维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷第３期 土 工 基 础 Ｓｏｉｌ Ｅｎｇ．ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｙｏ１．２２ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２００８ ２００８年６月 抗浮锚杆在工程设计中的应用 黄琪祺 ，周 健ｋ （１．同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２；２．同济大学岩士及地下工程教育部重点实验室，上海２０００９２） 摘 要：结合某大厦的抗浮设计，针对其基础为独立基础的特点，采用类似桩基础设计的方法进行抗浮锚杆设计。 设计中除了考虑单锚极限承载力以防止单根锚杆因材料屈服发生破坏外，还考虑了“群锚效应”以避免锚杆之间由 于距离过小而产生整体破坏，为抗浮锚杆设计提供了参考经验。 关键词：抗浮锚杆设计，单锚极限承载力，群锚效应 中围分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—３１５２（２００８）０３一Ｏｌ一０３ ｑ ＝７５ ｋＰａ，７—１９．０ ｋＮ／ｍ。｝⑤ｌ砂砾欺强风化花 １ 引言 近年来，随着城市化进程的加快，在土地资源有 限的情况下，人们对地下空间的开发利用越来越重 岗岩： ：９５ ｋＰａ，７—１９．０ ｋＮ／ｍ。。 ３设计方法与步骤 ３．１浮力的计算 ’ 视。对于地下工程，往往存在着抗浮问题，目前的抗 浮设计主要有配重法、降排水法、抗拔桩及抗浮锚杆 等方法口］。其中抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成的 锚固体与岩土层的结合力作为抗浮力的，近几年来 理论上以基底的孔隙水压力作为抗浮水位标高 是科学的，因为基底的孔隙水压力与水位高低有关， 还与水在土体中的连通与渗透条件有关；而且真正 由于其造价低廉、施工方便、受力合理等优点而被广 泛应用，但是由于其设计、施工和检测还未有专业规 范，所以给应用带来许多不便。本文通过某大厦的 抗浮设计，将“群锚效应”作为一个设计因素，为锚杆 抗浮设计提供了参考经验。 处于静止状态的地下水是很少的，水在土体中多表 现为流动状态。但是为了简化计算，还是采用长期 稳定水位或实测稳定最高水位进行抗浮设计，浮力 还是按照静力计算，计算如式（１）所示： Ｆ浮一ＰＡ＝ｐｇｈＡ （１） 式中：ｐ为水密度；ｇ为重力加速度；＾为计算深度， ２ 工程概况 厦门民盛商厦位于厦门市思明区，场地周边环 即地下水位到基底的高度；Ａ为基底面积。 ３．２单锚极限承载力及锚杆根数确定 （１）单根锚杆抗拔极限承载力标准值Ｕ 一境条件较复杂：东侧为思明南路，北侧为定安硌，南 侧为文安路，西侧为文安小学和居民区。工程设置 两层整体地下室，±０．Ｏ０为黄海高程７．０ ｒｎ，抗浮 ＞：２ｉｑ曲“ ｚｆ （２） 式中： 为摩阻力折减系数；ｑ 为第ｉ土层与锚杆的 摩阻力；Ｕ 为锚杆横截面周长；Ｚ 为锚杆进入第ｉ土 层的深度。 ｔ 地下水位为黄海高程５．５ ｒｎ，基坑计算深度为１０．０ ｒｎ。由于基础为独立基础，因此采用抗浮锚杆进行 抗浮设计是最为合适的。根据工程地质勘察报告提 供的断层剖面，与地下室抗浮设计有关的土层及相 关指标如下： （２）锚杆自身抗拉强度极限值Ｕ 锚杆采用二次注浆工艺，近似认为水泥浆和钢 筋结合为一个整体，且以钢筋的屈服作为整个材料 的破坏标准。因此锚杆自身抗拉强度极限值为： Ｕ ＝厂 （３） ③ 残积土砂质粘性土：土层与锚杆的摩阻力 ｑ ＝５５ｋＰａ，ｙ＝１８．３ｋＮ／ｍ。；④ｌ全风化花岗岩： 收稿日期：２００７—０５—２９ 作者简介：黄琪祺，男，１９８３年生，福建莆田人，同济大学岩士工程专业在读硕士，主要从事软土地基处理和数值计算等方面的研究工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 土 工 基 础 ２００８ 式中： 为钢筋抗拉强度；Ａ 为锚杆的横截面积。 （３）确定单根锚杆抗拔承载力设计值Ｎ Ｎ—ｍｉｎ（ ／ｙ＾， Ｕ。） （４） 式中： 为抗力分项系数； 为永久性锚筋抗拉工 作条件系数。 （４）确定锚杆数量ｎ ｎＮ＋ Ｓ ≥Ｆ浮 （５） 式中：ｎ为锚杆根数；Ｓ 为上部结构自重； 为荷载 分项系数，当对结构有利时取０．