浅谈地下室抗浮方案的选择

刘 霞

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西 南昌 330000）

地下建筑结构抗浮设计的前提是明确分析浮力和抗浮力。地下建筑结构的浮力等于地下水位以下到地下建筑结构底部的等量水的重量。地下水位通常是水文地质数据每年提供一次的最高地下水位。如果没有这样的水位数据，室外地面水位应该是最高水位。地下抗浮方案的选择多种多样，本文也上海某地下室抗浮设计案例分析，讲述工程概况，从实际情况出发，选择一个最优方案，适应地下室工程的需要。

1 地下室和抗浮的概述

1.1 地下室的简述

地下室是指地下室地面低于室外地平面的垂直的高度，高度一般要超过该地下室净高的二分之一。一般多层建筑物以上需要深厚的基础和坚固的地基。为了利用地基的高度，可以在建筑物的底层下建造地下室，这可以增加建筑面积并节省建筑施工回填土，经济又实惠。在房屋底层下面建一个地下室，可以提高建设用地的效率，减轻城市建设用地的压力。其经济效果和使用效果非常明显。地下室根据功能分为：共用地下室和通风地下室；根据建筑结构材料，可以分为砖墙结构地下室和混凝土结构地下室，可根据建筑结构分为全地下室和半地下室。

1.2 抗浮的概述

地下建筑结构抗浮设计的前提是明确分析浮力和抗浮力。地下建筑结构的浮力等于地下水位以下到地下建筑结构底部的等量水的重量。

抗浮桩不同于普通基桩，有其独特的性质。它们之间的最大区别是基桩通常是抗压桩。桩身承受建筑荷载压力，荷载由桩顶向桩底传递。桩身受力随建筑荷载的变化而变化，抗浮桩为抗拔桩。当桩身受拉时，普通抗浮桩的受力由桩顶向桩底传递。桩的受力随地下水位的变化而变化，但抗拔桩的受力机理正好相反，抗拔桩是建筑物向上位移的各种桩的总称，抗拔桩不同于一般的基桩，有其独特的性能。

2 地下室抗浮设计中的主要问题

2.1 地下室水浮力的计算

地下室水浮力的计算是抗浮设计最重要的一个环节之一，由于计算有点难度，可能会出现一些错误和偏差。地下室抗浮物体在地下水液体下表面的压力大于建筑物体上表面的压力，所以它的合力是F向上-F向下。其原因是地下水液体内部各方向都有压力，所以建筑物物体的上表面受到地下水液体向下的压力，而建筑物物体的下表面受到液体向上的压力。因为在同一种液体中，基础深度越大，压力就会越大，所以地下室物体下表面的压力明显大于物体上表面的压力。当地下室抗浮中，h2是地下室建筑物体下表面到水面的距离，h1是地下室建筑物体上表面到水面的距离，h是地下室建筑物体上下表面到水面的高度差，f是浮力，f1和f2是分别是液体的上浮力和下浮力，p1和p2是上下压力，p是液体的密度，g是排出液体的体积。无论地下室建筑物体浮式、浮式、悬挂式还是下沉式，此公式始终适用，使用下标时，F浮=G物=m物g=ρ物gV排=ρ物gV物。

地下室建筑物体压力差法：F浮=F向上-F向下（上下压力差，也就是说，从浮力的定义出发，对物体进行了受力分析。物体在水中承受水上和水下的压力，相减的是浮力的大小。）。

物体浮沉与密度的关系：已知F浮=G物=m物×g=p流×V排×g当物体浸没时，其V物=V排，所以p流×V物×g=p流×V排×g，基于g为固定值，所以当二者V相等时（物体处于浸没状态），可得ρ物体=ρ流体，所以我们会以流体密度来决定该物体的浮沉。

2.2 地下室抗浮设计中地下水位的测量和调查

对地下室的水位调查要早于水浮力的计算，是不可忽视的一个环节，地下水位（underground water level）是指地下水面相对于基准面的高程。通常以绝对标高计算。潜水面的高程称“潜水位”；承压水面的高程称“承压水位”。根据钻探观测时间，可分为初始水位、稳定水位、高水位、低水位和预冻水位。对地下室水位测量和调查时受季节、对地下水的性质是孔隙水、裂隙水、岩溶水的分辨，这些因素都可能造成测量和调查错误，造成地下室抗浮设计错误和偏差，所以在地下水测量时一定要专业，并进行多次测量，保证对地下水位测量正确。

3 地下室抗浮设计常用的方案

地下室防浮是一个复杂的问题，场地的土层不同，场地的地下水复杂多变。难以确定地下室的抗浮水平，但抗浮是地下室抗浮设计的重要参数。首先，地下室抗浮方案的设计要遵循国家相关建筑施工制度。如何做出安全合理的设计方案，勘察设计人员应当按照《岩土工程勘察规范》（GB 50021）及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ 72—2004）的抗浮的有关规定进行勘察分析，确保地下室防浮安全。

