地下室底板抗浮锚杆结构设计分析何腾飞

地下室底板抗浮锚杆结构设计分析何腾飞

何腾飞

重庆长厦安基建筑设计有限公司重庆404100

摘要：地下室建筑结构受地下水位的影响，当地下水位较高时会产生较强的浮力，此时如果建筑结构自身的压力不够则会容易造成地下室底板上浮，影响建筑结构本身的稳定性。设计合理的抗浮锚杆结构有助于解决该问题。本文就来探讨地下室底板抗浮锚杆结构设计相关的内容。第一部分论述了抗浮锚杆结构体；第二部分分析了抗浮锚杆结构的作用；第三部分通过实际案例分析了地下水底板抗浮锚杆结构的设计；第四部分总结了抗浮锚杆结构设计的注意事项。旨在通过分析抗浮锚杆结构及其设计，为浅水位地下室结构设计提供一部分关于抗浮方面的建议，以提高地下室的抗浮能力。

关键词：地下室；抗浮锚杆；结构设计；钢筋

引言

随着我国城市化进程加快，每年涌入城市的人口越来越多，城市的人口密度越大，导致不断的建筑开发加剧了城市用地的紧张。为了解决城市用地紧张，现代建筑在提高建筑容积率方面做出了不断的创新。高层建筑满足了有限的土地内容纳更多的住户要求，但随着而来的是建筑区域内的配套需求和建筑结构多功能需求问题也在不断提高，地下停车辆、地下商场、地下用泳池等大型地下室结构也因此成为满足建筑结构配套设施及多功能需求的重要措施。地下室建筑结构体对地质、水文要求较高，受水文水位影响地下室结构底板可能出现上浮的问题，科学合理的抗浮锚杆结构体的设计应用则可以巧妙的解决该问题。

一、抗浮锚杆结构概述

抗浮锚杆结构的受力与抗压桩是相对的，抗压桩是作用向上的力，抗浮锚杆结构是作用向下的力，具有抵抗建筑结构体向上浮动的作用，是专门为固定建筑主体结构向上位移而设计的结构。它是建筑工程地下结构中较为常用的抗浮方法，主要用于解决地下结构底板上浮的问题。抗浮锚杆结构承受的浮力与地下水位的高低有关，当地下水位越高，距离地下上层结构水位越浅，它承受的浮力就越大，反之则越小。抗浮锚杆结构的抗浮作用体现在抗浮水位的设计上，抗浮水位设计越合理，抗浮效果越好。一般设计前需要综合勘察地质情况，了解地下水位，根据水位观测井的显示的水位参数，和锚杆抗拔承载力的测验设计锚点的数量、间距等。一般锚杆的数量越多，抗拔承载力越强。不过，当单根锚杆影响范围内的土体自重大于锚杆拉力时，单根锚杆不受位置影响，可忽略锚杆的间距设置。

二、抗浮锚杆结构的作用

地下水位稳定的浮力是保证建筑地下结构稳定的重要因素，当地下水位浮力大小不定时，对于建筑建构及地下结构产生不同的影响。这种影响体现在三方面：（1）地下水浮力大于建筑结构的压力导致底板上浮；（2）地下水浮力与建筑结构质量相当导致，建筑结构及地下结构底板较为稳定；（3）地下水浮力小于建筑结构的压力，对地基造成不利影响。因此，抗浮锚杆结构设计目的是为了平衡地下水位浮力，使其与建筑结构质量相当，及要稳定建筑结构主体地基的稳定性，同时还要保障地下底板结构的稳定性。

地下水位距离地下底板较浅，地下水位上浮浮力较强时就会产生较大的浮力冲击力，不断的冲击地下底板结构，造成地下室底板出现质量安全。当局部水文浮力较大是，造成地下室底板结构倾斜，当大范围整体出现水位浮力冲击较强时，导致地基结构稳定性收到破坏，因此这种浮力造成的影响部分局部还是整体，只要出现就会影响地下室底板，破坏地下室结构，严重时可造成建筑结构突然倒塌。抗浮锚杆就是根据地质勘查的情况了解建筑区域内地下水位情况，结合实际设计合理的抗浮锚杆，抵抗地下水位较强的浮力，使得建筑结构的浮力与压力平衡，固定地下底板，保证地下室底板结构的稳定性与安全性。

