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【摘 要】 随着社会经济、城市建设的日益发展，人们对地下空间的需求不断增长，宁波作为一个典型的沿海开发城市，城市建设规模不断扩大，带有大型地下室的建筑物也是到处耸立。要确保在修建地下室和以后使用地下室时不因抗浮设计不满足导致上浮或者开裂，这就需要地下室抗浮设计时候充分考虑到地下水位的影响。
【关键词】 地下室;抗浮水位;抗浮设计
引言：
近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如出现裂缝、漏水、地下室底板局部拱起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。本文根据实际工程中碰到的关于地下室抗浮设计中的一些问题，提出一些自己的见解与看法。
一、抗浮设计概述
地下室的抗浮设计就是结合了地下水位与建筑物所承受的水浮力以及结构本身自重以及压重来进行综合考虑设计的一种方案。地下室的抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计。
1、抗浮设计首先应该确定科学合理的抗浮设防水位
规范规定建筑物在施工及使用阶段均应符合抗浮稳定性要求。在建筑物施工阶段，应根据施工期间的抗浮设防水位和抗力荷载进行抗浮验算，必要时采取可靠的降、排水措施满足抗浮稳定要求;在建筑物使用阶段，应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。对于地下室结构抗浮设计的首要问题是对地下水位的确定。原则上应按勘察报告提供的设防水位计算水浮力，确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下室的结构设计是很重要的。首先我们要了解抗浮水位、防水水位和设防水位这三个术语的不同意义，抗浮水位是指抗浮设计时控制浮力的水位，防水水位是地下水防水设计时控制设计的水位。设防水位的含义应该更具有严格的内涵，抗浮设防水位应该包含有多少年一遇的水位，或者超越概率，如果没有历史资料可以作概率分析，这个水位没有多少年一遇的内涵，则只能通称为抗浮水位而不能说是抗浮设防水位。由于分析设防水位的超越概率需要长期观测的地下水历史资料，对于没有建立长期观测地下水位站网的城市和地区，仅凭勘察时观测的地下水位作为设防水位是不确切的。根据宁波市有关资料，宁波地区很多场地内地下水位埋深较浅，同时应考虑台风暴雨等因素影响，依据岩土工程勘察报告并结合本地区实际经验，一般地下室抗浮設计水位取本地区50年一遇的防洪设计水位和室外地坪标高以下0.5m两者的不利者。因为地下室的上浮往往发生在暴雨或洪水的几天内。
2、抗浮设计
地下室抗浮设计分三种情况：（1）地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上层数较多，但因上部结构没有施工，地下室的自重无法抵抗水浮力，这种情况应对地下室进行施工阶段抗浮验算，并采取相关抗浮措施;（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水浮力，需对整体结构进行抗浮验算;（3）结构本身的自重可以抵抗地下水浮力，但是地下室底板需要进行抗浮设。
地下室的抗浮设计的总原则是应该满足下式要求：
G/S≥K
式中G—结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和，不包括活荷载;
S—地下室对建筑物的浮拖物标准值;
K—地下结构抗浮安全系数，一般取1.05。
进行整体抗浮验算的同时，应对结构自重比较小的区域进行局部验算，特别是上部结构缺层或者大范围楼板缺失开洞部位。
水浮力的计算一般用下式：
S=γwV
式中γw—水的重度，可取10KN/m3;
V—建筑物在抗浮设防水位下排开水的体积。
当基础抗浮验算不满足要求时，需要采取必要的抗浮措施，保证基础安全。抗浮设计首先应考虑采用增加自重或覆土的办法，即自重平衡法来平衡地下水浮力。通常在防水底板上增设回填土、灰土垫层、毛石混凝土、素混凝土层等，有的采用铁屑混凝土（不建议采用）;另外在地下室顶板增设覆土，局部也可采用地下室底板外挑，比较经济有效。 如果采用自重或覆土加覆重办法，抗浮计算仍不满足时，可采用抗拔桩和锚杆处理。采用抗拔桩或抗浮锚杆等措施，应在基坑开挖前确定抗浮设计方案。以便于基坑槽、抗浮桩施工及本工程基坑降水与边坡支护、基础施工等后续工艺的衔接。
高层建筑一般带有裙房，当高层与裙房之间未设缝时，高层的沉降相对较大，而裙房沉降很小，如果因为抗浮不满足要求而将裙房范围设置抗浮桩，由于抗拔桩的支承作用，裙房的沉降将受到限制，这就加大了高层与裙房的沉降差，因此应考虑其影响。
二、抗拔桩设计
实际工程中我们往往容易忽略汽车坡道处的抗浮作用。
1.抗浮验算
举例说我们取汽车坡道中间部位一个柱下单桩来复核：本工程根据地质报告抗浮水位按2.50米（黄海高程）考虑，顶板面为-0.30，0.000相当于黄海高程2.950米，地下室底板标高-4.400（相对高程），顶板覆土厚度按0.6米考虑。基础采用钻孔灌注桩，直径为700mm，桩长为48米。
取一个柱：底板受荷范围：8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2顶板受荷范围：8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2;N总=底板+顶板+顶板梁+柱+地梁+承台=1087KN??
