建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計

楊士友

（貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，貴陽550081）

1 引言

隨著近年來建筑業(yè)對建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮性能重視程度的逐漸增高，建筑的抗浮性能也成為衡量建筑整體質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，在建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮分析的過程中，由于很多因素都會使抗浮設(shè)防水位受到影響，從而增加工程事故出現(xiàn)的概率。此時，為確?？垢」ぷ鞒浞职l(fā)揮作用，及時采取相應(yīng)的措施十分關(guān)鍵，實踐證明，其能夠在保證建筑使用壽命的同時，實現(xiàn)資源合理利用的目的，幫助結(jié)構(gòu)專業(yè)人員綜合解決各類問題。

2 抗浮設(shè)計相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中明確指出，若出現(xiàn)地下水埋藏較淺或者地下構(gòu)筑物上浮情況，相關(guān)人員必須進(jìn)行科學(xué)的抗浮驗算。但是，與抗浮設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范依然十分籠統(tǒng)。實際上，抗浮設(shè)計的復(fù)雜性很強(qiáng)，涉及面也很廣，很多因素都是無法避免、不可抗衡的，這也是抗浮問題始終無法得出統(tǒng)一定論的關(guān)鍵原因。

3 地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計影響因素

地下水位及其變幅是建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計的重要依據(jù)。進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計時，通常僅考慮正常使用的極限狀態(tài)，而對施工過程和洪水期重視不足，因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞。另外，在地下結(jié)構(gòu)的上部常建有多棟高層和低層建筑，由于地下結(jié)構(gòu)的面積較大、形狀不規(guī)則，且上方局部沒有建筑，此類抗浮問題相對難以處理，須作細(xì)致分析后再進(jìn)行處理。

4 建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮主要措施

實際上，多數(shù)建筑的地下結(jié)構(gòu)都存在抗浮問題，如地下室、下沉式廣場、地鐵及游泳池等，而通常情況下采取的抗浮措施以配重、錨固、降水以及側(cè)墻加載措施為主。

4.1 配重抗浮

配重抗浮，是通過增加結(jié)構(gòu)自重實現(xiàn)抗浮的目的，可以加厚底板或者將低等級混凝土掛于底板。當(dāng)?shù)叵滤母×εc結(jié)構(gòu)自重相差不多時，可選擇配重抗浮法進(jìn)行抗浮設(shè)計。但地下水的浮力與結(jié)構(gòu)自重相差較大時依然采取這種方法，會導(dǎo)致工程造價不合理增加。

4.2 錨固抗浮

錨固抗浮實際上是預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用，該方法具備更強(qiáng)的抗浮性和耐久性，但相對而言造價高且工序十分復(fù)雜，防水處理難度很大，該方法適用于結(jié)構(gòu)上浮問題已經(jīng)出現(xiàn)，配重?zé)o法再增加的情況。錨固抗浮常用的工具有錨索、錨桿、抗拔樁等。在基巖較淺的情況下錨桿效果最好，但若地下水有可能腐蝕鋼筋，錨桿會受到耐久性的影響而導(dǎo)致抗浮效果不佳，因此，應(yīng)用局限性實際比較強(qiáng)。

4.3 降水抗浮

降水抗浮主要應(yīng)用于施工期間或水池等建筑，可采用盲溝排水、觀察井及降水井降水等方式實現(xiàn)[1]。

4.4 側(cè)墻加載抗浮

側(cè)墻加載抗浮是將地下結(jié)構(gòu)物側(cè)墻的混凝土加厚，這種做法雖然增加了水的上浮力，但也由此加寬了地下結(jié)構(gòu)物上方覆土的范圍。這種做法雖然也可得到較大的抗浮力，并且不需要加深基坑開挖，但開挖的范圍卻因此增寬，在地價昂貴的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益也將因此折減。此法一般適用于不受場地限制、地價不貴地區(qū)的規(guī)模較小地下結(jié)構(gòu)物的抗浮。

