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摘要：随着城市可用建筑用地趋于紧张，各城市开始考虑建设地下工程，如地下街道、地下停车场、地下交通等。在水位较高的地区，建设地下工程不可避免要考虑到地下水浮力对建筑物影响，地下水浮力可以使建筑物产生变形而影响到建筑物的使用，甚至使结构发生破坏。因此，抗浮锚杆设计的合理性关乎到建筑结构安全。本文根据工程案例，对地下室抗浮锚杆设计进行探讨，供同行借鉴参考。
关键词：地下室；抗浮锚杆
中图分类号：U455.7+1
一、工程概况
某项目由2栋塔楼和地下室（无上盖）组成，其中裙楼占地面积为10800m2为一层地下室，地下室底板标高为-5.1m，室外地面标高为-1.3m，地下室底板厚度为400mm。
工程场地属珠江三角洲冲积平原，岩土层按成因类型自上而下依次为：冲积土层（淤泥、粘土、砂土）、残积土层（粉质粘土）、白垩系（K）泥质粉砂岩带（全风化岩平均厚2.5米、强风化岩平均厚3.8米、中风化岩平均厚2.8米、微风化岩），基岩层埋深较浅，基础底位于全风化岩层。微风化岩天然湿度单轴抗压强度为25Mpa。地下水位为室外地面标高下1.0米。
根据本工程场地岩土工程地质条件，结合地下室的埋深情况（埋深约4m，无上盖建筑物），需选择合理的抗浮措施，防止地下室上浮。鉴于岩层较浅，通过多种方案的比较，认为采用锚杆抗浮方案较适合本工程。该方法施工简便，抗浮效果好，造价低。
二、地下室抗浮设计
（一）抗浮锚杆类型的选择
锚杆在材料选择上有：钢绞线、高强纲丝和钢筋（螺纹钢筋），如选择钢绞线或高强钢丝时，锚头应采用专门的锚座和锚具。对锚具和锁锚技术的要求较高；采用钢筋时，施工较简便，锚头处理较简单，易于施工，效果较好，所以，选择钢筋杆较合适。下面列出几种钢筋锚杆的力学参数供分析选用【1】【2】：
钢筋
直径
（mm） 设计
强度
（kN） 钢筋与浆体
粘结力
（kN/m） 浆体与岩体
粘结力
（kN/m） Z锚杆孔径
（mm） 备注
Ⅱ级钢20 94.26 141.30 103.60 110
Ⅱ级钢22 114.03 155.00 122.10 130
Ⅱ级钢25 147.27 176.60 141.30 150
Ⅱ级钢28 184.59 197.80 158.30 168
Ⅱ级钢32 241.29 226.00 207.30 220
Ⅱ级钢36 305.37 254.30 235.60 250
（二）地下室浮托力计算
根据场地水文地质条件，地下水位标高为-2.3，地下室底板标高为-5.5 m，考虑洪水时地下水位升至室外地面，产生浮力的压力为：5.5 -1.3=4.2m，即为42kN/m2，荷载分项系数取1.2，地下浮力平均设计值为42×1.2=50.4 kN/m2，地下室结构自重平均17.5 kN/m2，需锚杆的抗浮力平均值为50.4-17.5=32.9 kN/m2。
（三）锚杆布置方案分析
抗浮锚杆的平面布置方案的优劣直接影响地下室抗浮设计方案的安全性和经济性。一般来说，锚杆抗拔力设计值越大，锚杆孔数就越少，越经济，但是作为地下室抗浮锚杆安装在地下室底板上，如果锚杆间距太大，则需要较厚的底板，这样又造成造价增高。因此，应选取一个较合理的间距和适中的锚杆抗拔力设计值，才能设计出既安全又经济的方案。
本工程地下室底板厚度为400mm，混凝土强度等级按C25考虑，锚杆受力按点荷载考虑，可计算得底板的抗冲切承载力为：aftumh。
=0.6×1.3×1784×350=487032N（487KN），取重要性系性1.1【1】，则487÷1.1=442kN，因此，在锚杆布置时，锚杆的抗拔力设计值宜取小于442kN作用在底板上的净浮力为50.4-0.4×2.5=40.4 kN/m2，单锚控制面积宜小于442÷40.4=10.9m2，锚杆间距宜小于 m =3.3m。由以上计算分析，采用均匀分布抗浮锚杆的布置方案较适宜。
