地下室抗浮设计措施

地下室抗浮设计措施（精选七篇）

地下室抗浮设计措施 篇1

近年来, 随着国民经济的发展, 人民生活质量的不断提高, 这也促进了城市建设的发展, 高层及超高层建筑的涌现, 基础埋置越来越深, 同时作为车库等功能的广场式建筑的纯地下室部分, 裙房或相对独立的地下结构物 (如下沉式结构, 地下车库, 地铁, 地下商场等) 的开发和利用越来越多。由此, 地下结构物的防水与抗浮问题日益突出, 埋深较大的地下室抗浮问题就显得尤为重要。因为浮力的存在, 会对地下结构及上部结构产生破坏:地下室底板隆起, 导致底板破坏;地下建筑物整体不均匀浮起, 导致梁柱节点处开裂和底板破坏以及建筑物的倾斜等。

如何解决地下结构物的抗浮问题目前已经成为一个经常面临的问题, 引起工程师的广泛关注。

1 抗浮水位的选取

建筑设防水位的确定对建筑物的安全和投资有着重要的影响。很多文献指出岩土地基中的地下水浮力的确定不能简单按静水压力公式计算, 即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。《铁路桥涵设计规范》也规定:位于粉砂类土、碎石类土、粘砂土等透水地基上的墩台, 当验算稳定时, 应考虑设计频率水位的浮力;若持力层为不透水的黏土以及位于岩石 (破坏、裂隙严重发育除外) 的基础且基础混凝土与岩石接触良好时, 不考虑浮力。《岩土工程手册》中提到, 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100%计算浮力;而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;当建筑物位于黏土地基时, 其浮力较难准确确定, 应结合地区的实际经验考虑。《铁道设计规范》条文说明指出:在验算结构抗浮稳定性时, 对浮力、抗浮力的计算及抗浮安全系数的取值均需慎重:计算浮力时不能仅仅着眼于根据地质调查取得的当前地下水位, 必须估计到将来变化的可能性;在黏性土中水浮力的取值不需折减。从这些规范或手册中的规定可以看出, 地下水浮力的作用相当复杂, 要准确确定地下水压力的大小最好的办法是实测地下水压力, 但费时费力。如文献[1]对抗浮地下水位的取值原则是:取建筑物有效使用期间 (包括施工期) 可能产生的最高水位, 此数据应由工程勘察单位提供。如工程勘察报告中无法提供较准确的科学数据时, 地下水位最高水位可计算至建筑物的室外地坪标高, 且不应对地下水水头进行折减。抗浮水位的确定直接关系到地下结构防水、防渗设计、外墙及底板结构设计。由此, 如何合理确定抗浮水位的取值, 应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素, 还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位, 并结合当地的工程经验综合考虑, 确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位, 使设计做到经济、安全。

2 地下结构物抗浮方案的类型及其选择

目前, 建筑地基基础规范对建筑地下室抗浮设计只作了概念性规定, 并未提出明确的设计标准或设计依据, 在具体应用时尚存在很多问题。因此, 对地下结构上浮的处理方法研究显得尤为重要。目前针对地下室抗浮问题主要有以下几种方法。

2.1 增加自重法方案

增加自重法包括顶板压载、基板加载及边墙加载等方法, 增加地下结构物自身重量 (即恒载) , 使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力, 确保结构物不上浮。这种方法的优点是:施工及设计较简单;缺点是:当结构物需要抵抗浮力较大时, 由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量, 故费用增加较多。对地下结构物还可能影响室内使用净高。

1) 顶部压载措施。

顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料, 使自身重量 (即恒载) 增加以抵抗地下水的上浮力, 但增加的混凝土却占去原有覆土的位置, 所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大, 所以此法的效益不大, 并且使地下结构与地表的距离拉近, 由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮, 否则, 其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价, 对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。

2) 基板加载措施。

基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚, 使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力, 但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力, 所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大, 所以每增加单位体积的基底板混凝土, 其抗浮效益比顶板压载法要大, 但会提高工程造价, 采用基板加载抗浮措施, 不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土, 在材料上造成极大的浪费, 厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度, 造成地下室净空变小, 给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工, 此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。

3) 侧墙加载措施。

侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚, 这种做法虽然增加了水的上浮力, 但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力, 并且不需要加深基坑开挖, 但开挖的范围却因此增宽, 在地价昂贵的地区, 经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。

2.2 设置抗浮桩

目前这是在工程设计中最为广泛使用的一种解决方法。但仔细分析, 这种方法也有一定的局限性, 因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位结合近几年的水位变化情况提出来的, 即使是经过重新评估后确定的抗浮设防水位, 也是按一定的统计规律得出的结论, 很显然, 这种方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的, 加之设计计算的不精确性也使得抗浮桩都具有一定的安全储备, 因此, “抗浮桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用, 这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降, 而这种变化将会使不设缝的大底盘地下室在主体结构和裙房之间产生更大的不均匀沉降差, 这正是我们在设计中想极力避免的;同时设置抗浮桩后, 计算基础底板内力及配筋时应考虑地下水压力, 这样也会增加基础底板的荷载。因此, 针对抗浮桩的使用时, 应该结合工程的实际情况及当地的工程经验。

3 结语

在选择抗浮方案时, 可按其经济合理、技术先进、安全可靠和方便施工为原则。还应根据工程特点、地质情况、场地条件、环境和当地当时的情况等因素, 综合考虑, 因地制宜, 选择一个最佳有效的抗浮方案。

参考文献

[1]《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994:128-131.

[2]TBJ 2-85, 铁路桥涵设计规范[S].

