淺談建筑物抗浮設計的一般性方法

1、<p>　　淺談建筑物抗浮設計的一般性方法</p><p>　　從本世紀初開始的近十年間，我國經濟發(fā)展相當迅猛，城市建設規(guī)模不斷擴大，高層、超高層建筑如雨后春筍般的拔地而起，在一些一線城市的中心地帶，高層建筑更是一棟挨著一棟，規(guī)劃地面空間日趨飽和已經是不爭的事實。為滿足城市使用功能的需要，同時滿足建筑物設計安全性的要求，在建筑物的基礎設計中，往往需要一定的埋置深度而設置地下室或地下結構等。在近幾年的一些

2、媒體報道中，總能聽到這樣的聲音：未來城市向哪發(fā)展？向地下要空間！ </p><p>　　1、抗浮問題的產生 </p><p>　　向地下要空間，發(fā)展地下建筑，建筑物的抗浮設計便是一個重要的設計內容。而要進行建筑物的抗浮設計，首先要確定建筑物所在區(qū)域地下水設計抗浮水頭高度。例如江浙沿海一帶的城市，地處我國南方，常年雨水較多，不僅地下水位高，而且地下水位的變化幅度較大，季節(jié)性降水，如臺風季節(jié)的

3、降水可能使地下水位的高度上升到地表，甚至出現(xiàn)洪澇災害，如臺州市建設工程設計審查中心提供的臺州椒江市區(qū)當?shù)氐目垢『樗粸辄S海高程3.774m，而其地面道路就在這個高程附近。 </p><p>　　在沿海一帶的民用建筑工程巖土工程地勘察質報告中，一般提供勘察期間的測量得到的水位高度，由于受季節(jié)性降水的影響，在雨水季節(jié)地下水位就高，而枯水季節(jié)地下水位就明顯較低，因此缺乏代表性，不能作為抗浮設計的依據(jù)。實際上地下室和地下

4、結構的上浮往往是短時間內暴雨導致地下水位突然升高所引起的。某些沿海地區(qū)的地方性規(guī)范對地下室和地下結構的抗浮設計水位應該取“建筑物設計使用年限內（包括施工期）可能產生的最高水位[5]”。一般認為，對排水通暢的場地，長期監(jiān)測得到的地下水最高水位作為抗浮設計水位是合理的。實際上，在建筑工程巖土工程地勘察質報告中所提供的設計水位往往是位于地表以下0.5米附近，由于上述種種原因，在一些實際工程中，地質報告往往無具體的抗浮水位資料提供，在工程設計中

5、，一般取室外道路面為建筑物的抗浮設計水位高度。 </p><p>　　上述確定抗浮設計水位后，建筑物所承受的水浮力計算方法，學者們提出了一些符合本地區(qū)地質情況的水浮力計算方法，其基本原理是根據(jù)阿基米德定律：浮力等于它的排開水體積的重量，常見的地下室處于潛水層，下層為隔水層，其浮力計算為 ，其他情況，如1）地下室穿過上部潛水層，底板位于隔水層；2）地下室位于上部隔水層，且未穿越，隔水層下部為承壓水層；3）地下室穿越

6、隔水層，底板位于承壓水層；4）地下室穿過上部潛水層，底板位于隔水層，隔水層下部為承壓水層；5）地下室穿過上部潛水層和隔水層，底板位于承壓水層。其水浮力計算公式可見張欣海[6]水浮力分類計算方法。 </p><p>　　2、抗浮措施的介紹 </p><p>　　我們常見的地下空間一般是地下停車庫，其自重及其上部的覆土重往往要小于最高洪水位產生的水浮力，如果不采取措施的話，地下停車庫很有可能會

7、上浮，因此設計者一般會采取一定的抗浮措施。 </p><p>　　實際工程中可采用抗浮方法很多，大體上可分為兩大類，疏導消除型和抵抗型。 </p><p>　　2.1 疏導消除型 </p><p>　　疏導消除型是一種比較直接的方法，通過排水、降水、截水使地下水位保持在一定的標高之下，減小地下水對地下室或地下結構的浮力。降水的主要措施是在底板附加標高處設置盲溝，或在

8、底板下設置濾水層和排水管道，讓地下水匯集到排水井中再用抽機水抽走；截水法主要是將深層水泥攪拌樁或高壓旋噴樁或地下連續(xù)墻作為止水帷幕，使其進入隔水層一定深度，將建筑物周邊的地下水與外界水源隔開。 </p><p>　　目前，疏導消除型的措施應用較少，通過疏導排水措施可以降低地下水位，減小地下水對地下室底板的浮力作用，理論上可以控制抗浮水位，地下水由于外界季節(jié)性雨水補充而突然升高的情況下，可以通過臨時突擊抽取地下水，

