摘要：随着我国城镇化进程的加快，地下空间的综合开发也在不断发展。地下车库作为地下空间开发利用的一种常见形式，由于底板抗浮不足产生开裂而引起的结构安全事故时有发生，给人员生命财产安全带来了严重威胁。因此，本文针对大型地下车库抗浮设计方法展开了详细分析，结合工程实例对抗浮设计方案选择和抗浮锚杆设计问题进行了探讨，为今后类似工程的建设提供一定参考。
关键词：大型地下车库；抗浮锚杆；抗浮设计；
引言：在城市开发不断加快的过程中，可利用的地上空间越来越少，使得地下空间开发深度逐渐增加。建设大型地下车库，能够使地上停车空间有限的问题得到有效解决。但从实际情况来看，因对地下水浮力估计不足而造成地下车库出现抗浮问题还时有发生。因此，还应加强大型地下车库抗浮设计研究，以便使车库的使用功能和结构安全得到充分保证。
1大型地下车库的抗浮设计方法
在大型地下车库抗浮设计上，主要可以采用增重、增拉、降水方式解决抗浮问题。采用增重方法，需要根据结构承受水浮力大小展开分析，在结构自重与水浮力相差不大的情况下，通过延伸翼板、增加覆土或对基础底板进行增重等方式使结构整体重量增加[1]。但如果相差较大，增重将导致造价大幅度提高，因此通常不予采纳。采用增拉方法，可以通过设置抗拔锚杆或抗拔桩避免结构上浮。抗拔桩利用桩体自重和桩侧阻力提供抗浮力，大小与桩长、直径、类型等有关，多采用预制桩、灌注桩等[2]。由于桩径较大，需要增加底板厚度，在桩间距过大时才能抵抗产生的弯矩和剪力。在上部结构面积较大的情况下，受大开洞、中庭等结构的影响，基础底板将同时承载较大向下压力和向上水浮力，容易出现结构裂缝问题。合理进行抗浮锚杆布置，能够避免底板变形。但还应加强实际受力分析，才能合理进行锚杆布设，保证工程设计效果。完成降水设计，需要在结构基底和四周完成降水盲沟修建，使地下水得以汇集到集水井中，然后利用水泵排走，确保地下水位始终比警戒线低。但在大型建筑中，盲沟数量过多，将给日后使用管理带来不便。从总体上来看，不同抗浮设计方法拥有各自优缺点，具体还要结合工程实际情况进行合理选择。
2大型地下车库的抗浮设计实践
2.1工程概况
某地下车库项目面积为28000㎡，为两层全埋式结构，地上部分建筑面积达39000㎡，属于高层住宅楼。工程所处场地为丘岗地貌，总体北高南低，标高在17-21m之间，高差在4.6m左右。从地质条件上来看，从上至下分布有粉质黏土、残积土、强风化岩，标高分别为4.3-21.2、3.7-16.8、2.6-15.6m,最底部中等风化岩拥有完整岩体，单轴抗压强度能够达到2.1MPa，质量等级为V级。
2.2设计方案
按照工程总体设计，上部主体结构基底荷载平均能够达到218kPa，持力层建设在强风化岩层，承载力在170-300kPa范围内，不存在抗浮问题，可以采用筏板基础，与车库基础间进行后浇带设置。车库区段地下结构较深，存在地下水位高的问题，因此需要加强抗浮设计。考虑到工程为地下室结构，建筑结构面积较大，自重与水浮力存在一定差距。
而岩层较浅，难以通过预制桩施工增加拉力。因此在制定抗浮设计方案时，还要在钻孔灌注桩和抗浮锚杆间进行选择。采用灌注桩方案，单柱抗浮反力需要达到1170-1700kN，应采用孔径600mm、长12-15m桩，承载力能够达到600kN，布置2-3根能够满足单柱抗浮要求。采用抗浮锚杆，需要在中风化岩层进行锚杆埋设，采用的锚杆长在12-16m之间，单根承载力能够达到580kN，需要在每跨位置布置2-3根。按照5.4×6.6m标准跨柱网对方案综合造价进行分析，可以发现采用抗拔桩需要在柱底承台位置进行布置，将造成筏板厚度和配筋增加。而采用抗浮锚杆方案可以在底板底进行锚杆灵活布置，相比较而言约能减少16.3%的造价。利用锚杆代替抗拔桩，无需额外设置承台，同时能够使筏板峰值弯矩得到降低，有效预防底板裂缝的产生，因此经过分析对比和现场论证后，决定采用抗浮锚杆解决抗浮问题。
2.3锚杆设计
工程埋深较大，在抗浮结构设计上还应使锚杆抗浮承载力得到适当提升。结合实际条件，可以利用高压旋喷扩孔技术对锚杆端头进行处理，使结构得到适当扩大。从结构上来看，抗浮锚杆由锚杆和锚固体构成，其中锚固体由砂浆制成，能够与岩土层形成结合力，共同提供抗浮力。在实际进行锚杆设计时，还应认识到承载力主要由扩大的锚固段和前端土体提供。在车库底板、岩层存在较大距离差距时，与锚固基岩顶面间的距离在5-14m之间，因此锚杆长度还应控制在7-16m范围。为保证工程建设安全，还应结合底板水头标高展开分析，在最不利条件下进行锚杆尺寸选取。具体来讲，就是将自由锚固端长设定为5m，直径为180mm，端头位置长2m，直径为500mm。按照该尺寸，单根锚杆极限抗拔力能够达到1185kN，特征值为592kN，能够满足设计要求。实际采用预应力混凝土螺纹钢棒，锚杆直径达到36mm，截面积为1018mm2。锚杆端头锚固段拥有混凝土保护层，无需考虑防腐问题，因此还应做好自由段防腐处理，保证钢棒与锚杆交接位置能够得到较好处理。在细节设计上，可以采用厚280μm的防腐涂层，沿着钢板涂抹至基础内部，比底面高5cm。在基础底面5-10cm，需要完成遇水膨胀止水胶条，使钢筋受拉锚固性能得到降低，并使涂层高度得到有效控制，以免结构受到腐蚀。
2.4设计效果
按照设计思路，工程需要完成930根锚杆布置。为确定抗浮承载力能否达到要求，还要按照锚杆总数5%进行检测，对50根锚杆施工质量进行检验。在锚杆锚固体达到设计强度后，需要开展现场拉拔试验，要求锚杆拉拔力达到轴向拉力设计值1.5倍。从检验结果来看，在加载到最大荷载过程中，无锚杆出现结构破坏情况。在荷载逐渐减小至0.1倍设计值时，锚杆出现大幅度回弹现象，回弹率能够达到75%以上，端头位移增量稳定，无突变情况。根据检验结果可知，锚杆锚体承载力能够达到抗浮设计要求。
结论：综上所述，在大型地下车库建设过程中，由于周围地下环境的复杂性，使得抗浮设计需要综合考虑各项因素。实际工程中应结合建设场地的地质条件，合理进行抗浮方案选择，以便使抗浮设计效果得到保证。利用抗浮锚杆处理地下车库抗浮问题时，应对锚杆进行受力机理分析，判断锚杆承载力和变形是否合理，并进行抗浮锚杆设计和锚固连接处理，确保抗浮锚杆的抗浮效果。
参考文献：
[1]时小兵,寇卫卫.超高水位大跨距地下车库抗浮设计、施工技术研究[J].中国标准化,2019(24):12-13.
[2]吴勇军,章因.某大型地下车库扩大头锚杆抗浮设计与研究[J].城市住宅,2019,26(11):164-165+168.