地下建筑结构抗浮设计及措施探讨 篇2

一、地下建筑结构抗浮失效形态分析

地下建筑结构包括全埋于地下的工程结构与半埋于地下的工程结构, 该结构存在局部抗浮失效形态、整体抗浮失效形态、局部整体抗浮失效形态3种失效形态。根据工程的埋置形式与使用形式的不同, 主要的失效形态也不尽相同。

1. 局部抗浮失效形态。

局部抗浮失效是由于地下结构的自重与顶部重量之和大于地下水浮力, 而结构的局部承载力不足导致的。这种情况一般出现在施工阶段或上部没有施工的条件下, 其主要特征是结构局部抗弯承载力不足, 结构整体的标高无任何变化。一般情况下, 此失效形态会出现在半埋于地下的建筑结构中, 如带地下室的建筑。

2. 整体抗浮失效形态。

整体抗浮失效是指当地下建筑结构自重与顶部重量之和小于地下水浮力时, 在地下水浮力作用下所表现出来的整体结构发生偏移的现象。这种情况一般发生在大量降雨之后, 地下水位偶然高于地下抗浮设防水位的高度, 或者在判断地下抗浮设防水位不准确时。这种失效形态下当结构整体的位移发生变化时, 标高也发生变化;但结构各部位间的相互位移很小, 可以忽略;当结构构件出现较多无害裂缝时, 结构不会出现严重损坏的现象。

3. 局部整体抗浮失效形态。

局部整体抗浮失效指的是以上两种抗浮失效形态同时发生的情形。地下工程抗浮失效事故常有发生, 如地下车库、地下室、地下地铁车站等建筑 (构) 物的上浮, 还有类似的地下工程在停止降水时底板的破坏等。在现有的地下结构中, 对结构的防水要求越来越高, 如地下加工厂、地下仓库, 因此必须控制结构的裂缝宽度。

二、地下建筑结构抗浮设防水位的确定

在地下建筑结构抗浮设计中首先要合理确定基础抗浮设防水位, 这关系到结构的安全与质量。设计人员一般都是从地勘部门提供的岩土工程勘察报告中, 取用抗浮设防水位的数值。但是不同的地下工程单体, 其坐落环境、建筑体量、地基土层的分布情况等也不相同, 因而抗浮设防水位也不相同。通常, 抗浮设计水位可采用地质勘察报告所提供的抗浮设防水位。当地勘报告中没有提供该参数时, 抗浮设计水位的确定可综合考虑《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) 与《高层建筑岩土工程勘察规程》 (JGJ72-2004) 中的以下几种情况。

1. 当有长期水位观测资料时, 场地抗浮设防水位可采用实测

最高水位;无长期水位观测资料或资料缺乏时, 根据勘察期间实测最高稳定水位, 并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2. 只考虑施工期间的抗浮设防时, 抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。

3. 地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条

件可能有较大改变或工程需要时, 应进行专门论证, 提供抗浮设防水位的咨询报告。

4. 对位于斜坡地段的地下工程或其他可能产生明显水头差

的场地上的地下工程进行抗浮设计时, 应考虑地下水渗流在地下工程底板产生的非均布荷载对地下结构的影响;对地下工程施工期间各种最不利荷载组合的情况, 应考虑地下工程的临时抗浮措施。

5. 地下工程在稳定地下水位作用下所受的浮力应按静水压

力计算, 对临时高水位作用下所受的浮力, 在黏性土地基中可以根据当地经验适当折减。

三、地下建筑结构的抗浮措施

随着地下建筑结构的不断增多, 关于抗浮措施的研究也逐渐增多, 但是在实际工程中, 不是每一种抗浮措施都是适合于任意一种地下工程的。因此, 选择合适的抗浮措施是非常重要的。

1. 配重法受地质条件、施工环境的影响相对较少, 常作为基本方法采用。

通常在底板外挑部分上堆载回填物作为配重, 这种方法的优点是可以增加较大的附加配重, 有利于抵抗浮力作用的发挥。但是, 这种方法会加大基坑的开挖范围, 增加地下水浮力的接触面积, 使浮力变大。对于全埋于地下的建筑来说, 顶板上加厚覆土, 可解决建筑绿化问题;但基础埋深在原来的基础上增加, 地下水浮力也相应增加。这种方法适用于开挖面积较小且埋深较浅的建筑结构。

2. 抗浮下拉法是一种通用的方法, 主要是利用抗浮桩 (锚杆) (与土体的侧摩阻力来抵抗地下水产生的浮力。

这种方法可以减小底板上的附加应力, 并使其均匀分布;同时还可以减小底板厚度, 降低工程造价。但是抗浮桩受地形和环境条件的影响较大, 抗浮锚杆的技术目前还不是很成熟, 耐久性比较差, 采用这种方法要与底板直接接触, 因此不适用于底板有防水要求的建筑结构。

3. 抗浮摩擦法是利用土体与地下建筑结构间存在的摩擦力

来抵抗部分地下水浮力, 这种摩擦力大小要根据土体的侧压力及土质情况而定, 但是这种力的大小很难确定, 在设计中通常仅作为安全储备。

四、结论

地下室抗浮设计措施 篇3

1 地下工程抗浮设计

地下工程抗浮设计可以使用如下公式进行表示:F+N≥KV。

式中, F为结构抗浮力;N为结构的自重;K为结构的抗浮安全系数, 一般取1.05～1.10;V为结构的静水浮力。

地下工程的抗浮设计一般要首先进行水浮力的计算, 选择合理的抗浮设计水位, 然后确定地下工程结构是否满足抗浮要求, 对不满足抗浮要求的结构进行结构的抗浮设计。

1.1 水浮力计算和抗浮设计水位

对地下工程而言, 水浮力的计算时进行抗浮设计的前提, 首先要确定工程的抗浮设防水位, 它不是工程所处地理位置的历年最高水位, 也不是目前水位, 而是综合考虑根据工程的重要性和工程建成之后地下水位的变化而确定的抗浮设计的设防水位。

地下工程所承受的水浮力是作用在工程基础底板上的底板面积和静水压强的乘积, 如下式表示:P=p×A

式中, P为地下工程所承受的水浮力, p为作用在基础底板上的静水压强;A为基础底板的面积。

一般来说, 基础底板的静水压强按照下式计算:p=×H

式中, 为水的重度;H为抗浮设计水位, 一般在设计过程中取:H=h-;h为地下工程抗浮设防水位标高;为基础底板标高。

从上可以看出, 地下工程抗浮设防水位的高低直接决定了水浮力的大小, 决定在下面抗浮设计中抗拔桩的数量和基础底板的配筋和厚度。

在实际的工程当中, 地下水的作用十分复杂, 在不同地基环境当中的水浮力是在不断变化的。当工程位于粉土、沙土、碎石土等地基上时, 计算得出的地下水浮力可以不进行折减, 当工程底板和岩石地基紧密结合的时候, 可以不考虑水浮力的作用。设计人员应根据实际情况, 选择合理的设防水位。

1.2 抗浮设计

对地下工程而言, 在确定了结构的尺寸、形式和埋深之后, 就要根据设防水位, 计算地下工程的自重和净水的浮力, 判断在结构的施工和使用过程中是否需要进行抗浮设计, 采取抗浮措施。根据施工阶段、竣工后工程使用情况的不同, 应当进行不同的抗浮设计, 采取不同的抗浮措施。