3.1 结构自重（配重）抗浮法

利用结构本身的重量，其重量包括地下室地板的重量，地下室结构梁柱的重量，上部结构的重量，以及地下室顶部（或上部的重量）的重量。地板）。结构自重的计算应采用材料的标准值。结构自重的标准值根据结构构件的设计尺寸和材料单元体积的自重来确定。对于自重变化较大的材料和部件，应将自重标准值作为下限。增加地下室地板的厚度并增加地下室的地下室或地板的覆盖物会增加结构的重量。这些方法也可以称为增加结构重量的抗浮方法。增加重量也可以被认为是一种自重和防浮动。特殊情况。该方法适用于结构重量与地下水浮力差别不大的情况。

3.2 设置抗拔桩法

抗拔桩主要依靠桩体与土层之间的摩擦力来承受上拉力以抵抗轴向拉力。 对于原有的桩基础建筑结构，竖向承重桩可同时设计为抗拔桩。 这种设计方法可以使工程桩满足结构各种承重工况的需要。 好处是最大化的。 如果有必要进行工程设计，它也可以设计成简单的抗拔桩。

3.3 增设抗拔锚杆法

抗拔锚杆法是一种特别附着的防拉锚固构件，其仅承受拉力以抵消地下水产生的浮力到基底结构。防拉锚适用于坚硬的岩石土层。螺栓装置可以布置在梁下方或板下方。锚杆锚固段不应小于3 m，且不应大于45D和6.5 m。螺栓的间距可以根据锚固锚固件的防浮动要求和地层的稳定性来确定。除了满足螺栓的要求外，螺栓间距需要大于1.5米，并且使用的间距更大。在一小时内，锚固部分应交错。防浮锚杆沿地下室基底和梁下设置，可以抵消地下水对梁板的浮力作用，可以减少梁板的加固，具有一定的技术经济优势。

3.4 释放水浮力法

水浮力释放方法是在基板下方提供静水压力释放层，使得基板下方的加压水通过透水系统（过滤层，导水层）收集到集水系统（过滤水网）中。 在释放层，并被转移到水系统被排放到专用水箱或收集井后，它释放一些水压。 释水压力法对相关排水设备的稳定性要求较高，后期的长期运行维护成本较高，可以在保证技术可行性，安全性和可靠性的基础上采用。

3.5 延伸地下室周边底板法

延伸底板的方法是将底座结构的底板向外延伸以形成悬臂底板，悬臂底板支撑覆盖土壤以抵抗地下水的浮力。该方法最适合在地下室附近使用，对于不满足局部抗浮的情况是一个很好的选择。

4 案例分析

4.1 工程概况

该工程位于上海市徐汇某住宅小区，二期8栋普通住宅，为了方便居民停车和增加经济效益，计划在住宅场地中部设地下室1层。住宅地下室项板面标高为-1.600，地下室底板面标高为-6.700，地下室顶板覆土为1.3 m。地下室底板落在第3-2层的黏土层，地基承载力特征值为fa=280 kPa，局部落在第6层中风化石英砂岩层上，fa=4 000 kPa。

根据调查和勘察数据显示，该站点有少量地表水开发。主要表现为场地中部部低洼地区有少量地表水，主要受大气降水和生活污水排放的影响。建筑施工地下水分为上层积水和基岩裂隙水。上层积水主要存在于第一层混合土壤中，水量小，没有统一的自由水位，主要受大气降水和地表水渗透补给；基岩风化裂隙水发生在下伏基岩裂隙中，只有少量裂隙空间积累地下水，缺乏富水性和连通性，不利于地下水的补给和富集，是一个弱含水层。

4.2 抗浮方案和注意事项

该项目的基础承重层不透水，上层积水和基岩裂隙水较少。 本文上面中列出的第一个和第五个方案，即结构自重（重量）阻力浮动方法和在地下室周围延伸地下室的方法，降低了舱室底部的水位，并减少了水对抗浮进行防浮设计。在设计和施工中还应注意下列事项。

（1） 建筑设计综合考虑建筑排水和结构抗浮要求。排水沟和收集井的间距，深度和数量是合适的，特别是在外墙内侧附近设置排水沟，以优化排水系统。排水沟和外墙排水孔，孔间距约2m，孔内安装有水过滤装置，使进入基质的地表水通过排水孔排出，排水系统排水。避免在基材上形成水。浮力。

（2） 为避免上层至地下室的大量积水，在使用过程中经常使用排水，挖掘地下室周围的混合填料，重新填充和分层黏性土。并压缩。

（3） 施工期间采取降水措施，将地下水位控制在地下室以下500 mm处，并排除地表水。在根据设计要求完成地下室屋顶上的混凝土保护层和地板上的混凝土垫层之前，不应停止降水。

5 结语

在城市建设越来越完善的今天，城市建筑用地越来越少，地下室的设计尤为重要，在地下室设计中，地下室的抗浮设计是最关键的一环。反浮动设计方案应结合建筑物的上部结构，地质条件和周围环境，同时考虑建筑，经济，安全和地下水位变化等因素。 每种方法可以单独使用或与几种方法组合使用。一种方法可以作为整体使用，或者可以在本地使用另一种方法，具体设计需要设计师综合考虑。