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摘要：近年来，随着高层、超高层建筑越来越多，涉及到的地下室工程也随之增多。在地下水位较高的地区，解决地下室结构抗浮问题就成为当今结构设计考虑的重要问题之一。对地下室结构抗浮力计算已成为设计考虑结构安全的又一个新的交点及问题存在于建筑行业。解决地下室抗浮问题主要有二种方法：第一是采用工程桩兼抗拔桩，第二种是当地基土较好，例如基坑开挖后已进入基岩，地下室采用柱下独立基础，布置抗拔锚杆。由于抗拔锚杆桩施工工期短，效果好；因此，抗拔锚杆是既经济又能有效解决地下室结构整体抗浮的新方法，必将成为当今建筑设计中，解决高地下水位地区地下室结构抗浮问题的一个新趋势。本文以地下室结构抗拔锚杆的施工设计原理及工艺措施进行探讨。
关键词：抗拔锚杆桩；设计原理；工艺措施
一、抗拔锚杆桩的施工设计原理
抗拔锚杆的布置要求：应该考虑地下室底板的抗弯刚度，在水浮力作用下区格中板跨中变形最大，接近柱子部分板变形最小，基于这种受力机理，锚杆所承受上拔力的大小与板的变形相关，而不是与其从属面积绝对相关，应该通过锚杆的合理布置来使其受力尽量均匀，充分发挥每根锚杆的抗拔承载力。锚杆孔直径宜取3倍锚杆筋体直径，且不得小于1倍锚杆筋体直径加50mm.锚杆孔直径一般可取130、150、180、200mm，正常情况下采用150mm较为常见。锚杆筋体宜采用带肋钢筋，水泥砂浆强度等级不宜低于M30，细石混凝土强度等级不宜低于C30。对于永久性抗拔锚杆应考虑抗腐蚀要求，可以采用锌基涂镀（不应采用热浸锌）对钢筋表面进行防腐处理。锚杆筋体如必须接驳时，应采用机械连接，并满足同一连接区段接头率为25%。某小区工程，由8幢24层的住宅（剪力墙结构体系）和单层大地下室组成，住宅与单层大地下室连为整体，地下室的使用功能为停车库，柱网尺寸为8400x8400。该地下室设计抗浮水位黄海高程57.900，地下室顶板黄海高程56.900，地下室底板黄海高程52.900，顶板覆土厚度1m。场地主要土层自上而下为：3层-砾砂，地基承载力特征值250kPa；4-1层-全风化粉砂岩（仅局部分布，土层厚度0～0.5m），地基承载力特征值200kPa；4-2层-中等风化粉砂岩（为揭穿），地基承载力特征值1000kPa。基坑开挖后，地下室底板标高位于3层-砾砂，基底标高距离4-2层-中等风化粉砂岩约2m。高层主楼荷载大，天然地基承载力不满足要求，采用桩基础。单层大地下室竖向受力采用天然基础即能满足，但需考虑抗浮设计，采用325钢筋直径200锚杆抗拔，锚杆穿过土层锚入4-2层中等风化粉砂岩4m，单根锚杆抗拔承载力特征值255KN，锚杆钢筋锚入基础（底板）La。位于土层段的锚杆钢筋先要进行防锈处理，锚孔内灌注M30水泥砂浆，灌浆前应将锚杆孔清洗干净。锚杆加载量为510KN，抗拔试验数不得少于总锚杆的5%且不少于6根。锚杆抗拔试验参照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）附录M，合格后方可进行下一道工序。