1.2.1 施工阶段抗浮设计措施

地下工程在施工期间, 一般顶板的覆土都没有完成, 但是底板和外墙都已经完成, 地下水的作用下会形成一定的浮力。在水浮力较小时, 可以利用集水井、排水明沟等排出基坑内的水, 减小结构承受的水浮力。在水浮力较大时, 应当在地下工程的底板中设计后浇带, 将底板下的块石垫层当做倒滤层, 在后浇带里面插入轻型井点立管进行降水。在后浇带的浇筑过程中, 应当在井点的立管上焊置环形止水环, 继续降水, 直到地下工程地下部分顶板及顶板覆土完成, 再去掉井点立管。如果设置后浇带比较困难, 也可以使用深井点降水的方法, 原理和轻型井点立管降水相同。

1.2.2 永久性抗浮设计措施

目前, 地下工程的永久性抗浮设计措施主要有:增加自重、锚杆设计和抗浮桩设计等。

增加自重是最传统和可靠的方法, 包括顶板压载、边墙压载和基板压载等, 增加自重就是要保证结构本身的重力大于地下水的浮力, 使得结构不上浮。

锚杆设计就是通过设计抗浮锚杆, 利用锚杆的抗浮力抵抗水浮力。即当地下工程建在粉质粘土、风化基岩等适宜钻孔灌浆的土层上时, 可以利用这些土层, 使用锚杆抗浮。抗浮锚杆易于施工、布置灵活, 主要形式有:预应力锚杆和非预应力锚杆两种。但是目前国内对抗浮锚杆的设计没有明确的规范, 限制了抗浮锚杆的设计和应用。

抗浮桩设计指通过设计抗浮桩, 利用桩体的自重和桩的侧摩擦阻力来抵抗水浮力。目前在我国的抗浮桩设计过程中主要采用经验参数法, 即利用桩的侧阻力值导入抗拔系数后作为抗浮桩的侧阻力值, 抗拔系数一般取0.5～0.8。抗浮桩按照轴心受拉构件进行承载力计算, 桩的配筋要求满足最小配筋率的要求。

2 地下工程抗浮加固措施

2.1 控制结构上浮的措施

地下结构发生上浮事故之后, 常用的处置方法有加载、洗砂和排水。

加载就是通过增加结构的自重来抵消水的浮力, 最终使得结构回归原位。一般将重物放在上浮量大的地方, 但是要注意楼板的极限承载能力。值得注意的是受到淤积在底板和基地间泥沙的影响, 加载并不一定能够达到所需的效果。

排水就是通过水泵将结构所在位置的地下水排出, 以降低水压力使地下结构回归原位。在地下水头较高且排水量小的地方, 要在底板下增加倒滤层, 既可以使地下水在水头作用下能够正常流出, 还能够保护回填土中的细颗粒不会被冲走流失。

洗砂的方法有两种:一种是利用高压水枪扰动地下结构侧墙边上的土壤, 降低它的摩擦力, 这种方法容易造成底板下淤泥沉积, 不利于后续作业;另一种方法是用高压水枪冲洗基础底板下的泥沙, 使结构顺利下沉。总之, 洗砂作业之前要事先评估底板下泥沙淤积的范围, 耐心观察, 持续作业直至结构稳定而缓慢的下沉。

2.2 抗浮加固

当控制住结构物的上浮之后, 就要进行结构的抗浮加固, 考虑到基础底板上钢筋布置较密, 补桩的孔不宜太大, 否则会有较多的底板钢筋被截断, 而使用钢锚杆在底板上钻孔的直径比较小, 能够大大的减少底板钢筋被截断, 是工程中首选的加固方法。

抗浮锚杆加固设计计算按照《岩土锚杆技术规程》对锚杆进行计算。

首先确定锚杆的拉力设计值, 采用钢绞线 (7股) 时, 取为100 kN。

然后按照下式确定钢索截面积和直径:

式中, 为钢索截面积;d为钢索直径;Kt为抗拉安全系数;Nt锚杆轴向拉力设计值;yfk为钢绞线轴向拉力设计值。

最后确定锚杆的锚固长度, 下面两式中的较大值:

式中, 为锚杆抗拔安全系数, 锚杆轴向拉力设计值, 为锚杆锚固段长度, 为锚固段注浆体和地层之间的粘结强度标准值, 为锚杆锚固段的钻孔直径, 为钢绞线的数量为钢索直径, 为界面强度降低系数, 为锚固长度对粘结强度的影响系数。

3 结语

随着建筑结构向地下的发展, 地下工程抗浮设计和加固将会成为结构设计的一个重要组成部分。地下工程的抗浮设计和加固应当根据具体工程结构的特点、地质条件和环境、施工因素等等, 综合考虑选择抗浮和加固措施。在设计和施工当中, 选择合理的设计参数, 重视结构构造措施, 才能使工程安全可靠。

参考文献

[1]贾金青.软岩地区抗浮锚杆的试验与施工[J].施工技术, 2003 (1) .

[2]国家标准.《土层锚杆设计与施工规范》CECS22:90[S].

[3]袁正如.地下工程的抗浮设计[J].地下空间, 2004, 24 (1) :41-43

地下车站分段抗浮措施探讨 篇4

地下车站在施工阶段和使用阶段，车站在水浮力作用下的抗浮稳定是一个不容忽视的问题。南方降水丰富，地下水位埋深较浅，如果车站覆土较薄或车站规模较大，仅凭车站结构的自重和覆土压力，一般很难满足抗浮稳定的要求，此时就要采取必要的措施。

地下车站纵向长度一般为200m左右，个别车站含折返线或停车线长度达到600m,在进行抗浮计算时，需要根据结构形式、覆土厚度、地质条件、水位埋深等的不同，而分段采用不同的抗浮措施，从而在技术、经济、工期等方面达到平衡。