９。 ３．３验算整体稳定性 当锚杆根数大于３根时，由《建筑地基基础设计 规范》（ＧＢ５０００７—２００２）瞳］、《建筑桩基技术规范》 （ＪＧＪ９４—９４）［３］，可以得到群锚整体稳定性计算公 式如下： Ｕｌ∑ ｉｑ Ｉｚｉ＋７ｇＳｇ≥Ｆ浮 （６） ４设计与计算 ４．１抗浮设计 （１）锚杆数量确定 根据建设单位提供的各柱抗浮自重与浮力，对 于竖向抗浮自重小于浮力的柱及其基础，采用抗浮 锚杆进行设计。采用的锚杆成孔直径１５０ ｍｍ，钢 筋采用ＨＲＢ４００，直径为３２ ｍｍ，长度为１２ ＩＴＩ，锚固 长度ｚ ≥３４ｄ＝３４×３２—１０８８ ｍｍ，取ｚ ＝１．２ ＩＴＩ，则 锚杆计算长度为１２—１．２—０．１＝１０．７ ＩＴＩ。本文按 孔ＺＫ１５资料（最不利情况）进行设计，锚杆进入土 层深度如表１。 表１锚杆进入土层深度 土层 进入深度（ｍ） 残积土砂质粘性土③ 全风化花岗岩④ 砂砾状强风化花岗岩⑤ｌ 由式（２）得单根锚杆抗拔极限承载力标准值： 一∑ ｑ ｚ 一 ∑‰ｚ 一０．１５×７ｒ×（５５×４．５５＋７５×２．４＋９５×３．７５） 一０．４７１×７８６．５—３７０．４ ｋＮ 由式（３）得锚杆自身抗拉强度极限值： Ｕｑ＝， Ａ ＝３６０×（７ｒ／４）×３２ ／ｌＯＯＯ：２８８ ｋＮ 由式（４）得到单根锚杆抗拔承载力设计值： Ｎ—ｍｉｎ（Ｕｔ｜ ｔ， ：ｍｉｎ（３７５／１．６５，０．６９×２８８）一１９８ ｋＮ 所以锚杆根数 一垦 （２）整体稳定性验算 对于锚杆数量大于３根的群锚进行整体稳定性 验算。 ①ｎ一１３，Ｆ浮一２８８５ ｋＮ，锚杆布置图见图１。 ６００ ６００ ６００ ６００ ６００ ６００ ６００ ６００ 十０ ０ ０ ０ Ｉ ０ ０ ０ ０ 量ｌ ０ ０ ０ ０ 图１ ＝１３时锚杆布置图 ｚ一０．６×√５×４＋１．２×３×２—１２．５６ ＩＴＩ ∑ 鼬Ｚ ＝１２．５６×７８６．５—９９０９ ｋＮ＞２８８５ ｋＮ 满足条件。 ②ｎ￣－－－９，Ｆ浮＝４０７７ ｋＮ，锚杆布置图见图２。 型＿＿十 十ｌ ０ ◇ ◇ 十。 ◇ ◇ 量ｌ ◇ ◇ 图２ ＝９时锚杆布置图 ∑ ｆｑ Ｚ 一（２．４＋０．１５）×４×７８６．５—８０２２ ｋＮ＞ ４０７７ ｋＮ，满足条件 ４．２施工要求 （１）锚杆杆体采用直径３２ ｍｍ的Ⅲ级钢并进行 防腐处理（除锈、刷沥青船底漆）；定位器采用圣６．５ 钢筋焊接制作，定位器间距不宜大于２０００ ｍｍ。 （２）注浆材料为Ｐ．０３２．５Ｒ普通硅酸盐水泥，水 灰比为０．４～０．５，２８ ｄ无侧限抗压强度不得小于３０ ＭＰａ。二次注浆采用高压，注浆压力为２．０ ＭＰａ，注 浆管应随钢筋一同放人锚孔，其头部距孔底３０ ｃｍ， 水泥用量不得少于８０ ｋｇ／ｍ。 （３）锚杆试验与检测：锚杆施工前，进行３根锚 杆的工艺检测及抗拔试验，其最大试验抗拔力为 ２８８ ｋＮ。锚杆施工结束后，应进行抗拔力试验检 测，检测数量不宜少于锚杆总数的６ ，且不宜少于 ６根。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 黄琪祺等：抗浮锚杆在工程设计中的应用 空间，２００４．２４（１） ３ ５ 结论 （１）施工前后对锚杆进行试验与检测，最大抗拔 力均超过２８８ ｋＮ，证明采用的假设条件及设计计算 Ｅ２３建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００７－－２００２）ＥｓＪ．北京：中国建筑 工业出版社，２００２ Ｅ３］建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４－９４）［ｓ］．北京：中国建筑工业出版 社，１９９４ ［４－１龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册ｆＭ－Ｉ．北京；中国建 筑工业出版社，１９９８ 方法是可行的，为类似的工程设计提供了参考经验。 而且由于抗浮锚杆造价低廉、施工方便，可以广泛地 应用于地下工程的抗浮设计。 ［５］ 叶书麟．地基处理工程实例应用手册［Ｍ］．北京；中国建筑工业 出版社，１９９９ ［６］高大钊，陈忠汉，程丽萍．深基坑工程ｒＭ］．北京：机械工业出版 （２）锚杆体内钢筋与水泥浆的具体受力情况仍 社，１９９９ 然有待进一步研究。 ［７］阎明礼．地基处理技术［Ｍ］．北京：中国环境教育出版社，１９９５ 参 考文 献 ［１］曾国机，王贤能，胡岱文．