由于每一柱位下有三根管桩，其每根桩抗浮力按80KN考虑，且考虑柱荷载对底板的压力的抗浮作用，二项合并作为一点荷载作用在底板上。
算列一：7500×8100柱网
单锚力设计值为（8.1×7.5×40.4-620）÷5=367kN
算列二：6600×8100柱网
单锚力设计值为（8.1×6.6×40.4-574）÷5=317kN
算列三：6000×7500柱网
单锚力设计值为（7.5×6.0×40.4-521）÷5=259kN
算列四：6000×7500柱网
单锚力设计值为（2）（7.5×6.0×40.4-521）÷4=324kN
⊕-抗拔锚孔
（四）锚杆设计
1、锚杆钢筋截面面积计算（抗力分项系数取K=1.4）
A≥
A ≥ mm 选328（1847 mm ）
A ≥ mm 选422（1520 mm ）
A ≥ mm 选420（1256 mm ）
A ≥ mm 选422（1520mm ）
2、锚固长度计算
a、仅锚入可～硬土层时：
150孔
L ≥ = =21.8m
L ≥ = =18.8m
L ≥ = =15.4m L ≥ = =19.3m
168孔
L ≥ = =19.5m
L ≥ = =16.8m
L ≥ = =15.4m
L ≥ = =19.3m
b、仅考虑入岩锚固力时
150孔
L ≥ = =3.63m
L ≥ = =3.14m
L ≥ = =2.56m
L ≥ = =3.21m
168孔
L ≥ = =3.24m
L ≥ = =2.80m
L ≥ = =2.29m
L ≥ = =2.86m
上述进行了土层锚杆及岩层锚杆的锚固长度计算，由于本工程地下室抗浮锚杆为永久性的结构，而土层锚杆在长期荷载作用下蠕变量较大，所以建议采用岩层锚杆，为了使抗浮锚杆工程达到既经济又安全的目的，建议在正式施工前进行锚杆实验，以准确确定锚固力参数。
三、锚杆施工要求
由上述设计计算分析结果，不同的抗拔力选用不同的钢筋组合：
锚杆抗拔力
（KN） 367 324 317 259
钢筋组合 328 422 422 420
成孔直径（mm） 150或168 150或168 150或168 150或168
入岩深度（m） 3.7或3.3 3.3或2.9 3.2或2.8 2.6或2.3
（一）锚杆应在桩基施工完成，地下室挖完毕且浇捣垫层后施工，采用岩芯钻机成孔，为确保钢筋保护层厚度，成孔直径应≥168。
（二）锚杆加工时，钢筋采用对焊或采用直螺纹接头，确保接头质量；每隔2m应设对中架，确保钢筋对中。
（三）注浆前必须清干净孔内残渣，采用#525普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆，水灰比为0.45，注浆压力为1.0～1.5Mpa，浆液充满整个钻孔。
（四）为了确保锚杆钢筋的防锈效果，建议加设波纹套管保护（费用稍高）
（五）要求锚杆钢筋伸入地下室底内≥45d（d为钢筋直径）。
锚杆的平面布置形式及钢筋组合构造详见附图、附表。
（六）建议正式施工前，进行锚杆认准确定抗浮锚杆的力学参数，以便选择经济合理
的方案。
四、结束语
在地下水位较高区域，结构荷载不可以抵抗地下水浮力时，地下构筑物的抗浮难题接着而到来。通过对地下室浮力的计算，对锚杆材料选择、锚杆布置的选择、锚杆设计分析，认为采用岩石锚作为抗浮对策，既可满足安全必要，施工也方便、造价相对低廉。当然，规范还没有对该拉锚抗浮法做明确规定，且因为土的力学性能、参数离散性较大，施工时依然是应进行现场锚杆基本试验来确定设计基本参数。
