基。按地勘报告提供抗浮设计水位 ３７．０００ ｍ计算的水浮力为１３２．５ ｋＰａ，纯地下车库结构 反之．锚杆轴向拉力设计值： ！ Ｋ （３） 平均重力６５．２ ｋＰａ远不能平衡水浮力，需采取抗浮措 施。 根据式（３）计算锚杆轴向拉力设计值 ＝１７５ ｋＮ。 对地下结构进行抗浮设计应先确定抗浮水位， 根据式（２）复核注浆体与筋体间的粘结强度：Ｌ ＝ １．１ｍ，小于７ｍ，锚杆长度满足要求。 扣除地下车库自重后，基底的净浮力为３８．８ ｋＰａ （考虑抗浮计算时恒荷载分项系数０．９），单根抗浮锚杆 平均承受的面积为３．６ｍ，因此锚杆横向间距取２ＩＩ１，竖 其合理性对建筑稳定、安全和造价影响显著，既与场 地的Ｔ程地质、水文地质背景条件有关，更取决于对 建筑整个运营期间地下水位的变化趋势。而后者又 受人为作用的水资源控制…（例如官厅水库放水 和南水北调）。为取得合理的抗浮水位，委托北京市 地质Ｔ程勘察院工程地质勘察中心对本场地提供专 门水文地质勘察咨询，通过分析后得出的抗浮水位 绝对标高为３３．５００ １ＴＩ。按此标高计算的水浮力为９７．５ ｋＰａ，在纯地下车库范围内仍大于结构自重，需采取 抗浮措施。 地下Ｔ程常用抗浮措施有压重抗浮、抗拔桩和 抗浮锚杆三种。压重抗浮在增加自重的同时也增加 了埋深，浮力相应增大，经计算采用填土增加配重 时，增加填充土最少厚１．６ｍ，采用混凝土增加配重 时，需增加底板厚度１．１ｍ，成本较高；而抗拔桩的抗 压刚度大，难以协调主楼与地下车库的变形，且桩顶 应力集中导致底板厚度加大；抗浮锚杆易于施工，布 置灵活，锚固效率高，在本工程中造价相对最低，故 最终选抗浮锚杆。 ３抗浮锚杆设计 目前对抗浮锚杆的设计和施工尚无专门的规范 可循，主要参照《岩土锚杆（索）技术规程》（ＣＥＣＳ ２２： ２００５）１２］和《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 （ＤＢＪ１１—５０１—２０Ｏ９）…。 本工程采用全长粘结型锚杆，抗浮锚杆施工期间 稳定水位绝对标高１６．１５０～１６．７５０ｍ。为方便施工，锚杆 钻孔控制在地下水位以上，锚杆长度取７ ｍ，直径按北 京施工单位常用的ＳＨ一３０型钻机，取１２７ ｍｍ。 根据文献ｌ，锚杆锚固长度估算公式如下，并取其 中较大者： Ｌ＞ ７ｒＤｆ．￣ （１） Ｌ＞—＿Ｋ 一 （２） ｎ耵ｓ 式中：Ｋ为锚杆锚固体的抗拔安全系数，取２．０； 为 锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值； 为锚固段 注浆体与筋体间的粘结强度标准值，取２．５ＭＰａ；Ｄ为锚 杆锚固段的钻孔直径；ｄ为钢筋的直径，取０．０４０ｍ；ｓ取 １．０； 表示锚固长度对粘结强度的影响系数，取１．０。 向间距取１．８ ｍ。 根据轴向拉力设计值 来确定锚杆的配筋： Ａ．、ｓ：：：—＿Ｋ』ｖ【 （４） 式中：Ｋｆ为锚杆锚固体的抗拉安全系数，对永久性 锚杆取１．６； 为钢筋的抗拉强度标准值，取４００ ＭＰａ。由 式（４）计算锚杆配筋采用 ３０可满足要求。 本工程抗浮锚杆为永久性锚杆，且不采用预应力， 按文献１应考虑锚杆钢筋的锈蚀问题。《混凝土结构设 计规范》（ＧＢ ５００１０－－２０１０）ｔ３１主要从限定最小保护层 厚度、规定混凝土强度等级、水泥用量、添加剂方面考 虑，避免钢筋与地下水接触产生锈蚀。文献３中７．１．２条 虽然给出了矩形、Ｔ形等截面钢筋混凝土构件轴心受拉 时的最大裂缝计算公式，但锚杆为圆形截面不在该公 式的适用范围内，且该式为试验公式，其参数均由一般 梁、柱配筋方式的混凝土构件在试验结果的拟合下得 出，锚杆钢筋放在孔与一般梁柱配筋放在外侧不 同．因此不建议抗浮锚杆按此公式计算裂缝宽度。 国外规范对钢筋锈蚀有较明确的规定，如英国规 定永久性结构锚入土中的镀锌钢板在回填土中的锈蚀 量为０．