抗浮錨桿設計實踐問題思考

□ 鐘世曉

1 引言

曾經在做抗浮錨桿設計的工程實踐中，由于沒有專門規范作為依據，設計師大多參照有錨桿內容的《建筑邊坡工程技術規范》《建筑基坑支護技術規程》《巖土錨桿（索）技術規程》等，但這些規范各自的系數、參數取值、安全度不盡相同，各成體系。而《建筑地基基礎設計規范》的土層錨桿專用于支護結構，且巖石錨桿基礎的錨桿設計內容比較簡單，完全不適用于抗浮錨桿。直到《全國民用建筑工程設計技術措施：結構（地基與基礎）》（2009年版）和《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》（GB 50086—2015）的實施，技術標準中才有專門針對抗浮錨桿的內容。但前者沒有專門的檢測內容，試驗方法要求參照《建筑地基基礎設計規范》和《高層建筑巖土工程勘察標準》的相關內容；后者的關注重點在預應力錨桿，并不全面。

雖然2017年發布的廣東地方標準《建筑工程抗浮設計規程》（DBJ/ T 15—125—2017）有錨桿設計內容，但也缺試驗內容。因此2020年實施的《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）有全面且成體系的抗浮錨桿內容，值得認真研讀。由于該標準已經實施1年，大家仍在摸索應用，因此筆者就工程實踐中遇到的一些抗浮錨桿設計問題以及對該技術標準的一些條文存在疑惑，借此分享給同行業者，以作探討。

2 防水構造參考

關于錨桿防水，多數的規范沒有提及，而邊坡基坑支護類的錨桿也不需要防水，加上以前的設計圖或沒有或簡單，因此措施是否合理、充分，沒有評判標準。自從《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》（GB 50086—2015）實施起，規范中開始簡單要求采用滲透結晶型防水材料對錨桿節點進行處理，并在底板錨入段的錨桿桿體上設置不少于2道遇水膨脹橡膠[1]。在《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）則列出預應力錨桿須設置3道措施，非預應力錨桿須設置2道措施，依據防水等級選做幾道措施[2]，但是該標準仍沒有提供參考的做法大樣，僅有《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）提供了樁與承臺連接的防水構造，對于標準要求的一些措施具體怎么做，能不能實施，各人理解千差萬別。

當錨桿為多根鋼筋時，如采用止水鋼板，數根鋼筋從鋼板中心穿過，環繞數根鋼筋的鋼板缺口使增加滲水路徑的目的失去意義。即使錨桿只是單根鋼筋，止水鋼板嵌套含在鋼筋上的施工操作復雜，不適宜現場作業。因此只有在鋼筋上繞套遇水膨脹橡膠才具備可實施性。但是對于預應力錨桿，遇水膨脹橡膠要放在哪里，是錨具周邊，還是鋼絞線的外保護套管壁？這些都是施工中需要解決的問題。

若要將底板下的防水層做在墊層面上，在建筑施工中的一般做法是：一級防水等級采用防水卷材和防水涂料，二級防水等級采用防水卷材。尤其在《地下工程防水技術規范》（GB 50108—2008）的條文說明中，明確指出“二級及以上防水工程中單獨采用水泥基滲透結晶型防水涂料防水要慎重對待”“防水砂漿不能單獨用于防水等級為一至二級的地下工程的主體防水”[3]。但建筑施工中認為涂料厚度無法保證，全憑施工良心。雖然按規范還有列出其他防水措施可搭配采用，但出于各種原因，建筑師和業主不做考慮。因此在錨桿與底板交接處，由于防水卷材無法閉合，使用水泥基滲透結晶型防水涂料進行處理，其實并不符合《地下工程防水技術規范》（GB 50108—2008）的要求。

對于防水卷材在錨桿處留出的缺口，可以參照《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）建議的樁與承臺連接的防水構造[4]，沿錨桿注漿體周邊用遇水膨脹橡膠條和聚硫嵌縫膏處理[5]，但是因其構造繁復，相比樁頭有更多的節點需要處理，必為施工方抵觸而不會落實。根據筆者多年樁基施工現場經驗，即使圖紙照搬規范樁頭防水大樣構造，施工方也未按圖施工。

在實際工程中，時常出現在錨桿處形成滲水點的情況，但卻因《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）只提要求，既不如《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）給出建議的構造大樣，且又與《地下工程防水技術規范》（GB 50108—2008）的要求相悖，而使設計師左右為難，無法畫出同時滿足兩本規范要求的構造大樣。

