浅谈地下室抗浮设计施工中的措施选择

李铁山

湖南长顺项目管理有限公司 湖南 长沙 410000

引言

本人在建筑工程施工、监管过程中，曾遇到因地下室未进行抗浮设计或抗浮措施选择不当，造成工程缺陷及工程损失。2016-2019年在永州市“两中心”项目一期项目施工、监管、运营中，感受颇深。该项目由1个地下室和3个主楼组成，3个主楼分别为城建档案馆、城市规划展览馆地下室及政务服务中心。该地下室为单层框架结构，层高在4.0～5.7米，基础采用柱下独立基础及混凝土墙下条形基础，基础持力层为中风化泥质粉砂岩，地基承载力特征值为2000kpa。因地下水位低，未做抗浮设计，也未对地下室进行抗浮验算，地下室整体完工后，因2018年国家政策原因，本项目只完成政务服务中心大楼主体工程，城建档案馆、城市规划展览馆地上主体工程未施工完成。除政务服务中心大楼外地下室转变成单建式建筑物。2018年7月，因遇到暴雨，地下室水位上升，造成地下室柱、梁、板局部收到损伤，存在质量安全隐患。给本项目造成经济损失。后经专家检测鉴定，再根据项目实际，采取有效的抗浮技术、地下水进行疏导措施，修复后的地下室已投入使用，完全满足本项目的使用年限，达到了原设计的使用功能。因今后城市中大型住宅的快速发展，一层或多层地下室的数量急剧增加。在建造或使用过程中，由于各种原因，经常会出现地下室上浮的现象。许多结构构件出现了裂缝和损伤。因此，后期加固浮筒的成本很高。为了减少上浮地下室，将对浮力设计参数值、浮力设计方法和施工阶段浮力测量进行分析。希望合理有效的地下浮力和溢油预防和处理方法可用于其他工程工作。

1 地下室抗浮的基本概念

为验证地下室浮选防护计算，应根据地质调查报告确定合理的浮选防护设计水位。一般来说，多层建筑原则上是可以满足的，而低层建筑和纯地下部分则不能满足，并根据计算结果采取相应的措施。抵抗水线是当地主要是因为防水板造成的开裂或变形的重要作用下，水的浮力导致向上移动，从而影响使用功能或结构的安全。在这个阶段，可以采取措施提高结构的刚度。常用的方法有压重法、排水法和锚桩法[1]。

2 浅谈地下室抗浮设计中的措施选择

（1）注意防水设计水位和抗浮设计水位的区别。水平面主要用于地下室建筑的外部水密性，以及地下室结构外墙和地基基础混凝土的防水强度的测定。它主要涉及建筑物和结构的水密设计标准，而不是整个结构或结构构件的水密设计。地下室抗浮设计中更深层的地下水供水基础施工，地面以下楼层超过负荷，防止施工完成后，水中浮力的建筑设计中，使“漂浮”建设，恢复抗浮总体设计水位的防水。浮选阻力设计水位可根据结构的整体稳定性计算结构构件的设计。许多设计师对计算水密时的水位没有明确的概念。其结果是计算不符合实际，不符合规范的要求，甚至产生了严重的后果，如地下室开裂、渗漏等。因此，根据工程的实际情况，应确保在地下室或深层地下室存在的情况下，检查研究报告是否提供了抗浮选水位，数据是否准确可信。必要时，施工单位可以委托进行抗浮选设计水位专题演示[2]。

（2）增加拉力。增加拉力的主要方法是设置防拔桩或防拔杆，对建筑物施加外力，防止建筑物上浮。目前设置抗拔桩是最广泛应用于工程设计的离子解决方案，特别是对于面积较大的上部结构的公共建筑，因为上面有一个大面积的开孔结构，导致基础底板的一部分不仅面临下行压力，也承担水浮力大，但压力控制或浮力控制根据上部结构的位置不统一，其抗压性在拔桩中显示出优越性，不仅具有较强的抗压强度，还可同时用于拔桩。抗浮螺栓的安装可以使结构整体布局合理，防止裂缝的发生，防止底板变形。与其他防浮措施相比，该方法具有工期短、成本低、节省材料等优点。