F浮=[（8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2）x（4.45-0.9+0.4）x10]X1.05=1730KN
桩自重：3.14/4x0.72x48x10=185KN（按48米桩长）
N1=1087+185=1272KN<F浮=1730KN
经复核该柱处需设抗拔桩。
2.抗拔桩承载力计算
我们常用的抗拔桩类型有预制桩和灌注桩。抗拔桩的抗拔承载力特征值按下列公式计算：Ra=Tuk/2+GP Tuk=∑λiqsikuili
式中Ra—基桩抗拔承载力特征值;
Tuk—基桩抗拔极限承载力标准值;
GP—基桩自重，地下水位以下取浮重度;
ui—破坏表面周长;
qsik—桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;
λi—抗拔系数;
三、抗浮设计的常见问题及处理
（1）地下水位较高时，应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算。地下室车道、地下水池的抗浮验算常常容易漏掉。
（2）地下室外墙（土压力及水压力）与防水底板（水压力、上部荷载）不仅要满足受力要求，还应进行裂缝宽度的计算，裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。
（3）需要明确地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度，有的设计取值偏小。抗浮设计时，后浇带应有措施保证抗水板不出现薄弱点及漏点。
（4）抗拔桩设计时，桩身配筋量不能仅按强度要求进行计算，还应进行缝宽度验算。按裂缝宽度控制计算结果的配筋量远大于按强度要求计算的配筋量。
（5）我们应注意荷载相关的各个分项系数，地下水浮力和抵抗力分項系数的确定。根据《建筑结构荷载规范》中第3.2.5条规定，结构自重作为抵抗浮力的永久荷载，其效应对结构有力，分项系数γG取1.0。根据《工程结构可靠度统一标准》的规定，水位基本不变时水压力按永久荷载考虑，水位变化的水压力按可变荷载考虑。结合工程实际，本工程的地下室地下水位季节变化较为明显，因此可将地下水浮力视为可变荷载，结构承载力验算时其分项系数γQ可取1.4，整体抗浮稳定性验算时取1.0或1.05。
（6）不能忽视施工对地下室抗浮的重要性，在结构设计说明中必须明确降排水要求，包括停止降水的时间（不留降水盲点，雨季必要时应另有要求和措施），主楼及地下室施工完成的进度，必须具备的条件，如基础底板及顶板上覆重完成等;一般我们出施工图时在结构设计总说明中会明确要求，施工时应人工降低地下水位保持在基面以下0.5m，直至地下室顶覆土完成且地上5层浇完为止。当地下室填土没有完成或上部结构自重不能满足地下室抗浮要求时，基坑不许回填土。基坑回填土宜采用透水性较差的粘土并压实;地下室之间的缝应采用砂填实;设备基础、地面、散水、踏步等基础之下的回填土应采用粉质粘土、粉土或级配较好塘渣等作为填料，分层夯实，填土最优含水量、分层厚度和夯实遍数通过试验确定，要求压实系数≥0.94，严禁回填建筑垃圾及淤泥。
四、结语
地下水位较高时，应特别注意有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算及抗浮设计，根据水压力大小及基础和上部结构型式，进行优化设计，采取经济合理的设计方案，保证结构安全。
参考文献：
[1]吴建虹.高层建筑地下室抗浮设计的几个问题[J].广东土木与建筑，2002，08：3-5.
[2]熊小辉.高层建筑地下室的抗浮设计探讨[J].广西城镇建设，2011，08：34-36.
