抗浮錨桿設(shè)計實(shí)踐問題思考

□ 鐘世曉

1 引言

曾經(jīng)在做抗浮錨桿設(shè)計的工程實(shí)踐中，由于沒有專門規(guī)范作為依據(jù)，設(shè)計師大多參照有錨桿內(nèi)容的《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》等，但這些規(guī)范各自的系數(shù)、參數(shù)取值、安全度不盡相同，各成體系。而《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的土層錨桿專用于支護(hù)結(jié)構(gòu)，且?guī)r石錨桿基礎(chǔ)的錨桿設(shè)計內(nèi)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(shè)計技術(shù)措施：結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）》（2009年版）和《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015）的實(shí)施，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中才有專門針對抗浮錨桿的內(nèi)容。但前者沒有專門的檢測內(nèi)容，試驗方法要求參照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》和《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)內(nèi)容；后者的關(guān)注重點(diǎn)在預(yù)應(yīng)力錨桿，并不全面。

雖然2017年發(fā)布的廣東地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗浮設(shè)計規(guī)程》（DBJ/ T 15—125—2017）有錨桿設(shè)計內(nèi)容，但也缺試驗內(nèi)容。因此2020年實(shí)施的《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）有全面且成體系的抗浮錨桿內(nèi)容，值得認(rèn)真研讀。由于該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)施1年，大家仍在摸索應(yīng)用，因此筆者就工程實(shí)踐中遇到的一些抗浮錨桿設(shè)計問題以及對該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一些條文存在疑惑，借此分享給同行業(yè)者，以作探討。

2 防水構(gòu)造參考

關(guān)于錨桿防水，多數(shù)的規(guī)范沒有提及，而邊坡基坑支護(hù)類的錨桿也不需要防水，加上以前的設(shè)計圖或沒有或簡單，因此措施是否合理、充分，沒有評判標(biāo)準(zhǔn)。自從《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015）實(shí)施起，規(guī)范中開始簡單要求采用滲透結(jié)晶型防水材料對錨桿節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，并在底板錨入段的錨桿桿體上設(shè)置不少于2道遇水膨脹橡膠[1]。在《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）則列出預(yù)應(yīng)力錨桿須設(shè)置3道措施，非預(yù)應(yīng)力錨桿須設(shè)置2道措施，依據(jù)防水等級選做幾道措施[2]，但是該標(biāo)準(zhǔn)仍沒有提供參考的做法大樣，僅有《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）提供了樁與承臺連接的防水構(gòu)造，對于標(biāo)準(zhǔn)要求的一些措施具體怎么做，能不能實(shí)施，各人理解千差萬別。

當(dāng)錨桿為多根鋼筋時，如采用止水鋼板，數(shù)根鋼筋從鋼板中心穿過，環(huán)繞數(shù)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(fù)雜，不適宜現(xiàn)場作業(yè)。因此只有在鋼筋上繞套遇水膨脹橡膠才具備可實(shí)施性。但是對于預(yù)應(yīng)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(hù)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(shù)規(guī)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(dú)采用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料防水要慎重對待”“防水砂漿不能單獨(dú)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(rèn)為涂料厚度無法保證，全憑施工良心。雖然按規(guī)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(yè)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(jié)晶型防水涂料進(jìn)行處理，其實(shí)并不符合《地下工程防水技術(shù)規(guī)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(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）建議的樁與承臺連接的防水構(gòu)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(gòu)造繁復(fù)，相比樁頭有更多的節(jié)點(diǎn)需要處理，必為施工方抵觸而不會落實(shí)。根據(jù)筆者多年樁基施工現(xiàn)場經(jīng)驗，即使圖紙照搬規(guī)范樁頭防水大樣構(gòu)造，施工方也未按圖施工。

在實(shí)際工程中，時常出現(xiàn)在錨桿處形成滲水點(diǎn)的情況，但卻因《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）只提要求，既不如《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）給出建議的構(gòu)造大樣，且又與《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）的要求相悖，而使設(shè)計師左右為難，無法畫出同時滿足兩本規(guī)范要求的構(gòu)造大樣。