5 建筑地下抗浮處理

設(shè)計人員可將建筑特征考慮在內(nèi)，在常規(guī)抗浮的同時注重地下水的疏導(dǎo)，使建筑地下結(jié)構(gòu)的抗浮問題得到經(jīng)濟(jì)、快速、系統(tǒng)的處理。具體而言，設(shè)計人員可采用水力坡降代表建筑地下底板開孔泄壓的具體情況，即在水壓差保持不變的情況下，不僅水頭間距離出現(xiàn)大幅度的縮減，密閉的地下室箱體長度也會隨之銳降，這種情況下若水力坡降呈上升趨勢，土的滲透性能會隨之加強(qiáng)，進(jìn)一步充分發(fā)揮地下水疏導(dǎo)以及降低地下水位的重要作用。

首先是建筑地下結(jié)構(gòu)的常規(guī)抗浮。設(shè)計時，若建筑物的地上結(jié)構(gòu)外邊線與地下室外邊線基本重疊，則地下室抗浮設(shè)計按以下原則進(jìn)行：當(dāng)結(jié)構(gòu)重量大于地下水的浮力且滿足上式時，不必考慮地下水對地下室的整體浮力作用，但應(yīng)在設(shè)計中采取隔水或降水措施降低地下水水位。當(dāng)結(jié)構(gòu)重量小于地下水的浮力時，地下室需要設(shè)置永久性抗拔構(gòu)件或采取其他有效措施（如頂板填土加壓等）以平衡地下水對整體結(jié)構(gòu)的浮托力。

上述情況還必須考慮地下水浮托力對地下室底板的反向作用，保證地下室底板構(gòu)件在地下水反向作用下應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并滿足構(gòu)件的上拱抗裂要求。如果底板配筋量過多或截面尺寸過大而造成造價太高或施工困難時，也可考慮在底板中部設(shè)置抗拔樁或抗拔錨桿以改善底板的受力狀態(tài)。

然后是泄水減浮。若建筑為坡地建筑，設(shè)計人員即可利用疏導(dǎo)的方式進(jìn)行抗浮設(shè)計，使水位下降。設(shè)計人員可在地下室底板與山體接近的一側(cè)，選取合適距離分別設(shè)置泄水孔，同時，將配水管合理鋪設(shè)于地下室底板墊層，采取柔性套管密閉連接泄水孔及排水口一端，排水口另一端則需連接水處理池，出水標(biāo)高與抗浮設(shè)計水位相符即符合抗浮要求。根據(jù)連通器的原理，若地下水的水位高度超過抗浮設(shè)計水位，多出的水會向水處理池自動排入，對原場地水環(huán)境沒有影響。除此之外，抗浮人員還應(yīng)結(jié)合實際情況，將排水盲溝合理設(shè)置于地下建筑外墻側(cè)填土內(nèi)，盲溝最低點(diǎn)需與抗浮設(shè)計水位基本一致，最高點(diǎn)需按照地下結(jié)構(gòu)的不同設(shè)定[2]。排出的水可用于室外植物澆灑，十分環(huán)保。

實踐證明，同時采取地下室底板虹吸排水以及側(cè)壁外盲溝排水2種方法，可以更好地保證地下室抗浮設(shè)計效果，使水位達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后自然溢流，從而避免了對周邊地下水環(huán)境的影響；在非結(jié)構(gòu)層內(nèi)設(shè)置泄水孔與排水盲溝效果也十分顯著，并且出現(xiàn)堵塞情況時便于檢修；利用場地自然高差進(jìn)行排水，可減少人工因素帶來的影響，并且技術(shù)與管理風(fēng)險相對極低。上述3種技術(shù)效果好、成本不高且環(huán)保，屬于典型的綠色技術(shù)，不僅能保證建筑全壽命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)安全，也能在節(jié)約資源、能源的基礎(chǔ)上，達(dá)成環(huán)境保護(hù)的主要目的，值得進(jìn)一步的研究推廣。

6 結(jié)語

綠色技術(shù)與普通建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮技術(shù)相比較而言，不僅能提高地下結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，還能為建筑物在全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性、實用性以及安全性提供保證。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，抗浮技術(shù)也必然會得到更好的發(fā)展，而綠色技術(shù)旨在建筑地下抗浮設(shè)計中實用性、綜合性以及系統(tǒng)性的充分體現(xiàn)，值得我們進(jìn)一步去探索實踐。