【摘要】抗浮錨桿作為一種有效解決地下結(jié)構(gòu)地下水浮力的技術(shù)已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。本文介紹分析南京某工程地下室底板隆起的破壞原因及利用抗浮錨桿抵抗地下水浮力的設(shè)計過程，并對錨桿進(jìn)行破壞性拉拔試驗，確定該地區(qū)土質(zhì)條件下錨桿的極限抗拔力，為抗浮錨桿的設(shè)計、施工提供依據(jù)。
1前言
近年來，隨著城市的發(fā)展，地下建筑不斷增多，基礎(chǔ)的抗浮問題沒得到及時的處理而引發(fā)的質(zhì)量事故時有發(fā)生，地下結(jié)構(gòu)抗浮問題越來越受到人們的重視。地下水造成的地下室破壞大致有2類：一類是地下室底板隆起并破壞，這種破壞多發(fā)生在高層建筑的地下室中；一類是地下建筑整體浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點處開裂，同時底板也破壞，這種破壞多發(fā)生在整個建筑均在地下的情況。工程上主要通過壓重法、抗浮樁及抗浮錨桿來解決抗浮問題。前兩者都通過加大地下室底板厚度來抵抗浮力產(chǎn)生的彎矩和剪力，因而工程的造價比較高。相對而言，抗浮錨桿具有單點受力小，底板結(jié)構(gòu)受力均勻合理、施工便捷、工期短、造價低等優(yōu)點。本文分析南京某工程地下室隆起破壞事故原因，提出在原地面上采用抗浮錨桿抵抗地下水浮力，并介紹了抗浮錨桿的設(shè)計過程以及錨桿的破壞性拉拔試驗，確定該地區(qū)土質(zhì)條件下錨桿的極限抗拔力，為抗浮錨桿的設(shè)計、施工提供依據(jù)。
2工程及地質(zhì)概況
該工程為南京市某綜合訓(xùn)練中心，竣工后室內(nèi)射擊館底板出現(xiàn)大面積的上拱鼓起，鉆孔后發(fā)生涌水現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查了解，射擊館西側(cè)道路施工時進(jìn)行大量填方，受降雨影響，形成了不可忽略的水頭差，在組織專家討論研究中，專家一致認(rèn)為地下水的浮托作用是造成本事故的主要原因。根據(jù)勘探報告，西側(cè)馬路地下水位較高（相對標(biāo)高為-0.94-3.12m），地下水易向地勢較低處補給，相對標(biāo)高-1.0m作為本工程防水設(shè)計水位，底板底-5.0m作為本工程抗浮設(shè)計水位。射擊館底板以下土體大部分為中風(fēng)化板巖。場地地下水主要為孔隙潛水，賦予上部填土孔隙之中。地下水受大氣降水的補給影響，水位受補給的強度和季節(jié)性的影響較明。
3抗浮錨桿設(shè)計
3.1設(shè)計思路
根據(jù)實際情況，錨桿孔徑采用180。為了便于布置，暫定每9㎡布置一根抗浮錨桿，即錨桿間距為3×3m，錨桿全部錨入到中風(fēng)化板巖。根據(jù)《巖土工程勘探報告》中原地面以下的土層信息，將整個射擊館分為三個設(shè)計區(qū)域：①A區(qū)域，原地面與中風(fēng)化板巖之間約有粘性土層8m；②B區(qū)域，原地面與中風(fēng)化板巖之間約有粘性土層4m；③C區(qū)域，原地面下無粘性土層而直接到巖石層。為使地下水及時排出并有效的降低地下水的浮力，在射擊館室內(nèi)四周布置排水盲溝，中間連通，四角400400的集水方井，盲溝內(nèi)填中粗砂和礫石。
3.2抗浮設(shè)計
1）錨桿的抗浮力
由下式確定：
式中：F為單位面積計算抗浮力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）；H為水頭高度（m）；∑hi·rwi為單位面積底板自重（KPa）；rw為水的重度（KN/m3）。
2)錨固長度
由下式確定：
式中：k1為抗浮安全系數(shù)，取1.05；k2為永久性錨桿的安全系數(shù)；A為單根錨桿作用面積；D為錨桿孔徑；L1，L2分別為粘土層、巖石層作用長度；τ1，τ2為粘土層、巖石層與錨桿粘結(jié)強度經(jīng)驗值；La為錨固長度。
3)鋼筋截面選擇
由下式確定：
式中：fy為鋼筋的抗拉設(shè)計值（KN）；As為鋼筋截面面積。
計算結(jié)果：單根抗拔力設(shè)計值為157.5KN，錨桿間距為3×3m，錨桿直徑為180mm，鋼筋為228，錨桿為全長粘結(jié)型，長度分別為10m，8m，5m。
4抗拔試驗
4.1試驗?zāi)康暮驮囼炑b置
試驗在施工之前對錨桿作極限抗拔試驗，以確定錨桿所能提供的極限抗拔力，揭示錨桿在使用過程中可能影響其承載力的因素，以便在正式施工前調(diào)整錨桿設(shè)計及施工參數(shù)。根據(jù)工程的巖土情況，共對場區(qū)不同位置的6根錨桿進(jìn)行抗拔試驗。試驗采用ZY-50穿心千斤頂加載，上下用兩塊30mm厚的鋼板墊塊，2個百分表分別用支架固定并置于鋼板上顯示位移。
4.2試驗方法
錨桿基本試驗應(yīng)采用分級循環(huán)加、卸荷法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1、每級荷載施加或卸除完畢后，應(yīng)立即測讀變形量；
2、在每次加、卸載時間內(nèi)應(yīng)測讀錨頭位移二次，連續(xù)二次測讀的變形量小于0.1mm時，可施加下一級荷載；
3、加、卸荷等級、測讀間隔時間宜按表規(guī)范《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程CECS222005》確定。
4、當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，認(rèn)為錨桿破壞可停止本根錨桿的試驗：
①后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移的2倍；
②錨頭位移不收斂；
③鋼筋出現(xiàn)正常的拉現(xiàn)象。
4.3試驗結(jié)果及分析
1號錨桿加載過程中，錨頭位移均勻變化，錨桿加載到395kN時位移突然變大，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級荷載350kN為抗拔極限承載力；2號、6號錨桿加載到370kN時壓力加不上，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級荷載325kN為抗拔極限承載力。3號、4號和5號錨桿加載過程中，錨頭位移均勻變化，錨桿加載到385kN時位移突然變大，錨固體破壞，按規(guī)范，取其前一級荷載335kN為抗拔極限承載力。
5結(jié)語
1）抗浮錨桿設(shè)計時，設(shè)計人員一般會將錨桿深入到巖石層中且不計土層對錨桿的粘結(jié)力；根據(jù)實驗結(jié)果表明，本工程設(shè)計中同時考慮土層和巖石層的粘結(jié)力是合理的，并且根據(jù)土層信息分區(qū)域設(shè)計，從而達(dá)到節(jié)約成本的效果。
2）本事故的源頭在于工程初期不夠重視地下水的浮力作用，如果能設(shè)法把地下水位降低，那么才能從根本上解決地下室的抗浮問題；本工程在室內(nèi)底板中設(shè)置排水暗溝，并及時的排出了地下水，因而保證了設(shè)計的安全性。在類似的抗浮錨桿工程中可以通過在外圍設(shè)置排水溝，將會大大的降低地下水位，減少錨桿的用量，進(jìn)而提高經(jīng)濟效益。
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