本文以深圳地铁5号线太安站为例，对同一车站分段抗浮的情况进行分析与探讨，并提出一些改进措施，希望为其他车站的分段抗浮措施提供借鉴。

2 工程概况

2.1 车站概述

深圳地铁5号线太安站沿东晓路布置，横跨太白路、布心路、太安路等城市主干道路（见图1）。

该站为地下3层岛式站台车站，是深圳地铁5号、7号线垂直换乘车站。车站总长为621.14m，宽度约为20.4m，结构高度21.09m，平均覆土厚度约3.5m，是目前深圳最大最复杂的地下车站之一。车站围护结构采用地下连续墙加内支撑体系。主体结构除30轴～35轴因为交通疏解和次高压燃气管原位保护采用盖挖顺做外,其余均采用明挖顺作法施工。

2.2 水文地质情况

根据《深圳地铁5号线工程详细勘察阶段太安站岩土工程勘察报告》（以下简称《岩土工程勘察报告》），勘察期间稳定地下水位埋深1.70m～7.50m。

车站结构处于素填土、粉质黏土、粉砂、淤泥、砂质黏土、全风化～微风化混合岩层中，除55轴～61轴、70轴～79轴底板位于强风化混合岩层，底板均位于中风化、微风化混合岩层。

3 分段抗浮设计

3.1 设计依据及技术标准

按照《深圳地铁5号线工程施工图设计技术要求》（以下简称《技术要求》），结构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算，在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05，当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。抗浮稳定验算不仅要满足整体抗浮稳定，还要满足每个断面抗浮稳定。

从深圳地区以往多项工程的计算分析结果来看，抗浮安全系数按不考虑侧壁摩阻力取1.05控制进行设计更为经济。因此，本文设计按此计算方法，计算过程未考虑地连墙侧壁摩阻力。抗浮设防水位取满水位，即取至地面。

3.2 分段抗浮设计

3.2.1 原抗浮设计

根据公式：

k=G/F≥[k]=1.05

式中，k为抗浮系数；G为车站顶板覆土重量、结构自重、抗浮措施产生的等效荷载的总和；F为车站箱体受到的水浮力；[k]为抗浮安全系数。

在不设置抗浮措施的情况下，车站箱体受到的水浮力远大于车站顶板覆土重量及结构自重的总和，抗浮系数k=0.782，远小于不考虑侧壁摩阻力的安全系数1.05，需要采取辅助抗浮措施。

首先，考虑在顶板上方设置压顶梁，通过在地连墙预留凹槽将压顶梁与地连墙接成整体，让地连墙自重参与抗浮。本站地连墙厚800mm，全长约1 292m，高度约28m，压顶梁尺寸1.2m×1.2m，全长约1 280m，考虑地连墙和压顶梁共同参与抗浮并扣除压顶梁相应覆土重量后，抗浮系数k=0.950，仍不满足抗浮要求。

其次，考虑设置抗拔桩。因本站基坑较深，部分底板已经位于微风化岩层上，抗拔桩全部或部分进入微风化岩。根据《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》（JTJ 285-2000）【1】，计算得出单根直径1.5m嵌岩抗拔桩（嵌入中风化岩层不小于3D且嵌入微风化岩层不小于1D）的承载力设计值为R=4000kN。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）【2】桩间距不小于3D以及其他一些的布置原则，全站共设置抗拔桩118根，抗浮系数k=1.132，大于安全系数1.05，满足抗浮要求。

3.2.2 采用分段抗浮设计的原因

本站70轴～79轴底板位于强风化混合岩层，钻孔底部仅揭露到强风化混合岩，按地层线延长后进行抗拔桩的计算，由于抗拔桩需嵌入中风化岩层不小于3D且嵌入微风化岩层不小于1D，此范围桩长较长，有的达到20.2m（从地面算桩长近50m）（见图2），施工难度极大，考虑到此范围车站宽度只有12.75m，浮力较小，经各方研究讨论并详细计算后决定，70轴～79轴采取其他抗浮措施确保车站主体抗浮安全，(1)轴～70轴仍采用设置压顶梁和抗拔桩的方式抗浮（见图3）。

3.2.3 分段抗浮设计方案的选取

70轴～79轴为了抵抗车站水浮力，在排除了设置抗拔桩的情况下，综合比较了以下几种抗浮措施：

1）根据地质纵剖面，考虑到两端有2根桩较短，仍按嵌岩桩考虑，其余7根较长，取10m长按摩擦桩考虑，桩侧摩阻力设计值取80kPa，安全系数1.135。

2）按全底板加厚0.8m考虑，安全系数为1.053。

3）按全底板配重素混凝土1.0m考虑，安全系数为1.053。

4）按全底板配重钢渣0.5m考虑，安全系数为1.055。

5）在主体及风亭与围护结构连接处设置连接措施如榫槽（见图4中A、C）、压梁（见图4中B），让围护结构参与抗浮，安全系数为1.058。要求风亭地连墙厚度不小于800mm，且嵌入基底不小于6.0m。

方案a由于缺少必要的桩侧摩阻力值作为设计依据，若按广东省标准《建筑地基基础设计规范》（BDJ15-31-2003)【3】表10.2.3-1或深圳地区规范《地基基础勘察设计规范》（SJG 01-2010）【4】表10.4.3-1，桩侧摩阻力取值范围较大，下限值低于计算采用的80 kPa，故未采用此方案。

方案b需底板加深，加大基坑开挖危险，并且车站规模增大同时导致水浮力增大，故也未采用。

方案c、方案d由于受地铁限界控制，无配重空间。

方案e相比其他方案，不影响工期，基本不增加工程造价，实施风险小，有较为明显的优势，最终采用此方案。

3.2.4 分段抗浮设计结构采取的措施

为了保证方案e中，主体及风亭与围护结构连接处的连接措施能将两者真正有效的连接成一个整体，共同抗浮，需要采取一定的工程措施。

因为深圳地铁5号线全线统一采用全包防水，因此，采取将围护的钢筋锚入主体增加整体性的措施必然会破坏防水层。

对于图4中A节点，需要在地连墙凿出榫槽。此处靠近地面，地连墙的内力较小，纵向采用分段凿除分段浇筑的方法，车站顶板往外悬挑出200mm，通过抗剪及局压计算，可满足受力要求。

对于图4中B节点，在施做车站主体时，侧墙外侧预留1 000mm（高）×200mm（宽）的榫槽，待施做风亭，破除主体地连墙时，将压梁与地连墙浇筑在一起，然后施做风亭底板，从而确保地连墙能参与车站主体抗浮（见图5）。

对于图4中C节点，在施做风亭地下连续墙时，预留900mm（高）×250mm（宽）的榫槽，待施做风亭侧墙时将榫槽与风亭侧墙浇筑在一起，确保地下地连墙能参与车站主体抗浮（见图6）。