无上部主楼的地下室部分采用柱下独立基础，地基基础设计等级为甲级。基础持力层为3层砾砂（局部4-1层全风化粉砂岩），地基承载力特征值200KPa。砼标号：垫层为C15，其余均为C30。基槽开挖后应注意排水及对基底土的保护，挖至设计标高应尽快做垫层。独立基础挖至设计标高后仍未见3层砾砂，则须继续挖深至3层，超挖部分在坑内用C15毛石砼垫平。地下室防水底板部分挖至设计标高即可，无需挖至持力层；防水底板底设置100厚C15素砼垫层；素砼垫层底设置150厚松散软垫层（或采用80厚聚苯板，容重不小18KN/m3）；基坑开挖完成后，须由业主、施工、勘察、监理、设计等相关单位共同验槽后方可进行下一步工程施工。地下室施工期间，地下水位须降低至地下室底板以下，直至地下室顶板板覆土完成方可停止降水。
二、抗拔锚杆桩的施工工艺措施
现场开挖至基底标高，做好垫层，施工现场无杂物堆积，根据地质勘察报告，摸清工程场区的地质水文情况，查明并清除施工区域的地下障碍物，以及钻孔、排水、排浆对邻近建筑物、管线、道路的影响。根据施工平面布置图，做好施工现场临时设施布置，修建施工便道及排水沟，铺设临时施工的水、电线路。施工顺序分别是测量定位、鉆机就位、钻进成孔一次清孔、下钢筯及注浆管、清孔、注浆、移机施工下一条桩。抗拔锚杆桩施工措施是钻孔前根据设计要求并用经纬仪测量定出孔位，作出明显孔号标记，以利随时复核检查。作业面场地应平整，钻机就位后应保持平稳，立轴应保持垂直，垂直度小于1%，孔位允许误差为±50mm。施工过程中由于震动较大，钻机会产生小的偏移，在施工过程中应随时检查钻机垂直度，发现有变化时应及时调整。场地土层多为粘性土，造浆能力较好，钻机成孔钻进时，一般采用泥浆护壁。为加快成孔速度，在钻孔至岩层时更换岩芯取样钻头一钻到底。钻孔完毕，用清水把孔底沉渣冲洗干净，直至孔口返出清水。为保证桩头质量，注浆时必须测量定位、钻机就位、钻进成孔一次清孔、清孔、注浆、下钢筋及注浆管、移机施工下一条桩待孔口溢出纯水泥浆液方能停止注浆。对这些孔应采用同时清洗孔，洗好孔后又同时注浆，直到各项参数满足设计要求。验收结果表明，该方法对相互串孔的抗拔桩的处理效果非常好，全部满足设计要求。泥浆运输和挖运土方时，不但要注意安全，而且要注意环境卫生，汽车运输不要超载，运出施工现场前要清洗，在运输过程中不漏不洒，做到安全生产，文明施工。效益分析与传统的抗拔锚桩相比，对锚杆施加预应力能使水泥搅拌桩、高强度水泥浆、钢绞线更好地共同作用，从而改善了抗拔锚桩的受力性能。采用在水泥搅拌桩预钻孔喷泥浆有利于锚孔与水泥搅拌桩保持同心，使锚杆施工质量得到了保证。本工法实用性强，社会效益好。为配合环保工作，改善城市环境，维护市容环境卫生，工地现场必须加强文明施工管理施工现场要道路畅通，场地平整，无大面积积水，场内设置连续，畅顺的排水系统。施工现场产生的泥浆或施工产生的废浆和渣土。如需外运必须采用封闭式运输工具运到指定的地点排放，严禁外泄污染城市道路和环境。现场建筑材料的堆放，要按照施工组织设计指定的区域范围分类堆放。散体材料要砌池筑围堆放，叠放高度不得超过1.6m。材料转运堆放要有专人管理、清扫、保持场内整洁。现场施工人员一律要佩戴工作胸卡和安全帽，遵守现场的各项规章制度非施工人员一律不准擅自进入施工现场。现场临时设施的设置，要按照“适用、整洁、安全、少占地”的原则。所有临时设施的门口都要挂上有关用途、管理制度的标牌，实行管理公开化，互相监督。落实门前三包环境保洁责任制，不得在非施工现场堆放材料、余泥、垃圾等。施工过程中应确保城市公共设施的安全，如在施工中造成下水道及其它地下管线堵塞或损坏的，应立即疏浚或修复，对工地周围的单位或居民财产造成损失的，应立即停工分析处理，并应承担相应责任。必须采取各种措施，限制和降低施工过程中的噪音，严格执行夜间施工的申报审批制度。工地周边必须保持清洁。
