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摘要：文章针对地下室部分抗浮设计，从整体、局部抗浮计算入手，论证利用支护桩作为永久抗浮构件取代锚杆抗浮，并从工期和施工便利性方面选择最优的节点设计，取得满意的效果，可以为相关类似工程提供借鉴
关键词：抗浮设计；抗浮桩；支护桩；锚杆；地下室
本工程为集办公、住宿、商业为一体的公寓楼项目，建设场地位于广州市白云区东沙开发区，西邻机场高速公路，北邻黄石东路。地块大致呈“矩”形，总用地面积约为9528m2，规划地块整体拟建设地上13层，地下2层框架剪力墙结构，总建筑面积约5.8万m2，其中地下室1.2万m2，上部4.6万 m2，建筑地下室底板板顶标高-8.40m，建筑物对地基承载力要求高，对地基变形控制要求严格。
根据地勘勘查，本次勘察揭露的地层自上而下按成因类型大致分为：
1.人工填土层（Q4ml）：灰色-灰褐色，夹灰红色，稍密，稍湿～饱和，主要由砼块、板砖、砂、黏性土等组成。该层分布连续，各钻孔均揭示该层，厚度0.60～5.70m，平均厚度为2.29 m
2.坡积层（Qdl）粉质黏土：褐红色-灰黄色-棕红色，花斑状结构，可塑，局部硬塑状，主要由粉、黏粒及少量砂粒组成，夹少量原岩硬块，土质粗糙，韧性及干强度中等。该层分布较连续，厚度0.50～4.10m，平均厚度为2.01m，层顶埋深0.60～5.70m，地基承载特征值180Kpa
3. 残积层（Qel）粉质黏土：灰白色-灰黄色，可塑，局部硬塑状，由原岩风化残积而成，残留有原岩结构，主要由粉、黏粒及少量砂粒组成，土质较均匀，韧性中等，干强度高。厚度0.70～10.70m，平均厚度为4.98m，层顶埋深1.00～9.80m，地基承载特征值200Kpa
4.基岩（P2lb）褐灰色-灰色，局部灰黑色，岩石风化作用剧烈，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，浸水易软化。该层分布连续，各钻孔均揭示该层，揭露厚度0.50～8.70m，层顶埋深2.80～30.70m，地基承载特征值300Kpa
本工程负一、二层平面面积约6000平方，上部塔楼单层平面面积约3600平方，塔楼四周均有扩大范围的纯地下室部分。根据地勘分析地下底板基本处于地勘第3层粉质黏土和第4层风化基岩层，通过上部结构计算和分析，考虑地基承载力深度修正，修正地基承载力可达280Kpa，采用天然地基满足承载力设计要求，故最终采用平板式筏板基础。其中主楼部分筏板厚度取1000mm（局部加柱墩），主楼范围外的纯地下室部位筏板取700mm，因主楼为13层，其中2层地下室结构，考虑挖土约10米深，其对地基产生的附加应力较小，经计算，主楼部分和纯地下室部分差异沉降较小，满足设计规范。
本工程地下水位较高，根据地勘抗浮水位取室外地面-0.5米，地下底板抗浮水浮力取89 Kpa，因此地下室结构必须进行整体抗浮和局部抗浮设计，根据结构模型计算分析，故本工程整体自重大于总浮力，纯地下室端部与主楼距离较大，纯地下室部位的局部抗浮不足，但主楼范围内本身区域自重大于抗浮力，故问题的关键是纯地下室部位如何满足抗浮，且当纯地下室区域的抗浮满足的同时整个地下室的抗浮都可以满足。
抗浮设计采用两个方案比选：
一、纯地下室部分采用抗浮锚杆对裙房层及纯地下室部分进行抗浮设计。抗浮锚杆平面布置如下图：
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设计本工程的锚杆为永久性抗拔锚杆，单根锚杆的承载力特征值为270KN，