3.3 分段抗浮设计对结构的影响

方案e将主体结构与围护结构“捆绑”成一体，固然能有效的保证围护结构参与抗浮，但同时也会造成主体结构受力发生一定的变化，需要检算此变化是否影响配筋。

利用SAP2000分析软件，我们可以建立两个模型进行对比分析，一个模型模拟方案e所示的情况，顶板两端嵌入围护结构榫槽，模型中A、B、C节点均采用释放杆件一端弯矩和扭矩的方法来模拟榫槽处的连接；另一个模型模拟设置抗拔桩而不设榫槽的情况。分析得出承载能力极限状态弯矩值分别如图7和图8所示。

从图7和图8可以看出，两种情况弯矩值有较为显著的差别，影响部分杆件的配筋，方案e取消抗拔桩，断面总配筋量略有降低。

4 结语

地下车站的抗浮是结构设计的重要组成部分，由于地下水浮力引起地下结构整体漂移、变形缝两侧错轨等工程破坏事故时有发生，因此在设计中要因地制宜，根据各车站的不同情况和现场实际可分段采用不同的抗浮措施，同时充分考虑不同的抗浮措施对主体结构产生的影响，达到工程安全、经济的目的。

参考文献

[1]JTJ285-2000港口工程嵌岩桩设计与施工规程[S].

[2]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].

[3]BDJ15-31-2003建筑地基基础设计规范[S].

地下室抗浮设计 篇5

近年来, 我国现代化发展迅速, 各种资源越来越紧缺, 尤其是土地资源, 在大城市寸土寸金的市区, 为充分利用地下空间, 地下室层数越来越多, 基础埋置越来越深。同时南方地区雨水充足, 地下水十分丰富, 这给地下室的抗浮带来了很多安全隐患。因为地下室抗浮设计不当, 或者没有引起足够的重视, 地下室被浮起或者开裂渗水的事故经常发生。因此, 怎样安全经济地进行地下室抗浮设计是地下室设计的重中之重。本文将结合长沙地区某地下室的工程实践, 重点讨论抗浮锚杆设计的过程。

1 工程概况

本工程为某商业综合体建筑, 分为A、B两个区, 均设三层地下车库, 其中A区地面以上有五层商业裙房, B区有四层商业裙房及两个百米高的办公塔楼。地下室单层面积不计两个塔楼时约为21540m2, 各层同一层内质量比较均匀, 柱网基本处于8.4m×8.4m。由于现场场地呈现东高西低走势, 地质勘察报告提出的抗浮设防水位也进行了区分, 其中A区为44.00m, B区为45.50m。地下室底板板面标高为30.200m, 基础采用筏板基础, 筏板厚度为600mm, 基础持力层大部分位于第四层强风化板岩上, 其承载力特征值为400k Pa。项目平面简图详见图1所示。

本工程的整体计算软件采用SATWE, 由于办公塔楼是单独建模计算的, 模型里只包含地下室与裙房, 从SATWE的计算文本里可以查到各层的质量, 因为抗浮设计时, 建筑物自重不考虑活载的质量, 只考虑恒载的质量, 统计汇总可以得出地下三层与地上一~四层的恒载质量之和为174862t, 第五层的恒载质量为11493t。总恒载质量为186355t。

2 整体抗浮计算

基底标高为:30.2-0.6=29.600m

水头压力: (44-29.6) ×10=144k Pa (A区) ; (45.5-29.6) ×10=159k Pa (B区)

A区自重计算:

结构自重:186355×10/21540=86.5k Pa, 筏板:0.6×25=15k Pa, 底板回填土:0.3×18=5.4k Pa。自重合计:86.5+15+5.4=106.9k Pa。

根据《建筑地基基础设计规范》106.9<144×1.05=151.2k Pa, 故整体抗浮不足。

B区自重计算:

结构自重:174862×10/21540=81.2k Pa, 筏板:0.6×25=15k Pa, 底板回填:0.3×18=5.4k Pa。自重合计81.2+15+5.4=101.6k Pa。

101.6<159×1.05=166.95k Pa, 故整体抗浮不足。

3 抗浮方法的选择

工程项目中, 抗浮方法多种多样, 归纳起来主要有两类, 主动抗浮与被动抗浮。主动抗浮主要是通过降排水的方式来降低抗浮设防水位, 使水浮力小于结构自重, 从而实现抗浮目的。此法有设置盲沟把地下水疏导至低水位处或者引到市政管网, 也有通过设置排水井, 不停的抽水来降低水位。从多年的实践来看, 主动抗浮法可靠性并不高, 存在较大的安全隐患。而且对地下水系, 城市地下水有一定的破坏。因此现阶段被业主采纳得越来越少。

被动抗浮, 顾名思义, 通过自身的改变来抵抗水浮力, 主要有配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆法。配重法就是通过增加板厚、增加覆土厚度、底板压重等增加自重的方式来实现受力平衡, 此法效果不明显, 往往需要通过增加基坑深度来实现, 增加基坑深度的同时也增加了水头, 且土方开挖量增大, 所以经济性较差, 只适用于自重与浮力相差不多的情况。

抗浮桩在工程中应用较多, 一般采用预制桩、钻孔灌注桩等, 由于桩能提供较大的拉力, 效果比较明显, 但抗浮桩往往用于桩基础的地下室中, 分析本工程的实际情况, 筏板基础处于强风化板岩上, 桩施工很困难, 工期也很长, 造价较高, 因此本工程不采用抗浮桩。

抗浮锚杆是利用钢筋或者预应力钢筋与砂浆 (水泥浆) 的锚固体与土体的结合力来作为抗浮力, 锚杆有成孔直径小、施工方便、造价较低、可以灵活布置、工期较短等诸多优点, 结合本工程来看, 强风化板岩进行锚杆施工是可行的, 板岩的力学参数较为有利, 锚杆长度可以得到有效的控制。因此选择抗浮锚杆的方案。

4 抗浮锚杆计算

根据地勘报告, 可采用全长粘结型抗浮锚杆, 锚杆的锚固段为第四层强风化板岩。拟采用直径为150mm的锚杆, A区锚杆长度为6m, B区锚杆长度为9m。根据地基与基础全国技术措施计算单根锚杆抗拔力。