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【J】。地下空间，2004（1）
【2】 谈高锋：抗拔锚杆的设计与施工质量控制【J】。施工技术，2005（3）
关键词：地下室；抗浮锚杆
中图分类号：U455.7+1
一、工程概况
某项目由2栋塔楼和地下室（无上盖）组成，其中裙楼占地面积为10800m2为一层地下室，地下室底板标高为-5.1m，室外地面标高为-1.3m，地下室底板厚度为400mm。
工程场地属珠江三角洲冲积平原，岩土层按成因类型自上而下依次为：冲积土层（淤泥、粘土、砂土）、残积土层（粉质粘土）、白垩系（K）泥质粉砂岩带（全风化岩平均厚2.5米、强风化岩平均厚3.8米、中风化岩平均厚2.8米、微风化岩），基岩层埋深较浅，基础底位于全风化岩层。微风化岩天然湿度单轴抗压强度为25Mpa。地下水位为室外地面标高下1.0米。
根据本工程场地岩土工程地质条件，结合地下室的埋深情况（埋深约4m，无上盖建筑物），需选择合理的抗浮措施，防止地下室上浮。鉴于岩层较浅，通过多种方案的比较，认为采用锚杆抗浮方案较适合本工程。该方法施工简便，抗浮效果好，造价低。
二、地下室抗浮设计
（一）抗浮锚杆类型的选择
锚杆在材料选择上有：钢绞线、高强纲丝和钢筋（螺纹钢筋），如选择钢绞线或高强钢丝时，锚头应采用专门的锚座和锚具。对锚具和锁锚技术的要求较高；采用钢筋时，施工较简便，锚头处理较简单，易于施工，效果较好，所以，选择钢筋杆较合适。下面列出几种钢筋锚杆的力学参数供分析选用【1】【2】：
钢筋
直径
（mm） 设计
强度
（kN） 钢筋与浆体
粘结力
（kN/m） 浆体与岩体
粘结力
（kN/m） Z锚杆孔径
（mm） 备注
Ⅱ级钢20 94.26 141.30 103.60 110
Ⅱ级钢22 114.03 155.00 122.10 130
Ⅱ级钢25 147.27 176.60 141.30 150
Ⅱ级钢28 184.59 197.80 158.30 168
Ⅱ级钢32 241.29 226.00 207.30 220
Ⅱ级钢36 305.37 254.30 235.60 250
（二）地下室浮托力计算
根据场地水文地质条件，地下水位标高为-2.3，地下室底板标高为-5.5 m，考虑洪水时地下水位升至室外地面，产生浮力的压力为：5.5 -1.3=4.2m，即为42kN/m2，荷载分项系数取1.2，地下浮力平均设计值为42×1.2=50.4 kN/m2，地下室结构自重平均17.5 kN/m2，需锚杆的抗浮力平均值为50.4-17.5=32.9 kN/m2。
（三）锚杆布置方案分析
抗浮锚杆的平面布置方案的优劣直接影响地下室抗浮设计方案的安全性和经济性。一般来说，锚杆抗拔力设计值越大，锚杆孔数就越少，越经济，但是作为地下室抗浮锚杆安装在地下室底板上，如果锚杆间距太大，则需要较厚的底板，这样又造成造价增高。因此，应选取一个较合理的间距和适中的锚杆抗拔力设计值，才能设计出既安全又经济的方案。
本工程地下室底板厚度为400mm，混凝土强度等级按C25考虑，锚杆受力按点荷载考虑，可计算得底板的抗冲切承载力为：aftumh。
=0.6×1.3×1784×350=487032N（487KN），取重要性系性1.1【1】，则487÷1.1=442kN，因此，在锚杆布置时，锚杆的抗拔力设计值宜取小于442kN作用在底板上的净浮力为50.4-0.4×2.5=40.4 kN/m2，单锚控制面积宜小于442÷40.4=10.9m2，锚杆间距宜小于 m =3.3m。由以上计算分析，采用均匀分布抗浮锚杆的布置方案较适宜。
