*********承台基坑支护、止水抗浮设计
计算书
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2006.12.18
1 设防水位的确定
浮力的计算,无论是否打折,都要考虑地下水的水位,地下水位不仅与自然因素(地下水的补给、排泄与径流等)有关,而且还受人为因素(地下水开采、灌溉等)的严重干扰,因此地下水位是一个随机量。
承台施工是临时建筑物，水位变化较大，因此本计算中，基坑的抗浮设计与基坑外侧的水位关系紧密，外侧最高水位为24.00，水头高度为8m，考虑基坑地板注浆的深度2m，因此，设计地下水水头高度为10m。
2 浮力的计算
《岩土工程手册》关于地下水浮力说明:“当建筑物位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基时,按设防水位100%计算浮力;当建筑物位于节理裂隙不发育的岩石地基时,按设防水位50%计算浮力;当建筑物位于粘性地基时,其浮力难以确定,应结合地区的实际经验考虑。”
地下水透过隔水层(多为粘性土层)时会产生渗流现象,如果假设隔水层均质,地下水的渗流就是层流,符合达西线性渗透定律,故水压力在隔水层是线性分布。渗流是地下水头折减的主要原因。提出如下公式:
p=nγwH （1）
p——底板处水压力； n——折减系数，本设计取1；
H——水位高度，本设计中H=H1+h，H1为设计水位到基坑底的高度。
3 基坑抗浮计算
由于基坑开挖后是呈倒正四方形台体，基坑四周和底板通过注浆封闭后，浮力将作用于整个基底范围，但对于基坑底部影响最大，若要保证基坑底板不被顶穿，必须保证底板所受的桩侧摩阻力加上覆土层的重量大于或等于基坑底部所受到的浮力，即：
G土+fp≥pgS1gK （2） 式中：G土——基坑底板的重量，G土=γ土gS1gh fp——桩侧摩阻力，fp=n1gπgDghgqsia； 1
S1——基坑浮力作用面积，S1=S−n1×πgD2，
4S——基坑底面积，S=B2 D——灌注桩直径，2.2m； n1——承台内灌注桩数量，n1=9； qsia——桩侧阻力特征值，qsia=60kPa；
h——基坑底板高度，即底板注浆深度； B——基坑边长，B=b+2 b——承台边长，b=15.7m
γ土——基坑底板的重度，γ土=20kN/m2 K——安全系数，一般取1.1～1.3 将（1）式代入（2）式中可得： h≥
γwgH1gS1gK
(3)
γ土gS1+n1gπgDgqsia−γwgS1gK
当K取1.1～1.3，底板厚度h必须为3.93m～5.1m。 随设计水位变化，所需底板的厚度为：
设计水所需底板注浆厚度 位(m） K=1.1 K=1.3 4 1.96 2.55 5 2.45 3.19 6 2.95 3.82 7 3.44 4.46 8 3.93 5.11
若在设计中考虑底板注浆深度h小于上述值时，可以打设抗浮锚杆。
4 基坑抗浮锚杆计算
本设计中，抗浮锚杆为全长粘结型锚杆,孔径130mm。在锚杆布置时,一般沿桩或其周边,或在底板平面内均匀布置。如沿底板均匀布置,因在底板上附加应力较小并均匀,可减少底板厚度,降低工程造价。
当基坑底板注浆深度为
G土+fp+Qf≥pgS1gK （4） 式中：qf ——抗浮锚杆所要承担的荷载，Qf≥pgS1gK−G土−fp; 当h=2.0m时，Qf≥15806.36kN
抗浮锚杆截面面积和长度分别由下式确定。
K1 Nt ≤Agfyk (5) K2 Nt ≤ laQs (6) Nt = Qf/ab (7)
式中: K1 、K2 ——抗力系数, K1 = 1.5 , K2 = 2.2 ;
Nt ———抗浮锚杆轴向拉力值;
a.、b ———分别为抗浮锚杆在横向和纵向的间隔; Qf ———抗浮锚杆承担荷载;
Ag ———抗浮锚杆截面积，锚杆采用Ⅱ级钢φ22钢筋，Ag=379.94 mm; f yk ———抗浮锚杆强度标准值,335N/mm2; la ———抗浮锚杆锚固段长度，la=5m;
Qs ———抗浮锚杆单位长度抗拔力，Qs=3.14*0.13*80=32.66kPa。 根据式（5） Nt ≤Agfyk/ K1
Nt ≤379.94*335/1.5=84.85kN
根据式（6） Nt ≤laQs / K2
Nt ≤5*32.66/2=81.kN
Nt =81.kN
ab=Qf/Nt=1.44
抗浮锚杆在横向和纵向的间隔分别为1.2m。 5 结论
本设计，因为基坑为临时建筑物，若在旱季施工，因此抗浮安全系数可以取低值1.1，加之河床的水位较低，达不到设计水位，因此底板注浆深度可以控制在4.0m左右。
如果减小底板注浆深度，可以打设抗浮锚杆，抗浮锚杆直径130mm，间距1.2×1.2m，长度5m。
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