探讨锚杆布置的合理性

陈厚强

汉嘉设计集团股份有限公司厦门分公司（361000）

探讨锚杆布置的合理性

陈厚强

汉嘉设计集团股份有限公司厦门分公司（361000）

结合工程案例分析了锚杆的含义及作用，阐述了锚杆布置的合理性及施工较为经济性的方案，以便提高锚杆施工质量和经济效益。

工程概述；锚杆；布置；合理性

随着城市的发展，地下室的层数不再局限于一层，三层、四层地下室已成为常态。福建省地下水相对丰富,一般地质勘探报告均提出以室外道路地面标高下0.5 m为设计抗浮水位。抗浮措施一般有增加配重(如底板往下沉，上面再进行覆土)、设计抗拔桩或抗浮锚杆、设计盲沟等方法，以降低抗浮水位。

1 工程概述

联发滨海D2-1地块项目位于福建省厦门市思明区东部，厦门会展中心北侧，用地面积8 787.993 m2，用地性质为商业办公用地。基地内地势平缓。拟建项目总建筑面积81 636.34 m2，其中地上建筑面积59 935 m2，地下建筑面积21 701.34 m2。建筑密度为35.60%，容积率为6.82。该项目主要由1幢高层写字楼和3层纯地下室组成。高层部分基础采用大直径人工挖孔灌注桩（持力层为中风化花岗岩），纯地下室用平板式筏板基础（持力层为残积砂质黏性土）。根据地质勘探报告：以据场地地形、地貌、地区气候及水文地质条件，结合本次勘察实测的地下水稳定水位，建议本工程地下室防水和抗浮设计水位按黄海高程5.0 m考虑。本工程±0.00标高所对应黄海高程为6.65 m,底板板底标高为-13.15 m，室外地面标高黄海高程为5.9 m,相对标高为-0.75 m。水头高度为11.9 m，水浮力为119 kN/m2。三层地下室及顶板覆土重约为48 kN/m2，满足抗浮要求，需采取锚杆抗浮。

2 锚杆

锚杆是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分。它将巷道的围岩加固在一起,使围岩自身支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡、隧道、坝体进行主体加固。锚杆是地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，也是地下室工程抗浮采用措施之一[1]。

3 地层分析

3.1 锚杆抗浮分析

本项目地下室埋深约13.15 m,基础底板以下各地层分布差异性较大。根据本场地的地质条件和岩土层基本参数，采用锚杆作为抗浮构件时，可以根据现场施工时钻孔土层分布情况，按设计要求确定每根锚杆的长度，而不是只确定一种长度，这样可以节约工程造价。

3.2 含水层及地下水分析

根据钻探揭露和已有邻近工程地质资料表明，本场地内地下水类型主要为潜水、孔隙网络状裂隙水和基岩裂隙水。勘察期间为平水期，场地内初见水位埋深为4.20～6.10 m，初见水位标高1.33～1.73 m，混合地下稳定水位埋深3.70～5.60 m，稳定水位标高1.80～2.19 m。地下水总体由西北向东南以径流方式渗流与排泄。根据区域水文地质资料，预计本场地地下水位年变化幅度为1.0～2.0 m。本工程地下室防水和抗浮设计水位建议按黄海高程5.0 m考虑。

4 锚杆布置

4.1 锚杆布置的合理性

根据类似工程条件下抗浮设计和施工经验，本项目采用的抗浮结构是普通拉力集中型锚杆（以下简称普通锚杆），其长度为8～19 m，单根锚杆抗拔承载力特征值为250 kN（如图1所示）。

图1 普通锚杆

现对不同的锚杆布置方案的技术适宜性和经济合理性进行简单分析：

传统的锚杆布置方法为扣除有利荷载后，经按每根柱的受荷面积进行竖向导荷计算，柱底内力与底板底水浮力产生的在柱子处的集中力相减，再除去单根锚杆的抗拔承载力特征值，即为所需的锚杆根数。将锚杆直接布置在柱底（如图2所示）。这种布置方法是每根柱下的锚杆根数明确，计算简单方便，但因普通锚杆布置于柱下的相关范围内，易造成柱间板跨中水浮力和地基反力同向叠加后引起基础底板内较大的弯矩，增加了筏板的配筋和底板板厚[2]。

图2 普通锚杆基础底板

图3 截取中间柱位置取进对比

我们知道，对于抗浮锚杆而言，若能将其灵活分布于跨中，则能有效降低筏板峰值弯矩,从而减少筏板厚度或降低筏板钢筋含量，但这样布置存在柱下不布锚杆的范围和锚杆间距如何取值才能达到较好的效果的问题。我们对锚杆的布置原则进行多次讨论和计算，确定一种布置原则：柱下不布置锚杆的范围为将上部荷载及底板采生柱底力F除以单位面积水浮力所得面积范围，因为这部分的自重就可以满足抗浮计算的要求。板跨中区域的锚杆布置则根据水浮力、底板板重的荷载乘以锚杆的布置间距小于单根锚杆抗拔承载力特征值的要求（如图3所示）。这样的布置方法比传统的布置方法会稍微复杂，但有了这个原则，在布置上十分简单。

4.2 对比计算

现根据两种布置方式，建立两个模型进行对比。在底板板厚及参数环境下进行对比计算，可知在相同的锚杆根数的情况下方法二的布置方式的锚杆拔力和底板变形值更均匀，底板的配筋值大幅度降低,效果十分明显。实际工程中可以减小底板板厚及钢筋用量。实际工程布置图如图4所示。

图4 实际工程布置

现该工程已经主体封顶，地下室外侧已回填停止降水。底板抗浮设计在结构地下室设计中对造价影响较大,且不同的计算方法所得的结果相差较多。现在计算程序不断改进，计算比以前有着明显的便利性。在这基础，我们若能用合理的、有效的计算方法来进行结构设计,可以为业主单位节约造价，也提高施工企业的竞争力。将抗浮锚杆灵活分布于跨中，有效降低筏板峰值弯矩，从而减少筏板厚度和降低筏板钢筋含量，这是一种行之有效的办法。

[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2011：

[2]李江涛.浅析抗浮设计中锚杆的合理布置[J].建筑结构, 2012(7).