地下室抗浮
设计
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和抗浮对策
有关地下室抗浮设计和抗浮对策研究
【摘要】 文章结合笔者近年来参与的结构设计实践，总结了当前地下室抗浮的主要方法，重点阐述目前结构设计中对于含地下室的抗浮设计中存在的问题，并提出了相关解决措施。
1.引言
伴随着我国国民经济的快速发展，全国各地开展了大量的工程建设，建筑行业作为我国国民经济的重要支柱之一，为我国国民经济的发展做出了巨大贡献。但随着城市用地越来越紧张，以地下室为代
表
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的地下建筑结构在建筑设计阶段越来越得到重视，从结构设计角度如何确保这类结构在满足结构安全及耐久性要求是相关设计人员应当注意的问题。其中地下室抗浮作为地下室结构设计的重要部分，更加需要设计人员在抗浮设计方法及对策方面有所认识。
2.地下室抗浮主要对策
根据不同的地质条件，地下室抗浮设计需采用不同的方法，以确保地下室抗浮力的稳定性，在地下室抗浮设计中，人类探索出了各种不同的方法，并在实践中得到了运用，笔者根据自己多年来的经验以及对相关文献的概述，总结了以下几种常用的抗浮设计方法:
2.1压重抗浮
抗浮失效(建筑物倾斜或出现裂缝)是由于建筑物自重小于地下水浮力造成的，因此解决此问题最简便的办法就是增加建筑物自重，比如在地下室顶板部位覆盖一定厚度的土层。对于土体的选择，不同地区可结合当地地质条件，就近选择可利用覆土材料。
2.2工程桩抗浮
工程桩，就是在工程中使用的，最终在建构筑物中受力起作用的桩，根据桩身材料可分为混凝土桩钢桩和组合材料桩等，按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，工程桩基础大多是现浇大直径柱，整体性好，工程桩周围与土层间摩擦力大。但同时也应当注意工程桩在使用过程中经常会出现的裂缝及耐久性较差的问题，因此在地下室结构抗浮设计中使用工程桩抗浮应当对于使用过程中可能涉及到的桩体变形问题进行有效预估。
2.3锚杆抗浮
锚杆抗浮是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，在建筑物采用天然地基且基岩或良好锚固土层埋深较浅锚杆长度较短等情况下，锚杆抗浮是地下室抗浮设计很好的选择，锚杆抗浮为抗拔桩体承受拉力，普通抗浮桩受力也是自桩顶向桩底传递，桩体受力大小随着地下水位的变化而变化，因此当地下水压力较大，松散砂层太厚，锚杆受到的拉力也随之发生变化，不宜采用锚杆抗浮，这种情况下如果采用锚杆，就会产生较大的变形，不利于结构稳定，造成抗浮失效此外，当软弱土层较厚或锚杆自由段过长时，这种
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抗浮也是不合适的，锚杆自由段长其永久防腐蚀措施要求就较高，工程费用也会显著增加。
2.4排水法抗浮
排水法抗浮主要是通过修建排水盲沟将地下室周围的地下水自流排到较低区域，这种方法只适用于建筑场地标高相对于周围地面较高或附近有较低水位的排水系统工程中，不能普遍使用当前比较流行
的一种排水法抗浮是
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静水压力释放系统，该系统通过多孔聚乙稀排水管网将地下水位降到地下室底板以下，使地下室地板不受或受很小的水浮力，能够有效地防止地下室上浮。
3.目前地下室抗浮设计中存在的问题及解决措施
3.1存在的问题
在多个地下室因水浮力作用而引发的工程亊故中，我们发现有些设计人员对地下水的作用认识不足，抗浮设计的基本概念不够清晰，常见的有下列几种情况:
(1)重视地下室的梁、板、柱、墙的结构构件设计，忽视整体抗浮验算分析，忽视施工的抗浮措施，总认为具有上万吨自重的地下室怎么不会浮起来;
(2)地下室底板裂缝、漏水，甚至成为地下游泳池，把某些实质上是因为地下水的作用远大于设计荷载而造的工程事故，错判为温度应力作用、砼施工质量问题等。
(3)对于基底为不透水土层的地基(基岩、坚硬粘土)，深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护，忽视水的浮力。
有些设计人员对上述最基本的概念还不够清晰，例如，有些设计人员只对地下室底板的梁、板、墙在地下水浮力荷载作用下的强度计算，未做整体抗浮的认真分析，特别是独立地下室、水池等，造成地下室整体上浮，给地下室结构带来严重破坏，难以进行复原处理。又如有些设计人员利用上部结构自重抗浮，只计算上部结构总自重标准
值大于总的水浮力设计值，就认为抗浮设计满足要求。既不分析其上部建筑荷载的分布，又未计算局部抗浮，局部范围因抗浮力小于水浮力，底板隆起、造成地下室及上部结构局部范围内大面积破坏。再如，在地下室底板计算中只验算强度不进行变形的裂缝宽度的计算，造成底板产生裂缝，漏水严重，形成“地下游泳池”。
更值得一提的是，有些设计人员和施工人员对地表水作用认识不足，当地下室地基为不透水的岩土层、支护又严密的基坑，一般认为不存在水的浮力，因此造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点，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”。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。
3.2解决对策
为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法，一类为“压”，一类为“拉”。 当采用“压”的做法时，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，必须增加“拉”的做法，即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是“压”还是“拉”的做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力(压重+抗拉力)大于水的总浮力。局部抗浮验算，除了梁板墙柱结构构件的强度验算、变形验算和裂缝验算，还应包括局部的抗浮验算，对于大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，建筑自重不均匀，当上部为高层或恒荷载较大时，该范围的整体
抗浮能力可能较高，但上部没有建筑或建筑层数不多的局部范围，特别应进行分区、分块的局部抗浮验算，例如:柱、桩、墙的压力或拉力能否平衡它所影响区域里的水浮力总值。同时在进行工程的抗浮设计时，要做到以下三个步骤:(1)仔细研读勘察
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;(2)进行整体抗浮和局部抗浮验算，并提出施工期间的抗浮措施和降水措施;(3)对存在“脚盆”效应的结构进行分析。
4.结论
经济的发展促进了建筑在向朝着高度不断增加的同时，以地下室为代表的地下建筑也在不断增加，其中地下水的存在是地下室结构设计中需要考虑的重要问题。地下室抗浮设计是修建地下室时十分关键的问题，必须慎重对待在实际操作中，必须仔细分析勘察场地条件周围环境和土层情况，准确计算出地下水浮力，根据不同工程的具体情况灵活运用各种抗浮设计方法。
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