地下结构抗浮

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2、华大学．北京L00084；2矿业大学，北京100083)TLjq＼提要：本文讨论了地下结构抗浮的若干关键问题，如破坏彤态、锚固类型、锚固段长度、防腐蚀等；探讨了锚杆(索)、抗拔桩抗浮的设计计算方法，绐出了计算公式；最后针对广州地铁一号线东山口车站及首都机场停车楼两个工程实傍做了抗浮分析．1总论世一一竺一竺——卜鳓对一些容积大靠自重不足以抵抗浮力的地下结构如地下水池、地铁车站、船坞等都存在抗浮问题。分析试验研究认为无论是砂质土还是粘性土形成浮力的结构底部向上的水压等于地下水位的静水头，不应折减l】。而且指出一般高层建筑的地下室在施工阶段如果土体出现泥浆状态，其即时浮力要按一

3、种近似等于饱和容重的混台液体来估算浮力，比通常的水浮力要大许多。抗浮的基本思图1结构抗浮路除了压重、盲沟排水等措施之外就是采用抗拔桩或锚杆(索)将结构锚固在稳定地层上，见图1。一般地下结构大都不用桩来抗浮，因为在结构上不尽合理，除非该桩同时用来承受压力和拉力，比如船坞的桩基当坞内放空时在浮力作用下受拉，当坞内充水或有船只时则受压，前者需要桩来抗拔，后者则需桩来承压。锚杆和锚索有施加预应力与不施加预应力之别。从计算方法的角度来看差别不大，最大的差别是杆索强度及截面的差别，对施加预应力者只需附加考虑预应力的效果就是了。故本文讨论时常常不加区别。本文除特别指明者外，所用符号的物

4、理意义均列于表1。表5基本符号符号物理意义符号物理意义r，锚杆(索)极限锚固力，抗拔桩极限摩阻力，kN岩层有效内摩擦角D锚固段钻孔直径，nl。±一锚固系数，见表l1上锚固段或摩阻段长度。mDlB型尾部扩孔直径。即有效直径Irri，见表1Of．岩体与注浆界面粘结抗剪强度kF'a，见表6．7￡锚固段不排永抗剪强度平均值，kPar-锚杆(索)设计锚固力kNd锚杆(索)直径，m安全系数见表8锚杆(索1根数系数，见表9f‘握裹力，kPal锚杆(索)材料的断裂强度kPaL-粘结长度，111．锚杆f索1间距，r／1岩体或土的容重，kN／m~p材料屈服强度，kPa水的比重kN／m崔京浩、

5、男．1934年出生．清华大学士丰系教授，工程力学》主端‘工程力学》增刊1999年-063-1．1破坏形态锚杆(索)不外乎以下的几种破坏形态：①锚杆(索)断裂：②沿锚杆(索)体与注浆体界面破坏：③沿注浆体与地层界面的破环：④埋入稳定地层深度不够使地层呈锥体拔出，见图2：⑤锚固段注浆体被地压等原因压碎丧失锚固能力：⑥群锚失效。锚杆(索)锚固力的大小．除了锚杆(索)体及钻孔等因素之外，更取决于地层受锚杆(索)拉力时所能提供的抗力，这种抗力只有在大于锚杆(索)锚固力时才能保证稳定。就是在良好的地层中如果埋置深度不够也会出现如图2和图3所示的破坏，在均质材料中倒锥形的锥顶角呈90。

6、，非均质材料这个角可降至60。。如果锚杆(索)设置不考虑地层产状因素有可能会出现如图4所示的破坏。／弋一lI／糍黜篇一—(垒牯结锚杆m下部牯结上部牯结锚扦图2岩石拔出的范围和状态图3锥体的几何尺寸建(a)(b)(c)图4不同产状的岩石锚杆拔出的破坏形态1．2锚固类型为了增加锚固力，在锚固段的尾部常采取扩大头的办法如图5fB1所示l，如果机械设备允许，这种型式的优越性是显而易见的。但由于造价低廉和施工简单的原因我国仍然是以图5(A)型为主。仅就锚杆而论，分全粘结型和端头锚固型两种，前者是一种不能对围岩施加预应力的被动型锚固，要依靠地层变形为代价来发挥作用的，仅用于变形量较小

7、的岩土地层，且锚杆长度不大，后者如图5所示，是可以施加预应力的。端头锚固型，我国加固围岩松动圈常用楔缝式、胀壳式等A型B型以机械锚固作用为主和快硬水泥卷、树脂卷等以粘结作用为主图5锚固类型示意图·064·CT程力学》增刊1999年的两种端头锚固。其锚固段都不长，约在300-500rrtrn之间。且钻孔直径不能过大，否则楔缝式和胀壳式的尾部不能提供足够的摩阻力甚至锚不住。在水工结构或加固边坡等大型锚固工程．其锚同段就不仅是300~500mm，(详见1．4)，且多采用预应力锚索。13群锚锚杆(索)群一根受到张拉或处于工作状态时．相