3 分項系數(shù)使用

按地基基礎(chǔ)設(shè)計的理念，基底尺寸（樁長、樁徑）由上部荷載標(biāo)準(zhǔn)值對應(yīng)地基承載力特征值確定，構(gòu)件尺寸（基礎(chǔ)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）中3.0.9-2要求，“計算抗浮結(jié)構(gòu)及構(gòu)件內(nèi)力，確定構(gòu)件長度和直徑、地下結(jié)構(gòu)底板厚度和配筋及驗算材料強(qiáng)度時，作用效應(yīng)應(yīng)按承載力極限狀態(tài)下作用的基本組合，相應(yīng)的分項系數(shù)為1.35”[2]。對于錨桿錨固體和抗浮樁的構(gòu)件長度和直徑用分項系數(shù)1.35的基本組合，明顯不同于地基基礎(chǔ)設(shè)計的理念。

對于上層滯水、非承壓水，在水頭乘分項系數(shù)1.35后，計算結(jié)果高出地坪是否合理？例如按《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）的5.3.4-1、2確定的抗浮水位，已經(jīng)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(shù)1.35計算配筋符合基礎(chǔ)設(shè)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(shí)際操作并不合理，尤其以上所列舉的情況，乘分項系數(shù)1.35的方式計算水頭會遠(yuǎn)超出實(shí)際可能發(fā)生的情況。

廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《廣西建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ 45/003—2015）的8.8.7對非承壓的水頭乘分項系數(shù)1.35后高出室外地坪時，調(diào)整分項系數(shù)，使承載力計算采用的設(shè)計水頭齊平室外地坪[6]。從這點(diǎn)看，該項地方標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化規(guī)定要比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)粗糙地“一刀切”的要求更合理。

4 術(shù)語、用詞和符號

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

附錄E.2.10，預(yù)應(yīng)力錨桿基本試驗的最大加載值不應(yīng)小于預(yù)估破壞荷載的1.2倍[2]，其中“預(yù)估破壞荷載”沒有給出具體解釋，那么設(shè)計者只能按非預(yù)應(yīng)力錨桿基本試驗的最大加載值不小于設(shè)計抗拔承載力特征值2倍來實(shí)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(shè)計值的1.5倍[2]，“拉力設(shè)計值”也沒明確給出定義，只能猜測是分項系數(shù)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(guī)范要求的2倍特征值相吻合。需注意，特征值應(yīng)該是考慮重要性系數(shù)γo后的取值。

但值得注意的是，《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（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(shè)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(guī)范的要求有所不同。例如：《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施：結(jié)構(gòu)（地基與基礎(chǔ)）》（2009年版）11.1.3，抗浮樁和錨桿的驗收試驗最大加載量“應(yīng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）的要求比較令人費(fèi)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(shè)計要求的特征值2倍，而是小于2倍，一樣滿足規(guī)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(shè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）第4頁，符號Nwk定義為“浮力標(biāo)準(zhǔn)值總和”；第10頁抗浮穩(wěn)定性驗算公式中，符號Nw,k定義為“浮力設(shè)計值”。雖然按照3.0.9-1規(guī)定，抗浮穩(wěn)定性驗算時，分項系數(shù)取1.0，可以推斷Nw,k=Nwk。但是按習(xí)慣，符號后綴k一般都是指標(biāo)準(zhǔn)值，統(tǒng)一定義的符號Nwk在標(biāo)準(zhǔn)中未見使用，因而在抗浮穩(wěn)定驗算公式中，要么直接采用標(biāo)準(zhǔn)值Nwk，要么采用浮力設(shè)計值定義Nw=γt×Nwk=1.0×Nwk，與驗算公式分子的用詞對應(yīng)。

《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（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(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍[2]，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010）的要求，鋼筋有屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk、fpyk和極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fstk、fptk[8]，而對于鋼絞線，包括《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》（JG/T 161—2016）和《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）則只有極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk[9-10]。雖然按慣例，標(biāo)準(zhǔn)值一般按屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取值，當(dāng)無屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的，按極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取值，但事有例外，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）的表E.0.2-1就給出了鋼絞線屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（需注意，其個別極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與其他規(guī)范有細(xì)微出入）[11]。

相比之下，其他規(guī)范用詞則更具體、精準(zhǔn)。例如，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011），對土層錨桿要求試驗加載不超過桿體承載力標(biāo)準(zhǔn)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(xù)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(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015） 對預(yù)應(yīng)力錨桿的最大試驗荷載，取桿體極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk的75%或屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpyk的85%中的較小值[1]，以上用詞較為準(zhǔn)確、不含糊。