取抗拔承载力为180.9k N。

取抗拔承载力为271.3k N。

由于采用筏板基础, 底板较厚, 整体基础的刚度较好, 因此可以考虑均匀布置锚杆, 筏板底部满布。则锚杆间距:

A区:每根锚杆的抗浮面积为180.9/ (144-106.9) =4.876m2, 间距为2.21m。

B区:每根锚杆的抗浮面积为271.3/ (159-101.6) =4.726m2, 间距为2.17m。

考虑到水位变化、上部质量不均匀等不利因素, 锚杆间距均取为2.1m。

锚杆采用预应力螺纹钢筋PSB1080级。则抗拔锚杆的横截面面积A计算:

由于所采用锚杆为永久锚杆, 地下室底板浸在地下水中的几率很大, 且锚杆的受力状态是受拉而不是受压, 因此需考虑锚杆钢筋的锈蚀问题, 我国有关规定对钢筋锈蚀的考虑主要是限定最小保护层厚度及规定混凝土中一定的添加剂和水泥用量。我国港口工程中统计的钢筋锈蚀量为0.1~0.2mm/a, 鉴于此工程地下水对钢筋具有微腐蚀性, 此环境条件远比港口工程要好, 因此对于A区可采用准25的预应力螺纹钢筋, B区可采用准28的预应力螺纹钢筋。

锚杆钢筋与水泥砂浆之间的锚固长度还应满足验算要求:

(A区) 满足要求;

(B区) 满足要求。

5 抗浮锚杆基本试验

锚杆在全面施工前, 必须进行基本试验, 用基本试验的结果来检验理论计算是否符合要求。会同参建各方共同商讨A、B区各选3根做基本试验, 选择三个不同的典型位置施工, 施工完毕后按照规范的要求进行加载与卸载。经过检测单位的检测, A区的三根锚杆的抗拔承载力极限值均不小于360k N。B区的三根锚杆的抗拔承载力极限值均不小于540k N。通过基本试验的检验, 锚杆设计是可行的。为下一步的大面积锚杆施工做好了准备。

6 结论

(1) 当地下室及以上各层质量比较均匀时, 可取计算软件中的恒载重量进行抗浮计算, 此数据考虑了结构全部自重, 较为真实准确, 但实际施工中, 一定要等自重能够抵抗住水浮力时才停止降排水。

(2) 选择合理的抗浮设计方法, 既可以满足工程的安全, 也可以取得较好的经济效果, 因此一定要根据具体基础类型和地质条件进行比选。

(3) 由于抗浮锚杆长期处于水环境中, 作为永久锚杆, 处于受拉状态时, 一定要考虑钢筋的锈蚀量, 因此要有一定的余量。

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) [S].

[2]全国民用建筑工程设计技术措施——结构 (地基与基础) [S].2009.

地下室抗浮设计小结 篇6

关键词：地下室抗浮,水位取值,局部抗浮

0 引言

近几年建筑不再局限于单层地下室, 多层地下室的出现使得结构设计工作越富挑战性。设计过程中地下室抗浮设计不容忽视。忽视地下室抗浮设计可能导致许多工程事故, 有可能出现整体上浮或局部部位结构破坏, 如地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝, 地下室底板局部隆起, 柱间板出现45°破坏性裂缝......本文就地下室抗浮设计中常见问题结合工程实例, 与同行们一起讨论学习。

1 抗浮设计原理

地下室底板和侧墙、顶板形成一个密闭空心整体, 其所受的水浮力相当于其排开抗浮水位下水的重量。抗浮设计首先必须保证地下室整体不上浮, 以免导致上部梁板柱构件破坏。整体抗浮满足后, 要保证底板侧壁等局部构件又能承担水浮力荷载而不破坏。因此, 地下室的抗浮设计应进行整体抗浮和局部抗浮验算。

1.1 抗浮水位取值

在进行水浮力计算的时候, 抗浮水位取值应结合地质报告, 对于下列一些特殊情况应进行必要的分析和论证, 并与地质勘查单位做讨论:

(1) 地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时, 应进行专门论证;

(2) 对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时, 应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响, 不能笼统地采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计;水是往低处流的, 若建筑物一侧或多侧是敞开的, 水位不可能高出室外地坪;

(3) 拟建建筑在有水头压差的江、河岸边, 且存在滤水层, 应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位;

(4) 当地下室地基为不透水的岩土层且支护又严密的基坑, 虽然抗浮水位较低, 也应适当考虑抗浮, 一旦暴雨来临, 地面的地表水全流入基坑形成“脚盆”效应, 即基坑为“大脚盆”, 地下室成为“小脚盆”。

1.2 整体抗浮

地下室整体抗浮通常优先利用建筑的自重 (包括结构及建筑装修、上部覆土等, 不含楼面活荷载) 平衡地下室水的总浮力。当不能平衡时, 若与总水浮力差距不大的情况下, 适当衡量对比经济效益后, 可采用增加顶板覆土, 底板超挖增加底板配重等方法抗浮。当水浮力对比自重大较多的情况下通常采用增设桩或锚杆等来共同抵抗地下水的浮力。

1.3 局部抗浮验算

梁板墙柱结构构件的强度验算以及容易被忽略的变形验算和裂缝验算。

2 工程实例探讨

下面结合某工程实例设计, 主要就底板及整体抗浮计算细节方面做讨论, 侧壁水压力计算略去。

2.1 工程概况

某小区“三旧”改造工程项目, 住宅总建筑面积约101615m2, 地上建筑面积约86308m2, 地下建筑面积约15307m2。该工程设地下室两层, 高8.6m, 现地面高程为152.48~154.60m, 开挖深度为7.3~9.2m。开挖范围内土层依次为素填土1-1、杂填土1-2、粉质粘土2-1、粉砂2-2、圆砾2-3。其中素填土1-1、杂填土1-2属欠固结土, 天然抗剪强度低, 基坑开挖后坑壁稳定性差。勘察场地为冲洪积地貌单元, 场地地势平坦, 地下水受大气降水及附近河流的影响, 根据地质资料, 该场地范围30年一遇洪水位为152.0m, 50年一遇洪水位为153.0m, 场地抗浮设防水位高程为153.0m。本工程±0.00相当于黄海标高154.20。底板结构面-10.00m (相当于黄海标高144.20) , 计算水位非人防时取抗浮水位标高153.00 (黄海标高) , 相对标高-1.20m, 人防时计算水位取稳定水位152.00 (黄海标高) , 相对标高-2.20m, 总平面图详图1。