７５ ｍｍ：日本土质工学会的研究也发现钢材在土 中的锈蚀速率最大部位平均每年不超过０．０２４ ｍｍ；我 国港口工程中统计的钢筋锈蚀速率为每年０．１～０．２ｒａｍ。 本＿丁程地下水和地基土对混凝土和钢筋均具微腐蚀 性，钢筋锈蚀速率远低于港口工程中海水环境下的锈 蚀速率。抗浮锚杆按使用年限５０年计最大锈蚀量不超 过１０ｒａｍ，因此考虑锈蚀因素，锚杆钢筋采用 ４０是安 全可靠的。 抗浮锚杆孔径１２７ ｍｍ，扣除中心钢筋直径４０ｍｍ 后，每侧空隙仅４３．５ｍｍ，若仍采用混凝土则施工难度 大且不易灌实，故锚杆注浆体选用Ｍ３０水泥砂浆，并采 用压力注浆方式保证杆体注浆密实。 综合以上因素，本工程抗浮锚杆选用全长粘结犁， 锚杆直径１２７ｍｍ，长７ｉｎ，横向间距２ｍ，竖向间距１．８ｍ。 钢筋采用 ０，用Ｍ３０水泥砂浆压力注浆（图２）。 ２０１４年３月 了：毅：北京洋桥地下车库抗浮锚杆设计 ・２７１・ 一訾 一钢板止水片 性ｌ —— 一瑚 ・ ．『 一 ， ． １／ ４￣６＠２ｏｏｏ／ Ｌ ＝３５ 锚固钢筋盐４Ｏ 盐４０ Ｍ３０水泥砂浆 ＝ ＝ ＼ （压力注浆） （ｐ６ 卜誊 Ｌ＝５０ 一 （ａ） 图２抗浮锚杆示意 （ａ）锚杆立面；（ｂ）１－ｌ剖面；（ｃ）２－２剖面 ４锚杆防水做法 本工程抗浮锚杆数量多且全部锚固于基础底板， 对底板防水提出了更高的要求，基础底板整体采用４＋ ３ｍｍＳＢＳ防水卷材。锚杆结合部位增设３ ｍｍ橡胶改性 沥青防水涂料，防水卷材在锚杆钢筋处热熔封边，每根 锚杆钢筋均采用缓膨胀型橡胶止水条缠绕（图３）。 钢筋混凝土基础底板 ＿＿… ５Ｏ厚Ｃ２０细石混凝土保 层 一５Ｏ ２０细石混凝土保护 ４＋３ＳＢＳ防水卷材 一３ 睦改性沥青防水涂弗 基层处理剂 一４＋ 水卷材 １ｏ０厚ｃ１５混凝土挚层 ．基 ｂ理剂 基础Ｊ氐椒 —一 标高 一３ 皎改性沥青防水涂举 －ｌＯ Ｃ１５混凝土垫层 底排钢筋 ／锚杆 ●＿＿＿＿＿＿●＿＿＿＿＿＿＿＿＿一 止水 钢板 基础底 板钢筋 。・ Ｉ・ ● ● ＿＿一 。 １。’一 ． ．１ ▲ Ｉ 『 。ｔ － ，ｇ 。ｔ 甚 ￡ ：・ ． Ｉ ：曼 ：．．．．．：． ‘． ’ —Ｌ＿’． 。Ｉｒ—一 ： ・ ： 、 二二 － 【 ２５０ ．＼ ２５０ 【 ・ ２０ｘ３０缓膨胀 ｜ ＼防水卷材在钢 图３抗浮锚杆防水节点示意 （ａ）防水节点；（ｂ）节点构造详图 ５结语 （１）地下建筑进行抗浮设计时，合理地选择抗浮 水位是结构设计安全、经济的前提。 （２）抗浮锚杆造价低廉，易施工，布置灵活，且利 于地下建筑和与其相连主楼基础间的变形协调。在浮 力水头较大时，这一措施往往优于压重和抗拔桩方案。 （３）抗浮锚杆设计应考虑耐久性及钢筋锈蚀问 题。文献３中的裂缝计算公式不完全适用于抗浮锚 杆。锚杆设计时可参考国内外相关规范和研究，按使 用年限采取增加钢筋腐蚀裕量的构造措施保证结构 安全。 参考文献 【１】ＤＢＪ １ １—５０１—２ｏ０９，北京地区建筑地基基础勘察设计规范【Ｓ］． ［２］ＣＥＣＳ２２：２００５岩土锚杆（索）技术规程【ｓ１． ［３］ＧＢ ５００１０－－２０１０，混凝土结构设计规范【Ｓ】． 【４】ＪＴＪ２７５－－２０００，海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范［Ｓ１．２００１ ［５】邹永发，勇为．某地下车库上浮的处理措施［ＪＩ．建筑技术，２０１０，４１ （６）：５６４－５６６． Ｉ６１柳建国，吴平，尹华刚，等．压力分散型抗浮锚杆技术及其工程应用 『Ｊ］．岩土力学与工程学报，２００５，２４（２１）：３９４８—３９５３． 建筑工 ２０１４年第３期 要 目 砌筑工程监理巡视检验心得 如何保证后浇带混凝土施工质量 外墙面封堵施工方法 粉煤灰陶粒小型空心砌块填充砌体施 工技术 卫浴间装修实用防潮湿操作技术两例 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