5 構(gòu)造措施和要求

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

（1）該標(biāo)準(zhǔn)對抗浮錨桿的試驗前提，只要求注漿體灌漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%。實(shí)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(yīng)該留出土體恢復(fù)的休止時間?？蓞⒄铡陡邔咏ㄖr土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 72—2017）附錄G.0.4，對于砂土和粉土不應(yīng)少于10d，對于非飽和黏性土不應(yīng)少于15d，對于飽和黏性土不應(yīng)少于28d，對于泥漿護(hù)壁灌注樁宜適當(dāng)延長休止時間[12]。

（2）該標(biāo)準(zhǔn)對抗浮錨桿的桿體僅簡單要求應(yīng)設(shè)有居中裝置，其他規(guī)范則會提出具體要求。例如，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)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(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50086—2015）要求低預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體居中隔離架間距應(yīng)不大于2m[1]；《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）要求隔離架間距1m～3m[11]；《建筑工程抗浮設(shè)計規(guī)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(biāo)準(zhǔn)提出很多檢測和監(jiān)測要求，但沒有具體做法，實(shí)際操作困難，或現(xiàn)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(shí)踐中，各檢測單位都沒有相應(yīng)的檢測設(shè)備。雖然《錨桿錨固質(zhì)量無損檢測技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 182—2009）早已發(fā)布，但各涉及錨桿的規(guī)范均未要求采用無損檢測桿體長度和注漿飽滿度，設(shè)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(yè)務(wù)。而且《錨桿錨固質(zhì)量無損檢測技術(shù)規(guī)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(jié)錨桿錨固質(zhì)量的無損檢測[14]，除此之外的預(yù)應(yīng)力錨桿、擴(kuò)大段（端）錨桿、囊式錨桿均沒有無損檢測手段。

（4）該標(biāo)準(zhǔn)在6.5.5-4要求基底不得設(shè)置透水性較強(qiáng)材料的墊層，這與7.4章節(jié)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(guī)范要求相悖，如采用地基處理CFG樁必須鋪設(shè)砂褥墊層，在巖溶地區(qū)常遇到多層建筑基礎(chǔ)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(shí)施，也無必要。為緩沖變形避免基底應(yīng)力集中，多采用砂褥墊層處理?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）的12.3.2也要求在嵌入硬質(zhì)巖石的基礎(chǔ)周邊及地面設(shè)置砂質(zhì)褥墊層[15]。

（5）雖然抗浮結(jié)構(gòu)構(gòu)件屬于地基基礎(chǔ)構(gòu)件，但抗浮設(shè)計考慮的水文地質(zhì)條件與承受上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計考慮的工程地質(zhì)條件并不完全等同，且側(cè)重點(diǎn)不同，失效危害也不等同。若按《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）的3.0.1要求：建筑抗浮工程設(shè)計等級不低于基礎(chǔ)設(shè)計等級，相當(dāng)于把上述問題強(qiáng)行等同，那么在工程實(shí)踐中就會出現(xiàn)與經(jīng)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(fā)育地區(qū)，上覆土為紅黏土，屬于膨脹土，相應(yīng)地基基礎(chǔ)設(shè)計等級不低于乙級，由于地下室基底已到石灰?guī)r，因此抗浮采用全長粘結(jié)錨桿，該方式經(jīng)濟(jì)實(shí)用、施工便捷，根據(jù)多年工程實(shí)踐證明其安全有效，也符合《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）的7.5.8要求抗浮設(shè)計等級為乙級（同基礎(chǔ)設(shè)計等級）的工程，錨固漿體中拉應(yīng)力不應(yīng)大于其軸心受拉強(qiáng)度，相當(dāng)于否定全長粘結(jié)錨桿只能用壓力型預(yù)應(yīng)力錨桿，且會產(chǎn)生底板要加厚加強(qiáng)、錨桿要加長且需留夠自由段長度、施工工藝和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、工期拉長、費(fèi)用增加等問題。

6 結(jié)語

很多已有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)多次再版后，仍會調(diào)整修改補(bǔ)充勘誤，在應(yīng)用實(shí)踐中完善，直至再次更新版本。《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）作為全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也需要工程師們在工程應(yīng)用實(shí)踐中多研究、多思考。