地下室抗浮设计的探讨.doc

地下室抗浮设计的探讨【摘 要】对地下室抗浮设计中的几个问题提出一些看法，供结构设计者参考【关键词】地下室；抗浮水位；抗浮措施；抗浮桩；引言改革开放30年来，随着经济的迅速发展，城市建设的加速，人们对地下室空间的利用要求越来越高，地下室、人防地下室建设数量越来越多，面积也越来越大，因此在结构设计中，如何解决地下室的抗浮问题已经成为一个经常面临的问题，引起工程师的广泛关注。1 地下室抗浮设计分三种情况1.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力，这种情况应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采用相关的抗浮措施。1.2 地下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。1.3 结构本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但地下室底板也需进行抗浮设计。2 地下室抗浮水位的选取目前地质勘查单位提供的岩土工程勘查报告中对地下水水位提供了三个指标：1）拟建场地历史最高水位；2）近35年最高水位；3）勘查时的实测静止地下水位。确定地下室抗浮设防水位时应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近35年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。3 地下室抗浮验算在抗浮验算中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的建筑结构荷载规范规定荷载的分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：s地下水对地下室浮力的标准值g结构自身重量及上部永久荷载标准值之合k抗浮安全系数，可取1.1当gks,说明建筑物的自重及覆土自重比受到的水浮力大很多，足以满足抗浮要求而无需抗浮桩，仅需满足竖向抗压承载力就可以了。当gks，说明建筑屋自重较小，必须考虑抗浮要求。4 地下室抗浮设计的常用方法4.1 自重平衡法，即：采用回填土、石或混凝土等手段，来平衡地下水浮力；4.2 抗力平衡法，即：设置抗拔锚杆或抗拔桩，来消除或部分消除地下水浮力对结构的影响；4.3 浮力消除法，即：采用疏、排水措施，使地下水位保持在预定的标高之下，减小或消除地下水对建筑物的浮力，从而达到建筑物抗浮的目的；采用浮力消除法的相关问题：地下室底板宜位于弱透水层；地下室四周及底板下应设置截水盲沟，并在适当位置设置集水井及排水设备；设置排水盲沟，应具有成熟的地方经验，必要时应进行相关的水工试验。应采取确保盲沟不淤塞的技术措施（如设置砂砾反滤层，铺设土工布等），并加以定期监测和维护，保证排水系统的有效运转。4.4 综合设计方法，即：根据工程需要采用上述两种或多种抗浮设计方法，采用综合处理措施，实现建筑物的抗浮。上述设计方法（1）和（2），从工程角度属于“抗”的范畴，能解决大部分工程的抗浮问题，但对地下水浮力很大的工程，投资大，费用高。而设计方法（3）则属于“消”的范畴，处理得当，可以获得比较满意的经济、技术效果。一般情况下，当地下水位较高，建筑物长期处在地下水浮力作用下时，宜采用自重或抗力平衡法；当地下水位较低，建筑物长期没有地下水浮力作用或水浮力作用的时间很短、概率很小（虽然其有可能在某个时间出现较高的水位）时，宜采用浮力消除法。采用“抗”和“消”相结合的设计方法，对于防水要求不是很高的大面积地下车库等建筑尤为重要。5 抗浮桩的设计抗浮桩宜采用抗拔性能较好的桩型，如扩底桩，挤扩桩，锚杆等。抗浮桩可与建筑主体的抗压桩采用不同的桩型和桩长，桩端可以不在同一个持力层上。抗浮桩应根据环境类别及水土对钢筋的腐蚀程度，钢筋种类对腐蚀的敏感性及荷载作用时间等因素确定抗拔桩的裂缝控制等级，且抗浮桩须通长配筋。抗浮桩应尽可能不采用预应力管桩，因为光滑的圆断面桩在饱和土内抗拔性能很低，其抗拔承载力很难达到理论计算值，抗拔效果大大减弱而增加了安全隐患。目前抗浮桩的设计是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情况下很难达到，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。因此，针对抗浮桩的使用，应该结合工程的实际情况及当地的工程经验。6 结束语地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室底板拱起，底板裂缝渗水甚至地下室上浮及结构破坏等，处理起来非常棘手且效果不好。因此，我们在设计中必须对地下水保持高度重视，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，