抗浮技术措施应用现状分析ＥＪ１．地下 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｉ—ｆｌｏａｔｉｎｇ Ａｎｃｈｏｒ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ＨＵＡＮＧ Ｑｉ ｑｉ ．ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ ＇。 （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ￣ｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２； ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｅｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ。ａ ｍｅｔｈｏｄ ｓｉｍｉｌａｒ ｗｉｔｈ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｍａｎｓｉｏｎ．Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ａｎｃｈｏｒ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｅｖｅｎｔ ｉｔｓ ｆａｉｌｕｒｅ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｙｉｅｌｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｇｒｏｕｐｓ，ｗｈｉｃｈ ａｖｏｉｄ ｇｅｎｅｒａｌ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒｓ ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ ｄｕｅ ｔｏ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｎｃｈｏｒｓ ａｒｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｕｓｅｆｕｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒｓ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎｔｉ－ｆｌｏａｔ ａｎｃｈｏｒｓ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ａｎｃｈｏｒ，ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｇｒｏｕｐｓ 封面说明 封面系武汉京冶地基基础工程有限责任公司施工的新华明珠深基坑工程一中国第一个钢筋混凝土环撑 与钢支撑组合形式的内支撑体系，其直径为６８ ｍ。 武汉京冶地基基础工程有限责任公司是由中国第一冶金建设公司和冶金部建筑研究总院合资成立的国 家一级施工企业，是湖北地区专业设备最先进、地下空间专用结构材料最多、工程业绩最优、综合实力最强的 桩基础施工、地基处理和地下空间支护及止水的专业化岩土工程公司之一。 公司现有固定资产５６００万元，各类专业技术人员及管理人员２７３人，其中中级以上技术人员１５７人，高 级职称１４人，国家级专家１人，有２人获国务院特殊津贴。 地下空间支护及止水新技术一钻孔后注浆连续墙先后在国家重点工程一琴台大剧院等２３项工程中成 功应用，并获得２００５年度湖北省优秀深基坑设计一等奖和国家级新技术应用示范工程，被国家财政部列为 国家级重点施工新技术项目，并获得国家级重点新技术产品。 成功设计并施工湖北地区第一大直径砼环形内支撑、第一个砼环撑与钢结构组合内支撑、河北省地区第 一大椭圆形内支撑、汉口地区第一个三层地下室地下空间支护及止水、钻孔后注浆连续墙（挡土、止水二合 一）、大刚度地下连续墙（挡土、止水、承重三合一）。 公司经营范围：地基与基础工程；各类深基坑支护止水工程；堤防工程；水工建筑物基础处理工程；地下 连续墙的设计与施工；工业与民用建筑工程施工ｊ混凝土制造及运输；桩工机具制造。