锚杆的总数为350根，锚杆长度约18米，锚杆验收试验最大试验荷载为540KN，验收锚杆的数量不少于18根（具体位置现场定）。采用抗浮锚杆的主要矛盾是甲方的工期要求紧且需要费用尽量低，因为抗浮锚杆施工及检测时间较长，将影响整个工程的工期进度。
二、采用支护的支护桩兼做永久抗拔桩方案，考虑取消抗浮锚杆的解决方案。无非两种方式，一是抬高地下室，减轻浮力，另一种是加覆重。这两种方式在本工程都无法实现，难以完全解决取消锚杆的问题。考虑到本工程沿着基坑周边一圈均设置了灌注桩作为支护桩，故拟考虑采用支护的支护桩兼做永久抗拔桩。也就是结构抗浮设计采用结构自重、覆土重、基坑支护桩兼作抗浮桩三项措施作为本工程的抗浮措施。但考虑到支护桩本身作为施工阶段的临时构件使用，现在用来作为永久性抗拔桩使用，故在设计过程中沟通建设方对支护桩和冠梁等做混凝土抽芯做强度和完整性相关检测工作，经检测桩长、完整性、混凝土强度均满足设计要求。
根据支护设计图纸，支护桩采用旋挖桩灌注桩，桩径0.8米，桩距1.2米桩混凝土等级C30.采用三级钢。桩顶冠梁高800mm，梁宽800mm.示意如下：
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根据计算，每跟支护桩可以提供抗拔力565KN，为安全计，设计取每根支护桩单桩抗拔承载力取为400KN，按规范要求单桩的抗拔极限承载力定为800KN，上拔试验桩数不小于本图示出的桩数的1%，且不小于3根。实际抗拔试验时要求抗拔1000 KN，最终试验每根桩极限抗拔力均可以到1000KN，因此取400KN作为特征值是有足够安全余地的。本工程利用四周122根支护桩兼做抗拔桩使用。
支护桩抗浮经计算和试验满足设计承载力，之后的重点及难点在于地下室与支护桩的如何连接和纯地下室处局部板的局部抗浮问题。连接节点方案也有如下两种如下：
连接方案一：
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此种连接方式为在地下外墙顶部位置悬挑梁，此梁从两相邻两支护桩间穿过，悬臂梁顶标高同冠梁底标高，此悬臂梁一端和地下室外墙一起现浇，另一段置于冠梁底下，每1.2设置一根。此方法的原理为当地下室有向上浮的力，靠冠梁压住悬臂梁，冠梁的力传递到支护桩。此梁完全按悬臂梁设计受弯和受剪计算。此种连接方式的优点在于完全利用现成的支护体系，取消锚杆，既节省锚杆施工和验收的工期影响，又可节省采用锚杆的工程费用。缺点在于施工比较困难。因为两桩净距只有400mm，连续梁宽就350mm，并且桩间做了混凝土喷锚，需要先打掉喷锚部分。
连接方案二：
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这种连接方式为先凿掉支护系统中顶部冠梁中混凝土，留出钢筋，支护桩的钢筋按要求伸入冠梁里面。然后做成一块整体的悬臂板和外墙以及冠梁一起浇注成一个整体，当底下室有向上浮的力，靠冠梁和连接板整体压住。连接板按悬臂板设计。此种连接方式的优点在于连接节点施工方便，结构整体性强。缺点是施工过程中需要先砸掉原支护冠梁，然后再整体浇注。通过与建设和施工方密切沟通，从整体可靠性和施工方便性考虑，采用第二种连接方式相对第一种连接方案优点更加突出。确定连接方式后，对纯地下室部位的底板按主楼和支护桩处分别作为两段支座，按倒置的无梁板通过有限元方式计算裙房和纯地下室的筏板，对跨度较大处加厚筏板均为1000mm厚，确保底板满足水浮力的作用。
总结：
综上所述的技术报告均针对实际工程，实际应用中做出的尝试、创新。应该说，从工程施工的速度，工程的质量，均有相当的优化。本工程已经施工完成并运行了几年，经历了极端天气和地下水丰水期的考验，经检测抗浮桩未有明显的往上抬起的位移，说明本措施完全有效。