2.2 整体抗浮

2.2.1 抗浮计算 (地下室标准板跨为8.4×8.4)

(1) 水浮力与压重计算:

水浮力F:抗浮水头高度为8.8m, 即F水=8.8×10=88.0k N/m2。

压重G1 (顶板、底板各构件及覆土自重荷载) :

(其中顶板厚度200mm, 负一层板厚0.12mm, 覆土900mm, 底板厚度500mm, 底板疏水层厚度200mm, 负一层面层100mm, 梁柱自重每平方约2.5k N/m2)

可得出:

G1<1.05×F水=92.40k N/m2, 则地下室抗浮不满足要求, 须设置抗拔桩。

(2) 地下室抗拔桩计算 (取8.4×8.4区格计算)

受荷面积范围内需抗拔力为 (1.05×F-G1) ×A= (92.4-47.7) ×70.56=3155k N。

单桩抗拔承载力为500k N, 受荷面积范围内抗拔桩数量取为8根。

R=8×500=4000k N/m2 (满足要求) 。

2.2.2 抗拔桩布置方案

下面来深入讨论抗拔桩布置方案的选择, 常见的抗拔桩布置大致有如下几种:

(1) 集中点状布置, 一般布置在柱下。优点:由于抗拔桩布置集中, 有很强的抵抗力, 受力概念明确。缺点:地下室底板梁板配筋较大, 未有效地利用抗拔桩, 经济效益差。

(2) 集中线状布置, 一般布置于地下室底板梁下。优点:由于抗拔桩布置相对集中, 有较强的抵抗力。缺点:地下室底板板配筋较大, 经济效益差。

(3) 面状均匀布置, 在地下室底板下均匀布置。优点:地下室底板梁板配筋较小。缺点:不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力;对于实际底板板中浮力较大, 梁柱边较小的情况没有客观考虑, 笼统地认为所有的抗拔桩受力一致, 局部偏不安全;另外由于抗拔桩布置相对分散, 对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。

综合考虑竖向荷载及底板局部抗浮受力, 采取如图2布置的方案 (无梁板) 。

结合JCCAD模块中的筏板有限元进行整体抗浮计算, 计算后也可以看出桩抗拔反力的大小及分布规律, 是否满足理论及假定要求。其中要注意的是桩身弹簧刚度的取值应当合理, 可以根据抗拔桩抗拔实验, 依据桩身抗拔承载力N及对应破坏前一级荷载的上拔位移δ, 即K=N/δ计算假定。

2.3 局部抗浮

底板结构面-10.00m (相当于黄海标高144.20) , 计算水位非人防时取抗浮水位标高153.00 (黄海标高) , 相对标高-1.20m, 人防时计算水位取稳定水位152.00 (黄海标高) , 相对标高-2.20m, 底板厚度取为500mm, 底板疏水层厚度200mm。

底板水浮力荷载结合人防荷载计算比较:

3非人防时与人防时荷载 (25k N/m2) 比较 (标准值) :

(1.2×63.8+1.0×25) /1.35/1.2=62.70 (人防时) <75.10 (非人防时) ;其中1.2为材料提高系数。

综上底板计算可知, 底板配筋由非人防下抗洪水浮力控制, 假定上部墙柱为底板支座, 借助JCCAD防水板抗浮模块对防水底板进行有限元分析, 应用前述布桩方案及选择适当的筏板厚度后, 配筋基本为构造值。

3 总结

按照整体抗浮来布置抗拔桩, 考虑上部竖向荷载, 结合基础结构及防水板刚度, 通过合理的布置设计, 尽量避开防水板中心, 使得抗拔桩受力均匀, 保证抗拔桩不超过其抗拔承载力, 减小底板配筋的同时满足整体抗浮, 安全的同时又不会造成成本浪费。

底板厚度不宜太小, 须具有足够的刚度, 减小底板整体变形, 协调各桩及底板的共同工作, 充分利用上部竖向荷载, 减小抗拔桩的内力。

另外, 不应忽视施工期间对地下室抗浮措施, 施工期间一旦未及时采取降水措施就会将“小脚盆”浮起, 使用期间若不将四周的回填土采用粘性土分层夯实形成止水层, 也同样会产生“脚盆”效应。

设计图纸对施工期间的降水要求及终止降水的条件等应在结构设计说明中注明。

当裙房大量设置抗拔桩时, 应适当考虑平时其所起的作用一般为抗压桩, 此时要注意主楼与裙房的沉降差异, 采取必要的措施。

参考文献

[1]GB 50007-2002建筑地基基础设计规范[S], 北京:中国建筑工业出版社

[2]GB 50009-2001 (2006年版) , 建筑结构荷载规范[S], 北京:中国建筑工业出版社

地下室抗浮设计的方法研究 篇7

1 抗浮设计方法

1.1 抗浮计算公式

在国家新规范GB 50007-2011建筑地基基础设计规范，以下简称《基础规范》颁布以前，广东、北京、上海等地方标准对抗浮设计的公式都做了不同的规定，归纳起来它们之间的不同在于安全系数的取值略有不同。新《基础规范》第3.0.2条6款规定:建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算;第3.0.4条6款规定:当工程需要时应提供用于计算地下水位浮力的设防水位;第5.4.3条1款给出了计算公式:

其中，KW为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05;第5.4.3条2款规定:抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施，在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。至此，国家规范第一次较为明确的对抗浮计算给出了具体要求，设计人员据此进行抗浮设计。

1.2 抗浮验算内容

虽然抗浮计算公式比较直观和简单，但是结构设计人员必须具备一定的基本概念，并且应明确哪些类型的工程需要进行抗浮设计，并且知道怎样进行抗浮验算，下文就讨论此问题。

1.2.1 整体抗浮验算

当建筑物的自重小于水的浮力时，建筑物处于不稳定状态，需要采取相应的抗浮措施并进行抗浮整体性验算以保持建筑的稳定性。在地下水位较高的地区，城市中的集中绿地或广场之间设置的单建式地下车库;全埋于地下的水池、泵房等市政工程构筑物;地下室层数较多而地面上层数较少的建筑，在这些情况下整体抗浮稳定性往往不满足要求。配重法(通过增加结构的自重来抵御水浮力的作用)简单、可靠也相对比较经济，可以在建筑物地下室或地下构筑物的底板、顶板用土、砂、石、混凝土(包括钢渣混凝土重度30 k N/m3)等材料压实回填。建筑物自重与浮力相差不大时，用配重法比较合理，相差较大时会使工程造价提高，这时采用抗拔桩和抗浮锚杆比较合理。抗拔桩多结合工程桩基而采用，单纯使用抗拔桩工程造价也往往比较高。抗浮锚杆由于造价低廉、施工方便、能够与结构的应力与变形相协调等优点在许多工程得到了运用。