由于每一柱位下有三根管桩，其每根桩抗浮力按80KN考虑，且考虑柱荷载对底板的压力的抗浮作用，二项合并作为一点荷载作用在底板上。
算列一：7500×8100柱网
单锚力设计值为（8.1×7.5×40.4-620）÷5=367kN
算列二：6600×8100柱网
单锚力设计值为（8.1×6.6×40.4-574）÷5=317kN
算列三：6000×7500柱网
单锚力设计值为（7.5×6.0×40.4-521）÷5=259kN
算列四：6000×7500柱网
单锚力设计值为（2）（7.5×6.0×40.4-521）÷4=324kN
⊕-抗拔锚孔
（四）锚杆设计
1、锚杆钢筋截面面积计算（抗力分项系数取K=1.4）
A≥
A ≥ mm 选328（1847 mm ）
A ≥ mm 选422（1520 mm ）
A ≥ mm 选420（1256 mm ）
A ≥ mm 选422（1520mm ）
2、锚固长度计算
a、仅锚入可～硬土层时：
150孔
L ≥ = =21.8m
L ≥ = =18.8m
L ≥ = =15.4m L ≥ = =19.3m
168孔
L ≥ = =19.5m
L ≥ = =16.8m
L ≥ = =15.4m
L ≥ = =19.3m
b、仅考虑入岩锚固力时
150孔
L ≥ = =3.63m
L ≥ = =3.14m
L ≥ = =2.56m
L ≥ = =3.21m
168孔
L ≥ = =3.24m
L ≥ = =2.80m
L ≥ = =2.29m
L ≥ = =2.86m
上述进行了土层锚杆及岩层锚杆的锚固长度计算，由于本工程地下室抗浮锚杆为永久性的结构，而土层锚杆在长期荷载作用下蠕变量较大，所以建议采用岩层锚杆，为了使抗浮锚杆工程达到既经济又安全的目的，建议在正式施工前进行锚杆实验，以准确确定锚固力参数。
三、锚杆施工要求
由上述设计计算分析结果，不同的抗拔力选用不同的钢筋组合：
锚杆抗拔力
（KN） 367 324 317 259
钢筋组合 328 422 422 420
成孔直径（mm） 150或168 150或168 150或168 150或168
入岩深度（m） 3.7或3.3 3.3或2.9 3.2或2.8 2.6或2.3
（一）锚杆应在桩基施工完成，地下室挖完毕且浇捣垫层后施工，采用岩芯钻机成孔，为确保钢筋保护层厚度，成孔直径应≥168。
（二）锚杆加工时，钢筋采用对焊或采用直螺纹接头，确保接头质量；每隔2m应设对中架，确保钢筋对中。
（三）注浆前必须清干净孔内残渣，采用#525普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆，水灰比为0.45，注浆压力为1.0～1.5Mpa，浆液充满整个钻孔。
（四）为了确保锚杆钢筋的防锈效果，建议加设波纹套管保护（费用稍高）
（五）要求锚杆钢筋伸入地下室底内≥45d（d为钢筋直径）。
锚杆的平面布置形式及钢筋组合构造详见附图、附表。
（六）建议正式施工前，进行锚杆认准确定抗浮锚杆的力学参数，以便选择经济合理
的方案。
四、结束语
在地下水位较高区域，结构荷载不可以抵抗地下水浮力时，地下构筑物的抗浮难题接着而到来。通过对地下室浮力的计算，对锚杆材料选择、锚杆布置的选择、锚杆设计分析，认为采用岩石锚作为抗浮对策，既可满足安全必要，施工也方便、造价相对低廉。当然，规范还没有对该拉锚抗浮法做明确规定，且因为土的力学性能、参数离散性较大，施工时依然是应进行现场锚杆基本试验来确定设计基本参数。
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【J】。地下空间，2004（1）
【2】 谈高锋：抗拔锚杆的设计与施工质量控制【J】。施工技术，2005（3）