三、地下水底板抗浮锚杆结构的设计

（一）案例工程概况

某商住楼建筑主楼两栋，28+36层，配有裙楼3层，地下室两层。由于主体建筑两栋楼层数不同，该建筑体地下室并非在主体建筑下边，而是在旁边的下部。由于地下室上层压力较小，该地下室结构面临着较大的水位浮力，施工企业决定采用抗浮锚杆结构固定地下室底板。最终设计地下室结构采用钢筋抗浮锚杆地下室底板、钢筋混凝土剪力墙结构、钢筋混凝土框架。

（二）抗浮锚杆结构的设计

1.制定设计方案。先根据地质勘查情况了解地下水位及其水位浮力情况，制定设计方案。设计前需要确定抗浮锚杆的强度、间距，综合地下底板的性能和水位浮力情况设计方案。该地下室底板方案最终决定采用网状结构的抗浮锚杆。

2.设计抗浮锚杆参数。根据工程整体情况，该地下室底板抗浮锚杆直径设计为30厘米，主楼总共设计956根，裙楼总共设计3444根，每个抗浮锚杆承受最大载力设计为162kN。施工前对抗浮锚杆结构进行拉拔承载力检测，检测的结果符合抗拔要求。根据试验检测的结果，计算出该地下室底板抗浮锚杆检测数量约为4%，按照抗浮锚杆检测的规程，总共检测了176根抗浮锚杆，结果都符合要求。抗浮锚杆结构设计如下图1所示。

图1下室底板抗浮锚杆图示

3.设计地下室底板。设计好抗浮锚杆结构后根据水位浮力、抗浮锚杆的设计参数及其性能设计地下室底板。该工程地质勘查的结果显示，地下土层为中度分化花岗岩，土层密度相对较低，因此需要加固加厚设计。部分结构需要配筋加固，增强地下室底板结构自身的抗浮能力。然后在地下室底板结构的抗浮基础之上设置相应数量的抗浮锚杆结构，用于加强地下室底板的抗浮能力，帮助地下底板抵消部分对于的地下水位上浮力。

4.抗浮锚杆数量、间距等设置。抗浮锚杆数量、间距的合理设置是科学控制地下室结构施工成本，提高施工质量的关键。数量、间距设计决定了抗浮锚杆的结构及其抗浮力的作用。本次地下室抗浮锚杆设计为网状的，间距为1.2米。要求单根抗浮锚杆结构放入地下室底板内，可承受的最大载力不得小于162kN。

四、抗浮锚杆结构设计的注意事项

抗浮锚杆结构设计时应该注意锚杆结构的选材、材料处理、施工方法等，都要明确具体的方法与标准，尽可能的细化设计参考的指标。抗浮锚杆材料主要为钢筋，钢筋的强度、韧性、捆扎方式等都会影响抗浮锚杆结构施工的质量，最终影响抗浮锚杆的抗浮能力。抗浮锚杆设计要求参考《建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）》、《岩石锚杆技术规程（CECS22:2005）》，检测要求参考《建筑地基基础检测规程（DGJ123/TJ142-2012）》。抗浮锚杆拉拔承载力检测锚杆数量应﹥5%，至少6根。设计师应该将关于抗浮锚杆结构设计相关的参数仔细的标识在相应的位置，部分特殊处理工艺需要明确注释。用于抗浮锚杆的钢筋全部要经过人工除锈和钢筋防腐蚀处理，统一捆扎固定方式和流程，表明关键作业的标准。如注满的标准为1.2以上充盈系数，必须国家规定的灌浆厚度和灌浆强度。

结语

综上所述，抗浮锚杆结构体在解决地下室底板上浮问题上面有着很好的应用效果，并且抗浮锚杆结构体简单、施工简单、施工材料低，应用抗浮锚杆解决地下室底板上浮问题对于降低建筑地下室结构施工成本有着重要的意义。鉴于地下室底板抗浮锚杆结构较多的应用优势，建筑企业要加强地下室底板抗浮锚杆的应用，加强抗浮锚杆结构设计管理，保证抗浮锚杆结构设计的科学性、合理性、严谨性，为地下室底板结构的施工奠定良好的基础。

参考文献

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