煤炭工程 ２ＯＯ９年第４期 对设抗浮锚杆的基础底板受力分析与讨论 赵玉波 （大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁大连 １１６０２１） 摘要：对于基础持力层为岩石的地区，独立柱基础构造底板被广泛应用于有地下室的工程 中。地下水较浅时，整个基础底板承受水浮力，此时应对建筑物进行抗浮验算。若在地基内均匀 设置锚杆抗浮，基础底板的设计内力应考虑在水浮力、锚杆等效荷载、基础及覆土自重作用下的 筏板与在有效土压力作用的柱下独立柱基作用之和。文中分析了在水浮力与等效锚杆作用下筏板 的受力情况。 关键词：水浮力；有效土压力；抗浮设计；独立柱基构造底板 中图分类号：ＴＵ４３２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０９５９（２ＯＯ９）０４－（）Ｏ９２＿（）３ 当建筑物存在地下室，且地下水位较高时，建筑物底 板应考虑水浮力的作用。当水浮力大于建筑物的抗浮重量 时，尚应对建筑物进行抗浮设计。建筑物的抗浮措施有增 加自重、抗拔桩、降低抗浮水头、抗浮锚杆等，每种措施 均有其优点与适用条件。本文仅针对岩石地区的抗浮锚杆 越士ｆ辚 一１３３ ¨ 塑 设计方法，并结合不同类型的基础形式进行分析与探讨。 对于基础持力层为岩石（全风化、强风化、中风化）的 地区，抗浮锚杆因具有施工方便、经济可靠、锚杆的抗拔 承载力高等优点，被广泛地应用于基础的抗浮设计。为了 使底板受力均匀，锚杆通常均匀布置在地基内，并与基础 底板可靠拉结。锚杆间距与长度根据抗浮水头、地质条件 与锚杆的抗拔承载力综合考虑，布置方式可采用矩形或梅 图１锚杆与底板连接作法示意 花状。锚杆的直径一般为中１３３ｍｍ，内放置２—３根钢筋， 面积按受拉计算并满足锚杆的抗拔承载力，锚杆内应填注 Ｍ３Ｏ水泥砂浆或Ｃ３０细石混凝土。锚杆的构造及与底板的 １ 当０．９∑Ｇ ≥ｙ 时 建筑物的抗浮自重满足基底下的水浮力，建筑物整体 不需要进行抗浮计算，但基础（筏板基础、独立柱基础构造 防水底板）承受水压力的作用。 连结作法见图１。锚杆的抗拔承载力应由现场原位试验确 定，初步设计时可按《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７ ２０ｏ２）中公式６．７．６计算。 为了说明问题，设作用于底板的水压力为 Ｈ（Ｈ为底 １．１基础为筏板 筏板基础设计不需要考虑水浮力的作用，作用于基础 底面上的反力 ＝ｓ ／Ａ。５ 为正常使用极限状态下基底反 力的标准组合（ｋＮ）。基底下水压力的存在，只是减小地基 土的有效压力，地基土的有效压应力／＝ 一＇， 日，水对基 板承受的水头，单位为ｍ；ｙ 为水的容重，单位为ｋＮ／ ｍ。），建筑物的抗浮自重为０．９∑ Ａ，０．９为安全系数，∑ Ｇ为建筑物的永久荷载标准值之和，包括各层结构永久荷 载、底板自重、底板覆土自重（ｋＮ），Ａ为底板底面积 础底产生的压力为 日，基础底受的总压力为ｓ 。 （ｍ ）。并只考虑柱（墙）的轴力作用，当有弯矩的作用时， 应在本文的分析简图中另考虑其作用。 下列分别讨论在水浮力作用下筏板基础与独立柱基础 构造防水底板的受力分析及应采用的计算模型。 １．２基础为独立柱基础，底板为构造防水底板 对于岩石地区的基础，当建筑物的荷载不是很大时（对 于多层、小高层住宅等建筑），因柱下或墙下基础的压力分 布为口袋形，基底压力分布图见图２。因此采用柱下独立基 础或墙下条形基础，底板采用构造防水底板（底板厚度不小 收稿日期：２ｏ０８—１２—１０ 作者简介：赵玉波（１９７０一），男，辽宁丹东人，围家一级注册结构工程师、高级工程师，硕士研究生毕业于大连理 工大学土木工程系，现任大连市建筑设计研究院有限公司常务副总工程师，被聘为辽宁省土木建筑学会建 筑结构专业委员会委员、辽宁省土木建筑学会钢筋混凝土预应力技术专业委员会委员。 ９２ ２ｏ０９年第４期 煤炭工程 抗浮锚杆的设计数量按下式计算： 于３００ｍｍ，且与独立柱基整体浇注）。将压力大的柱（墙） 下基础加厚，配筋加大，而将其它压力较小处底板厚度减 ｎ＝（ 础一ｏ．９∑Ｇ）／Ｒ 情况ＪｓＫ ＞０．９∑ （１） 薄，配筋减小，即为通常的独立柱（墙）基础，构造底板。 此种基础形式反映了岩石地基的压力分布情况，是一种经 济的基础形式，并且被广泛应用于工程中。当没有水浮力 作用时，可假设底板与柱下基础分开，按独立柱基础设计， 正常使用极限状态下，基础底下的压力为ｓ ／Ａ，通常 ，在水浮力作用下，应区分为．ｓ ／Ａ≤ 日与Ｓｘ ＞ 日两种情况。 当．ｓ ／Ａ≤ 日时，筏板承受的力为均布的水浮力 日、 此计算方法存在一定的近似性。当底板有水浮力作用时， 应考虑水浮力与柱（墙）下基础（假设在范围内）有效土压力 的共同作用。独立柱基础与防水底板在上部荷载及水浮力 底板自重ｇ （ｋＮ／ｍ ）、覆土自重ｇ：（ｋＮ／ｍ ）与锚杆拉力等 效成均匀的向下拉力 。 作用下的受力简图见图３。 图２片筏基础下接触压力分布 ｌ 图３独立柱基础受力简图 在均布的水浮力＇， 、底板自重ｇ。（ｋＮ／ｍ ）与覆土自 重ｇ：（ｋＮ／ｍ ）的作用下，整个底板应按筏板计算，计算方 法可根据具体情况采用经验系数法、等代框架法或有限元 法。柱基下有效土压力 ＝（Ｓ 一 ） ，Ｓ ＝ ＋ （ｇ ｇ：）Ａ，式中Ａ 为柱下基础底面积（ｍ ）， 为正常使 用极限状态下柱底内力（ｋＮ）。在有效土压力作用下可按独 立柱基础计算。基础的内力应为在均布荷载作用下的筏板 的内力与在有效土压力作用下的独立柱基础内力的组合。 当底板承受的水压力较大，虽然建筑物整体抗浮能满 足要求，但若防水底板配筋较大，也可在地基内设置抗浮 锚杆，以降低防水底板承受的向上净反力。当锚杆均匀布 置时，将锚杆拉力等效成均匀的向下拉力ｎ尺 ，ｎ为锚杆 总数，尺 为锚杆抗拔承载力特征值（ｋＮ）。受力简图见图３， 仅柱基下有效土压力由 改为 ， ＝（ｓ ＋ 一 删） ，计算方法同上。 ２ 当Ｏ．９∑Ｇ ＜ 日时 建筑物的抗浮自重不能满足水浮力的作用，建筑应进 行抗浮设计。当采用抗浮锚杆时，不同基础形式的底板受 力不同，分别如下： ２．１基础为筏板 此时水浮力既大于建筑物的抗浮自重，也大于正常使 用极限状态下的总荷载，因此地基土对基础的有效压力为 ０，筏板基础的净反力厶，＝ 日一棚 ／Ａ—ｇ 一ｇ：。由上式 可知，在 一定的情况下，锚杆的数量愈多，锚杆的抗 拔承载力愈大，筏板基底的净作用力愈小，筏板所承受的 内力愈小。 当｜ｓ ／Ａ＞ 日时，地基土对基础的有效压力大于。作 用于基底的力分别为水压力 日、底板自重ｇ （ｋＮ／ｍ ）、 覆土自重 （ｋＮ／ｍ ）、土体对基础的有效土压力 ＝（＿ｓ ／Ａ ＋ｎ ／Ａ一 日）、抗浮锚杆的等效均布荷载 ／Ａ。筏板基 础的净反力厶，按下式计算： ，幡２＝ Ｈ＋ｓＸ／Ａ＋ｎＲＩ／Ａ～ Ｈ—ｎＲ ／Ａ—ｇ１一ｇ２ Ｊｓ ／４一ｇ１一ｇ２ （２） 由式（２）可见，此时计算筏板内力，应不考虑锚杆的作用。 但应在地基内设锚杆，或采取其它抗浮措施以满足建筑物 的整体抗浮要求。 ２．２基础为独立柱基、底板为构造防水底板 抗浮锚杆的数量按式（１）计算。在水浮力作用下，应区 分ｓ ≤ｙ 日与５ ＞ 两种情况，Ａ为整个防水地下 室底板总面积。 当５ ≤ Ｈ时，水浮力即大于建筑物的抗浮自重， 也大于正常使用极限状态下的总荷载。并且因为防水底板 与柱下基础整体浇筑，二者是整体受力，因此柱下基础的 土体对基础没有压力，即有效土压力为Ｄ。基础的受力模 型同筏板的受力模型详见图４。柱下基础与防水底板的净反 力是相同的，均为厶 ＝ 日一ｎ 一ｇ 一ｇ：。 当ｓ ／Ａ＞ Ｈ时，地基土对基础的有效土压力大于０， 并假设有效土压力均匀作用于柱下基础的范围内，基础的 受力简图如图４。在均布的水压力、锚杆拉力等效均布荷 载、基础与覆土自重作用下，应按筏板计算，底板的净反 力为： 厶 ＝ 日一ｎ ／４一ｇｌ—ｇ２ （３） 对于柱下基础的有效土压力 ， ＝（Ｓ ＋ 一 删） 的作用，可按独立柱基础计算。