1.2.2 局部抗浮验算

在工程实践中我们还会遇到由于上部结构荷载分布不均匀而导致的局部抗浮力不足的情况。比如现在常见的高层主楼和裙房或地下室车库基础之间不设沉降缝的工程，由于高层主楼荷载大，该范围的整体抗浮能力比较高，但是在裙房或者地下室车库范围内的抗浮能力就比较弱。有些设计人员只计算上部结构的总重量标准值大于总的水浮力就认为抗浮满足设计要求，没有考虑上部结构荷载分布的不均匀，忽略了局部抗浮验算，有可能会发生底板隆起、开裂甚至地下室及上部结构的局部范围出现破坏。局部抗浮验算不满足时，可采用提高基础刚度、配重法或抗浮桩、抗浮锚杆等措施解决抗浮稳定性问题，也可以通过几种手段联合使用达到较好的抗浮效果。局部区域建筑物自重与浮力相差不大时，通过增加基础刚度和增加配重法比较合理;局部区域建筑物自重与浮力相差较大时，采用抗浮锚杆比较经济合理;当同时考虑其他因素，基础方案已经采用桩基时，才用抗拔桩也是比较合理的。

1.2.3 施工阶段抗浮验算

《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8款中，规定了“地下室抗浮(防水)设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等”，因此除了进行整体和局部抗浮验算外，设计人员还应该对施工阶段的抗浮稳定性问题进行考虑，必要时应在施工图中对“施工期间的降水要求及终止降水的条件”做出明确要求。一般的来讲，在施工荷载的自重小于水浮力的阶段，通过施工期间的降水就能解决抗浮稳定性问题。需要指出一点:对于主楼、裙楼及地下车库连成一体的工程，通过后浇带解决温度问题或差异沉降问题时，施工时应对后浇带采取超前止水措施(详见GB 50108-2008地下工程防水技术规范第5.2.14条)，以避免当施工荷载的自重增加到满足施工阶段抗浮要求时由于后浇带的存在而不能停止降水的情况发生。还有，当地下室基坑的地基为不透水的土层、基坑侧壁又支护严密，地表水对基坑实施倒灌，引起地下室结构的抗浮。我国多数城市都发生过下暴雨时的地表水对深基坑的倒灌，这种问题也应引起足够的重视。

除此之外，无论何种措施都应考虑地下水浮力对地下室底板的作用，保证地下室底板构件在地下水作用下具有足够的强度和刚度，并满足构件的抗裂或裂缝宽度的控制要求。

2 抗浮验算中几个参数的探讨

2.1 抗浮设防水位的确定

抗浮设防水位的确定是一个十分复杂的问题，它涉及到场地地形、区域水文地质等因素。在实际中有些勘察报告提出的地下室的抗浮设防水位并不严谨，鉴于抗浮设防水位是地下室抗浮设计中一个决定性的参数，所以需要设计人员对抗浮设防水位的确定方法有一定的了解。目前业界普遍认同JGJ 72-2004高层建筑岩土工程勘察规范第8.6.2条的方法确定抗浮设防水位。

1)长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位;当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定;

2)场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;

3)只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年度的最高水位确定。

文献[1]作者结合文献[2][3]的观点对复杂情况下的抗浮设防水位的确定和浮力的计算提出了建议。

2.2 抗浮构件的布置方法

2.2.1 抗浮锚杆布置

抗浮锚杆的布置总结起来有三种布置方式:

1)集中点状布置，一般布置在柱下;

2)集中线状布置，布置于地下室底板梁下;

3)面状均匀布置，在地下室底板下均匀布置。

文献[4]以实例的方法比较了这三种布置方式各自的优缺点，并指出按照基础应力与变形相协调的原则布置能得到较好的经济效果。

2.2.2 抗拔桩的布置

由于抗浮桩一般布置于框架柱、底板梁体附近使底板整体受力较好，因此，在布桩设计时，应综合考虑建筑物底板结构、房屋跨度等相关因素，结合单桩抗浮力设计值及结构单跨宽度，经过反复计算来确定抗浮桩的数量和分布。抗拔桩一般宜选用桩径较小、单桩抗拔力相对较小的桩进行密布。抗拔桩的桩长宜尽量控制在单节桩的长度范围内，这样可以减少接桩费用以及避免由于接桩不牢固造成的抗拔力损失。文献[5]通过对比不同抗拔桩的设计方案，在基于发挥抗拉钢筋的抗拉程度和减少成本、便于施工的角度得出了“抗拔桩的桩径宜取0.4 m～0.6 m，桩长宜取8 m～16 m”的结论。文献[6]对抗拔桩的侧阻的形成机理进行了探讨。

3 结语

结构工程中的抗浮设计是需要在准确合理的参数下计算不同工况(整体、局部、施工阶段)下的抗浮稳定性问题，选用合理、经济的抗浮措施，并且在基础计算中考虑水浮力工况下满足基础的承载力和变形要求。

摘要：结合新规范GB 50007-2011建筑地基基础设计规范中抗浮设计的计算公式,分析了不同工况下抗浮验算的内容,对抗浮设防水位的确定和抗浮构件的布置方法进行了探讨,对类似工程设计具有参考意义。

关键词：抗浮设计,抗浮设防水位,抗拔桩

参考文献

[1]张旷成,丘建金.关于抗浮设防水位及浮力计算问题的分析讨论[J].岩土工程技术,2007,21(1):15-20.

[2]张思远.在确定建筑物基础抗浮设防水位时应注意的一些问题[J].岩土工程技术,2004,18(5):227-229.

[3]黄志仑,马金普,李丛蔚.关于多层地下水情况的抗浮水位[J].岩土工程技术,2005,19(4):182-183,217.

[4]于岷红,梁立,马志林.某地下室抗浮设计[J].建筑结构,2012,42(12):139-142.

[5]雷晓雨,申雪静,闫明礼.抗拔桩设计参数的合理选用[J].工程勘察,2010(7):19-21,31.