（3）抗浮锚杆方案。当地下室主体结构采用的是天然地基，结构自重和结构上的恒载抗浮还相差较大，一味靠增加结构自重或配重抗浮已经不经济时，采用抗浮锚杆和结构自重和配重一起抗浮是一个经济合理的抗浮方案。抗浮锚杆有土层锚杆和基岩锚杆。因为基岩锚杆锚固体与基岩的黏结力和摩擦力比土层锚杆锚固体与土体的黏结力和摩擦力大得多，所以，采用基岩锚杆比采用土层锚杆经济得多。但是不是每个项目处都有基岩的。南方软土地基锚杆深度内碰到基岩的不多。丘陵处，山边建造的项目才有可能采用基岩锚杆。土层锚杆虽然没有基岩锚杆经济，但是肯定比采用抗拔桩抗浮方案要经济的多，一般要相差三倍以上[3]。

（4）抗浮锚杆施工中的质量问题和措施。①螺栓制造不符合设计要求，螺栓材料的直线长度、弯曲位置、弯曲角度和设计方案不符合螺栓截面控制措施。预防措施：严格按照设计方案控制螺栓长度，线性长度不得小于设计螺栓长度，不合格的螺栓不得投入使用。②焊接螺栓质量不合格，焊接渣不干净，钢筋垂直，焊接电极质量差，容易分离变形。预防措施：纵向加强锚固，确保成品在吊装过程中得到保护，现场检查纵向锚固位置不正确，快速修复和焊接接头。③钻孔渣未及时清除。预防措施：及时清除端孔、砾石孔及周围其他砾石和垃圾。如果注入孔的问题没有及时解决，则必须对两个孔内的污泥进行清洗。④未及时纠正锚杆定位错误或锚杆注入过程偏差，导致锚杆注入偏移现象。预防措施：锚杆和锚杆应处于中心位置，在注入过程中应及时调节锚杆的偏移量，以检查锚杆是否应在中间结束。纠正任何偏差，并迅速纠正。⑤框架的定位暴露了短肌腱，防水层不允许达到防水效果。注意事项：锚杆支护后，锚杆弯曲部分密封[4]。

（5）抗浮锚杆施工的基本工艺流程。在应用抗浮锚杆施工工艺进行作业的过程中，其基本的运作流程一般为：①锚杆制作与基本试验，实验的条件要与工程实际相符，试验荷载要在标准值的0.9倍以下，采用环形组合，每隔1.5m设置一段；②锚杆定位放线，依据相关仪器以及施工图纸进行抗浮锚杆孔位的测定，控制其偏差在50mm以下；③钻机就位，木枋将钻机垫平稳，稳固钻孔机位置；④接钻杆，钻头对准所要施工的锚杆孔位；⑤校正孔位，成孔过程中要注意孔内返浆情况，成孔深度在20cm到3cm之间；⑥调整角度，利用罗盘仪等进行钻杆垂直度的调整，在成孔过程中做好数据的收集与记录；⑦打开风源钻孔，若钻孔过程中出现塌孔现象，要借助泥浆循环护壁成孔；⑧反复升降钻杆，通过调整，提升杆体位置与标准要求的契合度；⑨清洗（风力清渣），直至孔口返水干净，无沉积，并要控制清孔时长；⑩钻至设计深度；⑪ 锚杆安装，锚杆体下到孔位后测量顶部标高，保证其整体平整性；⑫ 压力灌浆，应用孔底返浆法进行灌浆；⑬ 二次补浆，为方式由于浆液凝固时收缩而引起的浆面回落，要及时进行补浆；⑭ 养护，浆体强度未达到设计要求前，锚杆体不得承受外力或移动；⑮ 锚杆试验验收，当灌浆达到既定强度后，需要进行锚杆验收，随机抽检，保证锚杆的总形变量在标准范围内。

（6）地下室施工完后使用期间的措施。部分地下室，因原设计未考虑地下室抗浮，可以适当增设采取可靠的排水措施，如地下室外围的地面设排水沟，同时采取可靠的措施阻止渗入，并对水位进行监测，超过时采取应急措施。或在地下室底板下采取排水盲沟，外围设置降水井，使进入地下室地表水及时排出[5]。

3 结束语

地下室抗浮问题是一个从勘察阶段、设计阶段、施工阶段都需要引起足够重视的问题。为了减少地下室上浮现象的发生，首先，需要地勘方应提供工程场地的合理的水文参数，如稳定水位、历史最高水位、抗浮设计水位。其次，需要设计方根据地勘资料以及建筑物使用阶段的地形环境做抗浮结构设计，通过对比性分析，选用经济、安全的抗浮方案。施工方应合理安排施工工序，加强地下室防浮意识，在未经设计方允许的情况下，不得擅自停止降水，制订防止一些恶劣天气或其他突发状态下的处理预案，实行专业人员现场值班制，有效地保障地下室的安全。