基础的内力应 为在均布荷载作用下的筏板内力与在柱下局部有效土压力 作用下的独立柱基础内力的组合。 当防水底板下的水浮力 日为０时，可取正常使用极 限状态下荷载效应标准组合，按柱下独立基础计算。在设 计时，应分别进行有水浮力与没有水浮力两种工况的受力 ９３ 煤炭 工程 ２００９年第４期 煤泥分选设备和工艺的探讨 沙 杰，谢广元，吴（中国矿业大学化工学院，江苏徐州玲 ２２１００８） 摘要：阐述了煤泥全粒级分选的重要性和必要性，分析了几种常用的粗煤泥分选设备的工 作原理和应用情况，结果表明：“粗煤泥分选设备＋浮选柱”的组合工艺是一种经济有效的煤泥 全粒级分选方法。 关键词：煤泥；螺旋分选机；煤泥重介；旋流器；干扰床分选机 中图分类号：ＴＤ９４２ １煤泥分选工艺现状 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—０９５９（２Ｏ０９）０４－１）Ｏ９４－１）３ 是减少浮选负担，对粗煤泥高效分选，达到总精煤灰分的 要求，提高精煤产率。目前国内外主要粗煤泥分选设备有 螺旋分选机、煤泥重介旋流器、水介质旋流器、流化床分 选机和逆流分选机等。 目前国内仍有许多选煤厂采用＜５０ｍｍ原煤混合跳汰工 艺。由于跳汰分选作用机理，决定了无论采用大面积还是 小面积的跳汰机，其细粒煤分选效果都不能达到要求。 对于重介旋流器分选工艺，国内大部分选煤厂选择不 脱泥大直径重介旋流器一粗煤泥回收一细煤泥浮选的流程。 ２．１螺旋分选机 １）工作原理。螺旋分选机主要由矿浆分配器、中心 柱、螺旋溜槽和产品截取器等组成。螺旋分选机的分选过 程有三个阶段：第一阶段是颗粒群的分层，矿浆由分配器 进入螺旋溜槽后，颗粒群在槽面上的运动过程中，重矿物 这种工艺虽然投资较少、简单易行，但许多选煤厂回收的 粗煤泥灰分偏高，如果混入精煤，势必导致最终精煤灰分 升高，使重选和浮选精煤因背灰而降低精煤产率，降低选 煤厂经济效益；如果粗煤泥混入中煤，那么粗煤泥中将有 含量６０％左右的低灰（１０％左右）精煤损失，同样会损失选 煤厂的经济效益。因此，对新型、高效的粗煤泥分选设备 以及全粒级煤泥分选的工艺的探讨将十分重要。 沉降速度快，沉入液流下层，轻矿物则浮于液流上层；第 二阶段是轻、重矿物沿横向展开，沉于下层的重矿物沿收 敛的螺旋线逐渐移向内缘，浮于上层的轻矿物沿扩展螺旋 线逐渐移向中间偏外区域；第三阶段是不同密度的矿粒沿 各自的回转半径运动，轻、重矿物沿横向从外缘至内缘均 匀排列，设在排料端部的截取器将矿物带沿横向分割成精、 中、尾煤三个部分，使其通过各自的排料管排出，从而完 成分选过程。 ２粗煤泥分选的设备 作为衔接重选和浮选的粗煤泥分选设备，其作用主要 计算，并取内力的包络值作为柱下基础部分与防水底板的 设计内力。 基础构造防水底板）在水浮力与抗浮锚杆作用下的受力分 析，提出相应的计算简图与基础计算方法。并在分析中做 出一些基本假设：锚杆布置是均匀布置在整体底板上，锚 杆的抗拔力按面积等效成均布荷载；在计算只有柱下基底 压力时，将独立柱基础与防水底板分开等。按以上假设， 叫 以满足工程设计的精度要求。当因工程需要，锚杆有不 同布置方式时，应具体分析。在基础设计时，也应根据规 范的要求，采用相应的荷载分项系数。 ｛ 参考文献： ［１］ 莫沛锵，邹仲康．建筑结构常见疑难设计［Ｍ］．长沙：湖 南大学出版社，１９８７． 图４独立柱基础与防水底板受力简图 ３结语 ［２］ ＧＢ５０ＯＯ７—２Ｏ０２，建筑地基基设计规范［ｓ］， ［３］ ＧＢ５ｏ０ｏ９—２０ｏｌ，建筑结构荷载规范［ｓ］． 本文通过对地基为岩石地区的常用基础（筏板与独立柱 （责任编辑收稿日期：２００９—０ｌ一０９ 章新敏） 作者简介：沙杰（１９８４一），男，内蒙古乌兰察布人，２００７年本科毕业于中国矿业大学矿物加工专业。现主要从事细 粒煤分级和分选的研究。 ９４