地下室抗浮設(shè)計(jì)方法探究

1、地下室抗浮設(shè)計(jì)方法探究【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市地下空間也得 到不斷的開發(fā)和利用，在髙水位地區(qū)，進(jìn)行建筑物地下室的 修建，往往存在抗浮問題。本文比較將結(jié)合具體的地下室抗 浮設(shè)計(jì)實(shí)例，對抗浮設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行分析，希望能對類似工 程起到借鑒作用。【關(guān)鍵詞】地下室；抗浮設(shè)計(jì)；抗浮驗(yàn)算隨著改革開放以來我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，土地資 源日益緊缺，因此人們將目標(biāo)逐級轉(zhuǎn)移到地下空間，地下空 間的利用不斷增多，越來越多的地下室工程涌現(xiàn)出來，地下 室的面積、層數(shù)和深度也有增多的趨勢。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)工 程的設(shè)計(jì)中，不可避免的會遇到地下室抗浮問題，特別在是 多雨的地區(qū)，地下水位較為，往往需要對地下室抗浮問題加

2、 強(qiáng)重視。1抗浮設(shè)計(jì)方法1.1抗浮計(jì)算公式根據(jù)我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)在建筑物的修 建中，存在地下室的上浮問題時，應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。在工程 中，對于地下室抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)對設(shè)防水位進(jìn)行確定，用于地下 水位浮力的計(jì)算。規(guī)范中給出了計(jì)算公式：gk/nw, k2kw。其中，kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，通常情況下，取值為 1.05。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，在抗浮穩(wěn)定性無法符合設(shè)計(jì)要求時， 可以采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，通?？刹捎迷黾訅褐睾驮O(shè)置 抗浮構(gòu)件的方式，本工程采用的抗浮設(shè)計(jì)是采用抗浮樁。當(dāng) 整體抗浮驗(yàn)算滿足要求，而局部抗浮驗(yàn)算不能滿足要求時， 可以采取措施提高結(jié)構(gòu)剛度。1.2抗浮驗(yàn)算內(nèi)容(1) 整體抗浮驗(yàn)算。當(dāng)

3、地下水的浮力超過建筑物的自 重時，建筑物會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，此時應(yīng)采取相應(yīng)的抗浮 措施，并進(jìn)行整體抗浮驗(yàn)算。在地下水位較高的地區(qū)，某些 形式的建筑物，由于地下室層數(shù)多，而上部層數(shù)較少，因此 往往會出現(xiàn)整體抗浮穩(wěn)定不能滿足要求的情況。提高整體抗 浮穩(wěn)定性的措施有三種，配重法是在建筑物的地下室的底板 或頂部上用各種材料進(jìn)行壓水回填，這種措施較為簡單，可 靠，當(dāng)水的浮力與建筑物的自重相差不大時，采用配重法較 為經(jīng)濟(jì)，而相差較大時，采用配重法的話工程造價會有所提 高，此時應(yīng)采用抗拔樁或者抗浮錨桿?？拱螛抖嗍窃诠こ虡?基中結(jié)合使用。抗浮錨桿具有施工簡便、造價低等優(yōu)點(diǎn)，在 工程中廣泛應(yīng)用。(2) 局部抗浮

4、驗(yàn)算。在工程實(shí)踐中，當(dāng)遇到上部結(jié)構(gòu) 荷載分布不均勻的問題時，往往會出現(xiàn)局部抗浮穩(wěn)定不滿足 要求的情況。在地下室抗浮設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)人員只對建筑 上部總荷載和水的總浮力進(jìn)行計(jì)算和對比，而忽略了局部抗 浮驗(yàn)算。局部抗浮如果不滿足要求，會出現(xiàn)底部局部隆起的 問題，甚至出現(xiàn)開裂破壞。此時可以采取措施提高基礎(chǔ)剛度 以解決局部抗浮穩(wěn)定問題。當(dāng)建筑物的局部區(qū)域自重與浮力 相差不大時，采用配重法或提高基礎(chǔ)剛度較為適宜，當(dāng)兩者 的相差較大時，考慮到施工和經(jīng)濟(jì)，采用抗浮錨桿較為適宜, 當(dāng)基礎(chǔ)的方案為樁基時，采用抗拔樁結(jié)合樁基則更為合適。(3) 施工階段抗浮驗(yàn)算。除了進(jìn)行整體和局部的抗浮 穩(wěn)定驗(yàn)算之外，還應(yīng)對施工階

5、段的抗浮穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。通常 情況下，如果水的總體浮力大于施工荷載時，可以采取降水 的方式以提高施工階段抗浮穩(wěn)定。當(dāng)建筑物的地基為不透水 的土層時，可以采用地表水倒灌基坑的方式，這樣可以達(dá)到 地下室的抗浮效果。在采取措施進(jìn)行抗浮時，都應(yīng)考慮浮力 對地下室底板可能產(chǎn)生的作用，應(yīng)保證底板有足夠的強(qiáng)度和 剛度，同時應(yīng)采取措施保證構(gòu)件的抗裂性。2抗浮驗(yàn)算實(shí)例分析2. 1工程概況本工程由兩個建筑單體組成，分別為17層的主樓和4 層的附屬樓，并有1層的地下室。主樓的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混 凝土框架剪力墻，附屬樓的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架。本 工程所在地區(qū)為6度抗震設(shè)防區(qū)，場地類別為ii類，設(shè)計(jì)基 本地震加速度為0