[3]袁铁垣，秦峻英.地下室抗浮问题及抗浮设计[J].山西建筑，2009，27：88-90.
【关键词】 地下室;抗浮水位;抗浮设计
引言：
近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如出现裂缝、漏水、地下室底板局部拱起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。本文根据实际工程中碰到的关于地下室抗浮设计中的一些问题，提出一些自己的见解与看法。
一、抗浮设计概述
地下室的抗浮设计就是结合了地下水位与建筑物所承受的水浮力以及结构本身自重以及压重来进行综合考虑设计的一种方案。地下室的抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计。
1、抗浮设计首先应该确定科学合理的抗浮设防水位
规范规定建筑物在施工及使用阶段均应符合抗浮稳定性要求。在建筑物施工阶段，应根据施工期间的抗浮设防水位和抗力荷载进行抗浮验算，必要时采取可靠的降、排水措施满足抗浮稳定要求;在建筑物使用阶段，应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。对于地下室结构抗浮设计的首要问题是对地下水位的确定。原则上应按勘察报告提供的设防水位计算水浮力，确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下室的结构设计是很重要的。首先我们要了解抗浮水位、防水水位和设防水位这三个术语的不同意义，抗浮水位是指抗浮设计时控制浮力的水位，防水水位是地下水防水设计时控制设计的水位。设防水位的含义应该更具有严格的内涵，抗浮设防水位应该包含有多少年一遇的水位，或者超越概率，如果没有历史资料可以作概率分析，这个水位没有多少年一遇的内涵，则只能通称为抗浮水位而不能说是抗浮设防水位。由于分析设防水位的超越概率需要长期观测的地下水历史资料，对于没有建立长期观测地下水位站网的城市和地区，仅凭勘察时观测的地下水位作为设防水位是不确切的。根据宁波市有关资料，宁波地区很多场地内地下水位埋深较浅，同时应考虑台风暴雨等因素影响，依据岩土工程勘察报告并结合本地区实际经验，一般地下室抗浮設计水位取本地区50年一遇的防洪设计水位和室外地坪标高以下0.5m两者的不利者。因为地下室的上浮往往发生在暴雨或洪水的几天内。
2、抗浮设计
地下室抗浮设计分三种情况：（1）地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上层数较多，但因上部结构没有施工，地下室的自重无法抵抗水浮力，这种情况应对地下室进行施工阶段抗浮验算，并采取相关抗浮措施;（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水浮力，需对整体结构进行抗浮验算;（3）结构本身的自重可以抵抗地下水浮力，但是地下室底板需要进行抗浮设。
地下室的抗浮设计的总原则是应该满足下式要求：
G/S≥K
式中G—结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和，不包括活荷载;
S—地下室对建筑物的浮拖物标准值;
K—地下结构抗浮安全系数，一般取1.05。
进行整体抗浮验算的同时，应对结构自重比较小的区域进行局部验算，特别是上部结构缺层或者大范围楼板缺失开洞部位。
水浮力的计算一般用下式：
S=γwV
式中γw—水的重度，可取10KN/m3;
V—建筑物在抗浮设防水位下排开水的体积。
当基础抗浮验算不满足要求时，需要采取必要的抗浮措施，保证基础安全。抗浮设计首先应考虑采用增加自重或覆土的办法，即自重平衡法来平衡地下水浮力。通常在防水底板上增设回填土、灰土垫层、毛石混凝土、素混凝土层等，有的采用铁屑混凝土（不建议采用）;另外在地下室顶板增设覆土，局部也可采用地下室底板外挑，比较经济有效。 如果采用自重或覆土加覆重办法，抗浮计算仍不满足时，可采用抗拔桩和锚杆处理。采用抗拔桩或抗浮锚杆等措施，应在基坑开挖前确定抗浮设计方案。以便于基坑槽、抗浮桩施工及本工程基坑降水与边坡支护、基础施工等后续工艺的衔接。
高层建筑一般带有裙房，当高层与裙房之间未设缝时，高层的沉降相对较大，而裙房沉降很小，如果因为抗浮不满足要求而将裙房范围设置抗浮桩，由于抗拔桩的支承作用，裙房的沉降将受到限制，这就加大了高层与裙房的沉降差，因此应考虑其影响。
二、抗拔桩设计
实际工程中我们往往容易忽略汽车坡道处的抗浮作用。
1.抗浮验算
举例说我们取汽车坡道中间部位一个柱下单桩来复核：本工程根据地质报告抗浮水位按2.50米（黄海高程）考虑，顶板面为-0.30，0.000相当于黄海高程2.950米，地下室底板标高-4.400（相对高程），顶板覆土厚度按0.6米考虑。基础采用钻孔灌注桩，直径为700mm，桩长为48米。
取一个柱：底板受荷范围：8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2顶板受荷范围：8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2;N总=底板+顶板+顶板梁+柱+地梁+承台=1087KN??