三、结语
近年来，在地下水丰富的地下工程中，为解决地下建筑物的抗浮问题，不断出现设计采用抗拔锚杆作为抗拉或抗拔构件的工程实例。在作为建筑物的抗拉或抗拔构件方面，尤其是预应力抗拔锚杆，目前国内相关设计与施工规范及验收标准尚未完善，尚需要在具体工程施工中，不断地总结和提高。
关键词：抗拔锚杆桩；设计原理；工艺措施
一、抗拔锚杆桩的施工设计原理
抗拔锚杆的布置要求：应该考虑地下室底板的抗弯刚度，在水浮力作用下区格中板跨中变形最大，接近柱子部分板变形最小，基于这种受力机理，锚杆所承受上拔力的大小与板的变形相关，而不是与其从属面积绝对相关，应该通过锚杆的合理布置来使其受力尽量均匀，充分发挥每根锚杆的抗拔承载力。锚杆孔直径宜取3倍锚杆筋体直径，且不得小于1倍锚杆筋体直径加50mm.锚杆孔直径一般可取130、150、180、200mm，正常情况下采用150mm较为常见。锚杆筋体宜采用带肋钢筋，水泥砂浆强度等级不宜低于M30，细石混凝土强度等级不宜低于C30。对于永久性抗拔锚杆应考虑抗腐蚀要求，可以采用锌基涂镀（不应采用热浸锌）对钢筋表面进行防腐处理。锚杆筋体如必须接驳时，应采用机械连接，并满足同一连接区段接头率为25%。某小区工程，由8幢24层的住宅（剪力墙结构体系）和单层大地下室组成，住宅与单层大地下室连为整体，地下室的使用功能为停车库，柱网尺寸为8400x8400。该地下室设计抗浮水位黄海高程57.900，地下室顶板黄海高程56.900，地下室底板黄海高程52.900，顶板覆土厚度1m。场地主要土层自上而下为：3层-砾砂，地基承载力特征值250kPa；4-1层-全风化粉砂岩（仅局部分布，土层厚度0～0.5m），地基承载力特征值200kPa；4-2层-中等风化粉砂岩（为揭穿），地基承载力特征值1000kPa。基坑开挖后，地下室底板标高位于3层-砾砂，基底标高距离4-2层-中等风化粉砂岩约2m。高层主楼荷载大，天然地基承载力不满足要求，采用桩基础。单层大地下室竖向受力采用天然基础即能满足，但需考虑抗浮设计，采用325钢筋直径200锚杆抗拔，锚杆穿过土层锚入4-2层中等风化粉砂岩4m，单根锚杆抗拔承载力特征值255KN，锚杆钢筋锚入基础（底板）La。位于土层段的锚杆钢筋先要进行防锈处理，锚孔内灌注M30水泥砂浆，灌浆前应将锚杆孔清洗干净。锚杆加载量为510KN，抗拔试验数不得少于总锚杆的5%且不少于6根。锚杆抗拔试验参照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）附录M，合格后方可进行下一道工序。
无上部主楼的地下室部分采用柱下独立基础，地基基础设计等级为甲级。基础持力层为3层砾砂（局部4-1层全风化粉砂岩），地基承载力特征值200KPa。砼标号：垫层为C15，其余均为C30。基槽开挖后应注意排水及对基底土的保护，挖至设计标高应尽快做垫层。独立基础挖至设计标高后仍未见3层砾砂，则须继续挖深至3层，超挖部分在坑内用C15毛石砼垫平。地下室防水底板部分挖至设计标高即可，无需挖至持力层；防水底板底设置100厚C15素砼垫层；素砼垫层底设置150厚松散软垫层（或采用80厚聚苯板，容重不小18KN/m3）；基坑开挖完成后，须由业主、施工、勘察、监理、设计等相关单位共同验槽后方可进行下一步工程施工。地下室施工期间，地下水位须降低至地下室底板以下，直至地下室顶板板覆土完成方可停止降水。
