地下结构抗浮设计中岩石锚杆的应用研究

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1、地下结构抗浮设计中岩石锚杆的应用研究第一章绪论1.1课题的研究背景随着城市化进程的发展，地下工程的建设更加普遍，比如地下广场、地下车库、地铁站、人防工程、地下水池等。在水浮力的作用下，这些工程在设计施工时都要考虑抗浮的相关问题。在很多地区，锚杆作为抗浮措施被采用。但是，现阶段由于相关的抗浮设计规范不够完善，很多设计以及施工人员对地下室的抗浮并没有引起相关的重视，因此导致了很多抗浮事故的发生，这些因为地下水浮力引起的事故轻则渗水，幵裂，重则造成上浮，带来许多的经济损失。归结起来抗浮设计中出现事故的主要原因有

2、三个个方面：第一个方面就是抗浮设防水位的取值不合理;抗浮水位取值不合理主要表现在：勘察不能很好的得到完整的地层情况、不同的地形情况下不能得出合理的抗浮设防水位。工程案例一位于广东省东莞市，结构剖面图如图1-1所示：A点出设明沟，抗浮设防水位取A点明渠处的水头高度。地下结构施工完成后出现开裂事故，底板出现大面积裂缝，地下柱出现压碎现象。经分析可知，强降雨作用下，地下工程较高一侧水流向低测渗透，由于需要克服沿程阻力，B处的水头要大于A处的水头，所以在底板下形成很大的上浮水压力，导致工程事故的出现。现场勘察时的

3、水位为1105m，由钻孔资料分析，现场地下水主要是大气降水、生活用水所形成的上层滞水和基岩裂隙水。地下水的水量并不是很丰富，地下水的水位标高是1103m。勘察报告提出：场地处于斜坡上，地下水比较容易排泄，地下水位变幅在Im左右，多年最_水位为1105.OOm。但是，在基坑开fe后由于地下承压水层的破坏，水位实际可达到ll()7.7m。然而，在地下室结构施工完成后，由于未及时回填，基坑变成了一个四周封闭的大坑，在强降雨的作用下，实际基坑的水位可以达到1111m，这与工程勘察时提出的1105m的设防水位相差甚

4、远。由于基底标尚尚于勘察水位，所以设计中未考虑抗浮在事后的抗浮验算中，水浮力远大于结构自重，上浮事故就因此发生了。1.2锚杆抗浮设计的研究现状1.2.1抗浮设防水位由于近些年来的抗浮工程事故频发，很多学者对于抗浮设防水位的取值进行了探究。黄志企、马金普、李丛蔚等15]通过对规范的讨论，指出在多层地下水的情况下，建筑物的抗浮设防水位应该是基础底板所处水层的最高水位。以北京市的地形地貌情况为例，给出了不同年代最高水位的对比。张欣海[6]分析了地下室抗浮设计水位的选取情况，结合了深圳市的情况，讨论了地下室处于不

5、同地层情况时抗浮水位的选取，同时讨论了不同地层条件下水位折减。建议按地层最不利的情况确定抗浮设防水位。凌育洪、凌宏华、刘挺[7]，采用对比分析的方法，分析了浮力荷载分类、抗浮水位、浮力计算、分项系数的选取、稳定性计算在中国和欧洲规范中的异同，指出水浮力分项系数在荷载规范不明确，国内欠缺对水位概率分布相关的规定，我国抗浮验算安全系数与欧洲相比偏小。张矿成，丘建金等[8]通过对国内大量文献和专著的分析，对抗浮设计水位的概念、取值以及水浮力计算进行了讨论，通过现场实测以及理论研究，提出了关于水位折减以及现场勘察

6、工作的一些建议。建议每个场地只取一个抗浮设防水位，砂层卵石层按静水压力计算，滲透系数小于0.5m/d的弱透水层应可以进行折减，但应结合现场孔隙水压和水压力实测曲线。张国4等[9]通过渗流的相关理论，推导出在不同地下水类型情况下坡地地下结构中水浮力计算公式，用室内的砂槽试验和剖面有限元的分析程序对上述的推导公式进行验证。.第二章抗浮设计水位取值和稳定性验算2.1抗浮水位取值抗浮设防水位指地下室抗浮评价所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水水位。然而，地下水是动态的流动的，因此想要准确的定出场地的抗浮

7、设防水位是十分困难的，己有的研究由经验法、实测法解析法、数值模拟_、室内试验[44]等构成，但是因为地下水位的复杂多变，很多研究离实际应用相差较大。本节根据已有规范的规定，结合已有的研究以及收集到的多起抗浮事故工程实例，采用经验总结的方法，对抗浮设防水位取值方法进行归纳讨论。规范要求，地下抗浮水位应该按下面的方法取用：有长期的现场观测数据时，抗浮水位可以取现场勘查的最高水位;没有长期现场监测资料，抗浮水位的选取应该结合勘查情况、现场地形地貌特点、地下水补给和排泄条件综合确定;考虑承压水和潜水的影响;可以选

8、用一个水文年度的最高水位作为施工期间的抗浮水位。另有规范[47]条文规定：地下水的设防水位应取建筑物设计使用年限内(包括施工期)可能产生的最高水位依据现在的工程地质勘查技术，场地水位高低是可以勘测出的，但是拥有长期观测的资料几乎没有。广东省地基基础规范对于抗浮设防水位取值历史最高水位，但是历史最高水位并不能准确给出，在地下水含承压水的条件下，如果地层被扰动，可能产生的水头远远高于勘察水位，所以场地抗浮设防水位要根据地形地貌特征