F浮=[（8.0x4.5/4x2+8.0x5.9/4x2）x（4.45-0.9+0.4）x10]X1.05=1730KN
桩自重：3.14/4x0.72x48x10=185KN（按48米桩长）
N1=1087+185=1272KN<F浮=1730KN
经复核该柱处需设抗拔桩。
2.抗拔桩承载力计算
我们常用的抗拔桩类型有预制桩和灌注桩。抗拔桩的抗拔承载力特征值按下列公式计算：Ra=Tuk/2+GP Tuk=∑λiqsikuili
式中Ra—基桩抗拔承载力特征值;
Tuk—基桩抗拔极限承载力标准值;
GP—基桩自重，地下水位以下取浮重度;
ui—破坏表面周长;
qsik—桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值;
λi—抗拔系数;
三、抗浮设计的常见问题及处理
（1）地下水位较高时，应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算。地下室车道、地下水池的抗浮验算常常容易漏掉。
（2）地下室外墙（土压力及水压力）与防水底板（水压力、上部荷载）不仅要满足受力要求，还应进行裂缝宽度的计算，裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。
（3）需要明确地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度，有的设计取值偏小。抗浮设计时，后浇带应有措施保证抗水板不出现薄弱点及漏点。
（4）抗拔桩设计时，桩身配筋量不能仅按强度要求进行计算，还应进行缝宽度验算。按裂缝宽度控制计算结果的配筋量远大于按强度要求计算的配筋量。
（5）我们应注意荷载相关的各个分项系数，地下水浮力和抵抗力分項系数的确定。根据《建筑结构荷载规范》中第3.2.5条规定，结构自重作为抵抗浮力的永久荷载，其效应对结构有力，分项系数γG取1.0。根据《工程结构可靠度统一标准》的规定，水位基本不变时水压力按永久荷载考虑，水位变化的水压力按可变荷载考虑。结合工程实际，本工程的地下室地下水位季节变化较为明显，因此可将地下水浮力视为可变荷载，结构承载力验算时其分项系数γQ可取1.4，整体抗浮稳定性验算时取1.0或1.05。
（6）不能忽视施工对地下室抗浮的重要性，在结构设计说明中必须明确降排水要求，包括停止降水的时间（不留降水盲点，雨季必要时应另有要求和措施），主楼及地下室施工完成的进度，必须具备的条件，如基础底板及顶板上覆重完成等;一般我们出施工图时在结构设计总说明中会明确要求，施工时应人工降低地下水位保持在基面以下0.5m，直至地下室顶覆土完成且地上5层浇完为止。当地下室填土没有完成或上部结构自重不能满足地下室抗浮要求时，基坑不许回填土。基坑回填土宜采用透水性较差的粘土并压实;地下室之间的缝应采用砂填实;设备基础、地面、散水、踏步等基础之下的回填土应采用粉质粘土、粉土或级配较好塘渣等作为填料，分层夯实，填土最优含水量、分层厚度和夯实遍数通过试验确定，要求压实系数≥0.94，严禁回填建筑垃圾及淤泥。
四、结语
地下水位较高时，应特别注意有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算及抗浮设计，根据水压力大小及基础和上部结构型式，进行优化设计，采取经济合理的设计方案，保证结构安全。
参考文献：
[1]吴建虹.高层建筑地下室抗浮设计的几个问题[J].广东土木与建筑，2002，08：3-5.
[2]熊小辉.高层建筑地下室的抗浮设计探讨[J].广西城镇建设，2011，08：34-36.
[3]袁铁垣，秦峻英.地下室抗浮问题及抗浮设计[J].山西建筑，2009，27：88-90.