3 分項系數使用

按地基基礎設計的理念，基底尺寸（樁長、樁徑）由上部荷載標準值對應地基承載力特征值確定，構件尺寸（基礎高度、底板厚度）和配筋才按基本組合計算。

而《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）中3.0.9-2要求，“計算抗浮結構及構件內力，確定構件長度和直徑、地下結構底板厚度和配筋及驗算材料強度時，作用效應應按承載力極限狀態下作用的基本組合，相應的分項系數為1.35”[2]。對于錨桿錨固體和抗浮樁的構件長度和直徑用分項系數1.35的基本組合，明顯不同于地基基礎設計的理念。

對于上層滯水、非承壓水，在水頭乘分項系數1.35后，計算結果高出地坪是否合理？例如按《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）的5.3.4-1、2確定的抗浮水位，已經是室外地坪高程或室外地坪下的0.5m，因此兩層地下室9m水頭的1.35倍已然高出室外地坪3m。若按分項系數1.35計算配筋符合基礎設計的原有理念，雖有利于控制裂縫，但用來計算抗浮樁、錨桿的直徑和長度，實際操作并不合理，尤其以上所列舉的情況，乘分項系數1.35的方式計算水頭會遠超出實際可能發生的情況。

廣西地方標準《廣西建筑地基基礎設計規范》（DBJ 45/003—2015）的8.8.7對非承壓的水頭乘分項系數1.35后高出室外地坪時，調整分項系數，使承載力計算采用的設計水頭齊平室外地坪[6]。從這點看，該項地方標準的細化規定要比行業標準粗糙地“一刀切”的要求更合理。

4 術語、用詞和符號

《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）里有不少術語找不到具體定義，或用詞不夠明確，術語符號引用也難以理解，例如：

附錄E.2.10，預應力錨桿基本試驗的最大加載值不應小于預估破壞荷載的1.2倍[2]，其中“預估破壞荷載”沒有給出具體解釋，那么設計者只能按非預應力錨桿基本試驗的最大加載值不小于設計抗拔承載力特征值2倍來實施。

附錄H.1.4，使用期抗浮錨桿的最大試驗荷載不宜超過抗浮錨桿軸向拉力設計值的1.5倍[2]，“拉力設計值”也沒明確給出定義，只能猜測是分項系數乘以拉力特征值，即：1.5×γt×Nak=1.5×1.35Nak=2.025Nak，作為最大加載值，也算是與主流規范要求的2倍特征值相吻合。需注意，特征值應該是考慮重要性系數γo后的取值。

但值得注意的是，《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）附錄H抗浮錨桿驗收試驗，其最大加載值是“不宜超過”上述設定值，附錄J抗浮樁驗收試驗的最大荷載“不宜大于”單樁豎向抗拔承載力特征值2倍，這與其他規范的要求有所不同。例如：《全國民用建筑工程設計技術措施：結構（地基與基礎）》（2009年版）11.1.3，抗浮樁和錨桿的驗收試驗最大加載量“應不小于”承載力特征值的2倍[7]。對比之下，《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）的要求比較令人費解，其附錄J.4.4明確寫了抗拔承載力特征值取極限荷載值除以2的值，如果驗收試驗時，加載值不等于設計要求的特征值2倍，而是小于2倍，一樣滿足規范的驗收要求條文，但是驗收檢測出來的極限荷載值除以2后，必然小于設計要求的特征值，這樣的驗收檢測毫無意義。

《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）第4頁，符號Nwk定義為“浮力標準值總和”；第10頁抗浮穩定性驗算公式中，符號Nw,k定義為“浮力設計值”。雖然按照3.0.9-1規定，抗浮穩定性驗算時，分項系數取1.0，可以推斷Nw,k=Nwk。但是按習慣，符號后綴k一般都是指標準值，統一定義的符號Nwk在標準中未見使用，因而在抗浮穩定驗算公式中，要么直接采用標準值Nwk，要么采用浮力設計值定義Nw=γt×Nwk=1.0×Nwk，與驗算公式分子的用詞對應。

《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）附錄H.1.4要求抗浮錨桿驗收試驗的最大加載不宜超過錨桿桿體承載力標準值的0.9倍[2]，按《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）的要求，鋼筋有屈服強度標準值fyk、fpyk和極限強度標準值fstk、fptk[8]，而對于鋼絞線，包括《無粘結預應力鋼絞線》（JG/T 161—2016）和《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）則只有極限強度標準值fptk[9-10]。雖然按慣例，標準值一般按屈服強度標準值取值，當無屈服強度標準值的，按極限強度標準值取值，但事有例外，《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）的表E.0.2-1就給出了鋼絞線屈服強度標準值（需注意，其個別極限強度標準值與其他規范有細微出入）[11]。