9、降低地下水位將其控制在設計的高度，該方法不但簡單易行，而且經濟高效；但是如果地下水位一直處于高位，需要長時間抽取地下水來降低地下水位，不但不經濟，而且還會引起其周邊建筑物因地下水的下降而發(fā)生地面下沉，造成工程隱患。因此疏導消除型的措施應當巧用、慎用。 </p><p><b>　　2.2 抵抗型 </b></p><p>　　抵抗型這種方法工程用的比較多，如采用抗拔樁

10、，抗拔錨桿，增加結構配重等。 </p><p>　　增加結構配重法適用于各類工程條件，配重的部位可以在建筑物頂板上，可以在建筑物底板上，也可以在建筑物邊墻上。這種方法的優(yōu)點是施工和設計都很方便快捷，缺點是，當建筑需要抵抗浮力的配重較大時，由于需要增加大量的混凝土或是其他配重材料，費用增加較多，例如在建筑物頂板上增加配重，不但要增加配重所需的混凝土或其他配重材料，顯然還要增加大量的鋼筋來抵抗頂板增加的配重外荷載；如

11、果在建筑底板上增加配重，由于地下室的凈高要求，回填層增加了工程埋深而使浮力增大，外加配重增加的抗力實際效果已經打了一半的折扣，此法效果也并非十分理想。如果在邊墻上增加配重，顯然其配重分布不會很均勻，單單采用這種方法來抵抗建筑物所受浮力，這種措施并不妥當。還有一種抗浮方法是延伸底板法，可以認為是另外一種增加配重法，具體做法是將地下室底板伸出側墻外而形成翼板，有翼板承托覆土來抵抗上浮力。此法一般適用于不受場地限制的規(guī)模較小且狹長形地下建筑物

12、的抗浮。但是，由于要外伸底板而成翼板，基坑開挖的范圍也因此而加大加寬，土方和使用土地面積也要加大，在實際工程中，對于規(guī)模較大，抗浮荷載也大的工程，一般很少采用此法作為抗浮措施。 </p><p>　　在抵抗型抗浮措施中工程應用比較普遍的應該是采用抗拔樁抗浮，不管是其經濟性上考慮還是從技術上考慮，都是比較理想的抗浮方法。單從經濟上來說，一般采用的抗拔樁往往是既要起到抗壓的作用又要起到抗拔的作用，相對于抗壓樁來說，無

13、非是在抗壓樁的基礎上增加一定量的鋼筋用于抗拔，增加的造價比較有限；單從技術上來說，抗拔樁的施工與抗壓樁沒有太多區(qū)別，只是在樁身構造上略有不同而已，且經過這么多年的工程實踐也證明采用抗拔樁抗浮是比較可靠的抗浮措施之一。 </p><p>　　但是，對于一些比較特殊的工程，采用普通抗拔樁進行抗拔，可能不一定起到很好的效果，比如對于一些小型的加固工程，采用抗拔錨桿抗浮可能會更經濟合理些，再比如對于浮力較大的工程，采用單

14、根普通的抗壓抗浮樁，如普通鉆孔灌注樁等，可能滿足抗壓的需要，但是不能滿足抗浮的需要，那么，如果同時再采用錨桿抗拔樁對結構物抗浮，可能在經濟上會更加合理。 </p><p>　　前人對抗拔樁做了非常多的卓有成效的研究，提出了相當多的理論研究成果，例如錨桿抗拔樁、普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯(lián)合抗拔等，對于一些比較比較特殊的工程，采用普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯(lián)合抗拔設計理念對于優(yōu)化結構設計以及節(jié)約工程造價來說更有意義。 &l

15、t;/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]中華人民共和國國家標準.JGJ94- 2008 建筑樁基技術規(guī)范[S].北京：中國建設工業(yè)出版社 </p><p>　　[2]中華人民共和國國家標準.JGJ 106 建筑基樁檢測技術規(guī)范[S].北京：中國建設工業(yè)出版社 </p><p>　　[3]

16、中冶集團建筑研究總院.CECS22： 2005 巖土錨桿（索）技術規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社 </p><p>　　[4]中國建筑標準設計研究院.2009年版.全國民用建筑工程設計技術措施.結構/地基/基礎. 北京：中國計劃出版社，2010.12 </p><p>　　[5]廣東省建筑地基基礎設計規(guī)范. DBJ15-31-2003建筑樁基技術規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社 <