摘要：压力型抗浮锚杆在缩短施工工期、降低工程成本方面的优势，使其成为岩石地基地下室中最有效和常用的抗浮手段。锚杆的分布方式对于锚杆轴力分布、底板变形、底板应力均会产生较大的影响，因此开展对于压力型抗浮锚杆分布方式的研究具有重要的现实意义。文章对抗浮锚杆分布方式进行了研究。
关键词：压力型抗浮锚杆；分布方式；群锚效应；应力场；位移场
随着地下车库、地铁、地下商场及向超深超大方向发展的地下室等地下建筑的大量出现，由于地下水对这些埋置于水位以下的地下结构产生的向上的浮力的影响，基础防浮也越来越受到重视。抗浮锚杆利用锚杆锚固体与孔壁的摩擦阻力来抵抗地下水的浮力，约束基础底板上浮。抗浮锚杆由于间距小，通过单点受力使底板结构内力分布均匀合理，且抗浮锚杆采用钻机的单一工艺成孔技术，工艺简单，压力型抗浮锚杆工作时锚固注浆体为受压状态，不易产生裂缝，相比拉力型抗浮锚杆其承载能力和变形性能均有所改善。抗浮锚杆在缩短施工工期、降低工程成本方面的优势，使其成为岩石地基地下室中最有效和常用的抗浮手段。
1 压力型抗浮锚杆的应用现状
20世纪90年代，随着锚固技术的飞速发展，抗浮锚杆在地下工程中也得到了越来越广泛的应用，如地下停车场、地下商场等超深地下室。在国外，抗浮锚杆除用于地下室的抗浮外，还广泛应用于海洋工程中，如海洋平台的抗浮等。锚杆的分布方式目前主要采用“集中点布”或“面状均布”。“集中点布”将锚杆集中布置于独立基础下，由抗浮锚杆下拉力、顶板覆土自重、上部结构（梁、板、柱）恒载和板底结构恒载共同抵抗水浮力；“面状均布”锚杆均匀布置于地下室底板下，顶部覆土自重和上部结构抵消以独立基础为中心一定范围内的浮力，防水底板板块区域水浮力由板块自重和锚杆下拉力共同抵抗。此外，还有一种新型的“面状非均布”分布方式，即既充分考虑覆土自重和上部结构恒载的有利影响，又在板块跨中布置锚杆，减小板块计算跨度，使得底板受力更加均匀合理、减少底板变形，充分发挥锚杆的抗拔性能。国内目前对于面状非均布分布方式的研究比较少，只在极少数的项目对于工程实例进行试验研究，同时对于面状非均布的可能分布未进行全面研究，且未从理论上归纳得到具备推广价值的分布准则。
2 抗浮锚杆分布方式的研究现状
国内对锚杆分布方式的相关研究较多，主要可以分为分布方式、底板与锚杆共同工作优化锚杆分布以及群锚效应的影响三个方面。
2.1 锚杆分布方式
林蔚勋[1]等建立在不同的承载板间距和数量下压力分散型锚索的受力模型，通过对比锚索轴向应力与剪应力以及位移曲线，总结出承载板的间距应等于有效传力长度，当锚固段长度固定，承载板数量可根据锚固段总长与各节锚固段的有效传力长度的比值来确定；最终提出梯级布置的优化方案：通过改变各级承载板的间距及其所连接的钢绞线数量，使得钢绞线中的应力分布更为均匀，同时各级锚固体的长度又恰好适应于应力扩散的有效长度。实验证明，该种布置方式可以使锚固体不易发生孔底压碎破坏，整体滑移破坏可能性降低，且锚索应力分配更加均匀合理。叶国认为优化群锚中由于应力交互传递导致锚杆轴力分布不均，从控制底板位移和裂缝角度考虑，并结合平面外刚度对于锚杆轴力影响结果，将群锚均匀布置优化为梅花形锚杆布置，使每根锚杆的受力均匀，充分发挥锚杆抗拔承载力，共节约了近45%的锚杆用量。但在实际工程中还应该充分考虑现场施工技术以及合理安排锚杆工期的影响，灵活确定抗浮措施。
孙伟武[2]等依据板底结构的传力模式和弹塑性变形理论提出沿底板塑性铰线周边和地梁跨中布设锚杆的方法，对面状非均布方式进行数值模拟时，地下室底板变形量小，最大位移区域小，变形均匀，从而有效控制了底板和地梁的位移变形，使地梁支座跨中内力更小，底板配筋减少，板块内各锚杆轴力分布更均匀，使抗浮锚杆布置在安全性和经济性上有了较大提升。
吴铮[3]等针对柱网布置均匀的工程案例，提出空心型均匀布置的方式。针对锚杆的受力特点，采用将柱的压力、水浮力简化为外部荷载，锚杆模拟为弹性支座，综合考虑锚杆刚度、基础底板刚度、上部结构传递的集中荷载等因素间的相互影响，采用锚杆、基础底板、上部结构共同受力分析方法，对抗浮锚杆空心型均匀布置方式进行分析，得出基础底板受力较均匀，配筋基本采用构造配筋，在单位面积的钢筋量和混凝土量等指标优势明显，经济安全。
2.2 底板和锚杆共同工作
李江涛[4]等提出抗浮锚杆布置时应合理考虑基础结构及防水底板刚度，进行共同设计，当底板的刚度合理，锚杆所在位置的变形值不超过其设计承载力极限值所对应的变形值；锚杆布置时应尽量避免布置在防水底板中心点灯壁板变形最大位置，使锚杆变形受力相对均匀；对于大跨位置，底板抗弯刚度大幅降低时，应采用局部抗浮布置锚杆；提出精细化设计，应当立足实际建立符合实际情况的有限元模型进行比较分析。
徐勇[5]等考虑锚杆和防水板变形协调影响，分析锚杆分布方式对抗浮锚杆受力及地下室底板配筋的影响；地下室底板变形引起抗浮锚杆变形，使锚杆产生拉力，而抗浮锚杆对地下室底板的拉力对底板变形产生约束作用，导致地下室底板变形和次应力，两者相互影响；锚杆在与底板共同变形下所提供的抗拔力以及抗浮锚杆分配的拉力，与底板结构刚度及锚杆刚度相对值密切相关。但并未给出底板在不同锚杆分布方式下底板受力的计算方法以及寻找使锚杆受力均匀和底板配筋合适的最佳平衡点的实用方法。
沈章春[6]在整体抗浮锚杆设计中考虑锚杆对于底板的有利作用，在模型中改变底板刚度、地基刚度以及锚杆自身刚度，得出锚杆合理受力的情况。通过将锚杆所受拉力折算成均布荷载，将水浮力计算进行折减，从而计算底板厚度、进行配筋，使得无锚杆折减水压后的底板的配筋控制内力能够包络住有锚杆作用考虑折减后活荷载参与组合下的配筋控制内力，具备一定的工程实践价值。