6、. 05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組。本工程地 基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級，經(jīng)過多因素的綜合考慮，本工程的 基礎(chǔ)決定采用鋼筋混凝土沖鉆孔灌注樁。在進(jìn)行地下室設(shè)計(jì) 時，涉及到抗浮問題。2. 2抗浮樁的驗(yàn)算目前，抗浮計(jì)算還沒有統(tǒng)一的計(jì)算公式，本工程設(shè)計(jì)人 員采用的計(jì)算公式為：g+nra>l. lfw采用此公式進(jìn)行計(jì)算時，對建筑物抗浮力的驗(yàn)算并不考 慮就建筑物的活荷載。在建筑物的設(shè)計(jì)中地下室的抗浮設(shè)計(jì) 是一個非常重要的內(nèi)容，如果抗浮設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑?，可能會?現(xiàn)非常嚴(yán)重的問題，通常情況下，抗浮驗(yàn)算的安全系數(shù)可以 取為1. io實(shí)際上，對于抗浮驗(yàn)算有應(yīng)影響因素還有很多， 比如說粘性土的阻水作用，底板與地基土之

7、間的粘結(jié)力等， 這些在計(jì)算公式中都予以忽略了，這些有利因素都可以作為 抗浮能力的安全儲備。本工程抗浮樁驗(yàn)算時，涉及到柱下抗浮樁和非柱下抗浮 樁兩種情況。對于柱下抗浮樁，其建筑物的自重的標(biāo)準(zhǔn)值取 為g=1755kn,而總的水浮力的標(biāo)準(zhǔn)值取為fw=1037kn,根據(jù) 公式g=1755>1. 1 fw=1140. 7kn,符合要求，說明柱下滿足抗 浮要求，無需設(shè)置抗浮樁，只需滿足豎向抗壓承載力即可。對于非柱下抗浮樁，其建筑物的自重的標(biāo)準(zhǔn)值取為 g=489kn,而總的水浮力的標(biāo)準(zhǔn)值取為fw=1037kn，根據(jù)公式 g=489>1. 1 fw=1140. 7kn,不符合要求，說明柱下不滿足抗

8、 浮要求，應(yīng)設(shè)置抗浮樁。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)果，本工程抗 浮樁的單樁豎向抗浮承載力特征值ra應(yīng)取為680kn,根據(jù)計(jì) 算公式，g+nra=1169kn>l. 1 fw=1140. 7kn,在抗浮樁的作用 下，抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算滿足抗浮要求。3. 抗浮設(shè)計(jì)中幾個重要參數(shù)的探討3. 1抗浮設(shè)計(jì)地下水位標(biāo)高的確定此參數(shù)是用于計(jì)算地下室水浮力，當(dāng)有水位的長期實(shí)測 數(shù)據(jù)時，可以采用最高水位作為抗浮設(shè)計(jì)地下水位標(biāo)高，當(dāng) 沒有實(shí)測數(shù)據(jù)時，應(yīng)根據(jù)各方面因素綜合進(jìn)行考慮，包括地 址勘察期間最高水位、地形地貌、地下的情況等。在工程中, 如果抗浮設(shè)計(jì)地下水標(biāo)高高于地下室基礎(chǔ)底板標(biāo)高時，則應(yīng) 進(jìn)行地下室抗浮計(jì)算。在本工

9、程中，為了滿足雙層機(jī)械停車 的需要，地下室的層高較大，為6m,因此本工程地下室的底 板標(biāo)高為-6. 7m,換算到黃海高程中則為5.150m,而在黃海 高程中本工程抗浮設(shè)計(jì)地下水位標(biāo)高為10. 8m,大大高于地 下室的底板標(biāo)高，因此本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮抗浮計(jì)算， 在本工程中總的水浮力大于地下室自重，經(jīng)過綜合考慮采取 抗浮樁的措施。3. 2抗浮樁的布置在本工程中，中間一部分為純地下室，而在兩端分別有 主樓和附屬樓的存在，在這兩端，地下室部分的建筑總自重 較大，能夠滿足抗浮力的要求，因此在這兩部分，不需要設(shè) 置抗浮措施，僅依靠本身的自重即可滿足抗浮要求。而在中 間純地下室部分，由于該部分建筑物自重較小，依靠自身自 重是無法滿足抗浮要求的，因此需要在該部分設(shè)置抗浮樁。 設(shè)置抗浮樁時，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)簡單、力的傳遞路徑最短的原則。 在本工程中，采用板內(nèi)均勻布樁的形式，同時在樁為你上修 建承臺和地梁。這種形式的布樁，可以使力的傳遞簡單直接, 同時地梁和地下室底板的跨度都可以相應(yīng)的減小，不僅節(jié)省 了材料，同時降低了工程造價。4. 結(jié)語文章通過結(jié)合筆設(shè)計(jì)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時結(jié)合工程實(shí) 例，對當(dāng)前建筑地下室抗浮設(shè)計(jì)所采用的設(shè)計(jì)方法以及抗浮 設(shè)計(jì)的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行分析；同時結(jié)合工程實(shí)例，針對地 質(zhì)條件采取抗拔樁抵抗地下室水浮力問題，給出抗浮措施合 理選用的基本