相比之下，其他規范用詞則更具體、精準。例如，《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011），對土層錨桿要求試驗加載不超過桿體承載力標準值0.9倍(0.9×fyk×As)，而在驗收試驗時，考慮到試驗后錨桿還要繼續使用，其最大加載值降低為0.85fy×As[5]；《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》（GB 50086—2015） 對預應力錨桿的最大試驗荷載，取桿體極限抗拉強度標準值fptk的75%或屈服強度標準值fpyk的85%中的較小值[1]，以上用詞較為準確、不含糊。

5 構造措施和要求

作為最新編撰出版的技術標準，《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）沒能完全吸收已有規范的精華，有些構造措施和要求還不夠完備，甚至有些內容相互矛盾，例如：

（1）該標準對抗浮錨桿的試驗前提，只要求注漿體灌漿強度達到設計強度的90%。實際上，抗浮樁、抗浮錨桿施工期間對土體是有擾動的，在澆搗混凝土、注漿后到開始試驗，應該留出土體恢復的休止時間。可參照《高層建筑巖土工程勘察標準》（JGJ/T 72—2017）附錄G.0.4，對于砂土和粉土不應少于10d，對于非飽和黏性土不應少于15d，對于飽和黏性土不應少于28d，對于泥漿護壁灌注樁宜適當延長休止時間[12]。

（2）該標準對抗浮錨桿的桿體僅簡單要求應設有居中裝置，其他規范則會提出具體要求。例如，《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）要求土層錨桿的桿體居中隔離架間距1m～2m[5]；《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范》（GB 50086—2015）要求低預應力或非預應力錨桿的桿體居中隔離架間距應不大于2m[1]；《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）要求隔離架間距1m～3m[11]；《建筑工程抗浮設計規程》（DBJ/ T 15—125—2017）要求對中支架間隔1m～3m，土層取小值，巖層取大值[13]。

（3）該標準提出很多檢測和監測要求，但沒有具體做法，實際操作困難，或現有檢測手段不具備普適性。例如：抗浮錨桿的檢查方法要求無損檢測桿體長度和注漿飽滿度，但在工程實踐中，各檢測單位都沒有相應的檢測設備。雖然《錨桿錨固質量無損檢測技術規程》（JGJ/T 182—2009）早已發布，但各涉及錨桿的規范均未要求采用無損檢測桿體長度和注漿飽滿度，設計文件自然不會提及該檢測要求，因而檢測單位也不會就此開展這方面的業務。而且《錨桿錨固質量無損檢測技術規程》（JGJ/T 182—2009）在1.0.2和5.1.1都明確指出適用于全長粘結錨桿錨固質量的無損檢測[14]，除此之外的預應力錨桿、擴大段（端）錨桿、囊式錨桿均沒有無損檢測手段。

（4）該標準在6.5.5-4要求基底不得設置透水性較強材料的墊層，這與7.4章節排水限壓法和泄水降壓法中用滿鋪一定厚度的沙礫石層形成的濾水層相矛盾。還與其他規范要求相悖，如采用地基處理CFG樁必須鋪設砂褥墊層，在巖溶地區常遇到多層建筑基礎可以土層為持力層，開挖基底為半土半巖的情況，若要完全把土清除，則因土層太深、操作空間狹小而難以實施，也無必要。為緩沖變形避免基底應力集中，多采用砂褥墊層處理。《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3—2010）的12.3.2也要求在嵌入硬質巖石的基礎周邊及地面設置砂質褥墊層[15]。

（5）雖然抗浮結構構件屬于地基基礎構件，但抗浮設計考慮的水文地質條件與承受上部結構的基礎設計考慮的工程地質條件并不完全等同，且側重點不同，失效危害也不等同。若按《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）的3.0.1要求：建筑抗浮工程設計等級不低于基礎設計等級，相當于把上述問題強行等同，那么在工程實踐中就會出現與經多年踐行并證明合理有效做法相矛盾的地方。

例如：廣西常見的巖溶發育地區，上覆土為紅黏土，屬于膨脹土，相應地基基礎設計等級不低于乙級，由于地下室基底已到石灰巖，因此抗浮采用全長粘結錨桿，該方式經濟實用、施工便捷，根據多年工程實踐證明其安全有效，也符合《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）的7.5.1的適用條件。如果僅是控制裂縫不大于0.2mm，無非是加大桿體鋼筋面積，但是《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）的7.5.8要求抗浮設計等級為乙級（同基礎設計等級）的工程，錨固漿體中拉應力不應大于其軸心受拉強度，相當于否定全長粘結錨桿只能用壓力型預應力錨桿，且會產生底板要加厚加強、錨桿要加長且需留夠自由段長度、施工工藝和節點構造復雜、工期拉長、費用增加等問題。

6 結語

很多已有規范、標準多次再版后，仍會調整修改補充勘誤，在應用實踐中完善，直至再次更新版本。《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）作為全新的技術標準，也需要工程師們在工程應用實踐中多研究、多思考。