二、抗拔锚杆桩的施工工艺措施
现场开挖至基底标高，做好垫层，施工现场无杂物堆积，根据地质勘察报告，摸清工程场区的地质水文情况，查明并清除施工区域的地下障碍物，以及钻孔、排水、排浆对邻近建筑物、管线、道路的影响。根据施工平面布置图，做好施工现场临时设施布置，修建施工便道及排水沟，铺设临时施工的水、电线路。施工顺序分别是测量定位、鉆机就位、钻进成孔一次清孔、下钢筯及注浆管、清孔、注浆、移机施工下一条桩。抗拔锚杆桩施工措施是钻孔前根据设计要求并用经纬仪测量定出孔位，作出明显孔号标记，以利随时复核检查。作业面场地应平整，钻机就位后应保持平稳，立轴应保持垂直，垂直度小于1%，孔位允许误差为±50mm。施工过程中由于震动较大，钻机会产生小的偏移，在施工过程中应随时检查钻机垂直度，发现有变化时应及时调整。场地土层多为粘性土，造浆能力较好，钻机成孔钻进时，一般采用泥浆护壁。为加快成孔速度，在钻孔至岩层时更换岩芯取样钻头一钻到底。钻孔完毕，用清水把孔底沉渣冲洗干净，直至孔口返出清水。为保证桩头质量，注浆时必须测量定位、钻机就位、钻进成孔一次清孔、清孔、注浆、下钢筋及注浆管、移机施工下一条桩待孔口溢出纯水泥浆液方能停止注浆。对这些孔应采用同时清洗孔，洗好孔后又同时注浆，直到各项参数满足设计要求。验收结果表明，该方法对相互串孔的抗拔桩的处理效果非常好，全部满足设计要求。泥浆运输和挖运土方时，不但要注意安全，而且要注意环境卫生，汽车运输不要超载，运出施工现场前要清洗，在运输过程中不漏不洒，做到安全生产，文明施工。效益分析与传统的抗拔锚桩相比，对锚杆施加预应力能使水泥搅拌桩、高强度水泥浆、钢绞线更好地共同作用，从而改善了抗拔锚桩的受力性能。采用在水泥搅拌桩预钻孔喷泥浆有利于锚孔与水泥搅拌桩保持同心，使锚杆施工质量得到了保证。本工法实用性强，社会效益好。为配合环保工作，改善城市环境，维护市容环境卫生，工地现场必须加强文明施工管理施工现场要道路畅通，场地平整，无大面积积水，场内设置连续，畅顺的排水系统。施工现场产生的泥浆或施工产生的废浆和渣土。如需外运必须采用封闭式运输工具运到指定的地点排放，严禁外泄污染城市道路和环境。现场建筑材料的堆放，要按照施工组织设计指定的区域范围分类堆放。散体材料要砌池筑围堆放，叠放高度不得超过1.6m。材料转运堆放要有专人管理、清扫、保持场内整洁。现场施工人员一律要佩戴工作胸卡和安全帽，遵守现场的各项规章制度非施工人员一律不准擅自进入施工现场。现场临时设施的设置，要按照“适用、整洁、安全、少占地”的原则。所有临时设施的门口都要挂上有关用途、管理制度的标牌，实行管理公开化，互相监督。落实门前三包环境保洁责任制，不得在非施工现场堆放材料、余泥、垃圾等。施工过程中应确保城市公共设施的安全，如在施工中造成下水道及其它地下管线堵塞或损坏的，应立即疏浚或修复，对工地周围的单位或居民财产造成损失的，应立即停工分析处理，并应承担相应责任。必须采取各种措施，限制和降低施工过程中的噪音，严格执行夜间施工的申报审批制度。工地周边必须保持清洁。
三、结语
近年来，在地下水丰富的地下工程中，为解决地下建筑物的抗浮问题，不断出现设计采用抗拔锚杆作为抗拉或抗拔构件的工程实例。在作为建筑物的抗拉或抗拔构件方面，尤其是预应力抗拔锚杆，目前国内相关设计与施工规范及验收标准尚未完善，尚需要在具体工程施工中，不断地总结和提高。