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摘 要：地下室抗浮设计是结构设计过程中不可或缺的一部分，并且也是地下室设计的重要部分，许多因素制约着设计水位的合理选择，本文通过实际工程案例，分析如何正确选择地下室抗浮设计水位，以及分析地下室抗浮水位的选择过程。
关键词：抗浮设计；设计水位；地下室设计
0. 引言
随着人们对地下空间结构的使用频繁，也愈发的需要对地下室设计方面的多种方法的应用，地下室结构设计中的抗浮问题尤为严重，许多的工程项目中的结构组成是由地下室以及裙房这两部分所组成，由于自身压重较小，整体抗浮能力往往验算不通过，并且由于不注重抗浮设计，在地下室设计中未进行整体和局部的抗浮设计及分析，容易导致施工过程中的局部破坏，甚至可能使得地下室在洪水期整体浮动。本文跟据实际工程案例来研究地下室抗浮设计水位合理选择的问题，并对其进行相关的分析。
1. 原理分析及处理
阿基米德定律是指物体在某液体中受到朝上的浮力作用，其大小等同于被该物体在某液体中排开溢出该液体的重力。在对地下室结构抗浮设计过程中，设置特定的观测台在地基相应的位置，以此对地下水位进行观察及设定。
2. 抗浮设计水位的合理选择
地下室结构的抗浮设计中，该地区历史上检测或出现过的最高水位对整体的抗浮设计甚为重要。地下抗浮的设计水位的上浮会影响地下的部分结构乃至整个上部的结构安全，由此会产生不可估量的安全隐患。抗浮设计水位的种类可以简单的分为两类，首先是永久性的建筑结构，譬如地下车库和地下商场等；其次是临时建造的结构，在建筑结构的施工过程中，地下结构受到地下水的影响较大，建筑结构在施工结束后同样会由地下水产生这样或者那样的影响，因此要验算整体结构的抗浮能力。首先可以根据勘察报告中的最高水位来选取恰当的有依据的抗浮水位，以此确定合理可行的的抗浮方案。有时候我们很容易在设计时计算的地下水浮力小于实际的地下水浮力，这是因为我们将近三到五年来的最高水位作为抗浮设计的选择水位。地下的不同含水层涉及这不同的地下抗浮水位，这样一来给结构产生的向上水作用浮力也会不同，不能简单地把工程项目施工地区的历史地下抗浮水位的最高水位作为抗浮设计中的设防水位。其次场地的地质水文性质、含水层曾出现的最高地下水位、含水层之间的关系和场地分布的含水层都对其有重要影响，应该清晰明了，然后必须把结构的地基以及基础设置在对应的含水层。结构坐落的场地、地基土层的分布形式、以及建筑体积等诸多因素对设计人员选取最高水位都有影响，应该参考对应的地质勘察单位提供的勘察报告，考虑该地区历史上最高抗浮设计水位，从而确定相应的数值。
3. 不合理设计实例1
某大型建筑商场，为永久性建筑类型，其总建筑面积为6万平米，其设计抗浮水位标高在3.40m～8.50M之间，其为施工人员观察该建筑商场的地下水位所得 ，该商场在施工过程中地下水位明显上升，导致地下室出现局部上浮的现象，分析原因是因为地下室结构早期进行回填土，回填土结束施工人员就停止对基坑进行降排水处理，这样地下室底板出现大范围的裂缝，综合分析可以知道：地下抗浮水位取值范围较低，地下室抗浮承载力不足。该商场的车库平面呈梯形，地下车库也出现了整体上浮，也是由于地下水位选择不合理所造成。
4. 不合理设计实例2
某商品房小区以高层住宅为主，小区内部的顶部覆土较薄，且地址勘察报告中提供的抗浮水位较低，采用覆土加建筑自重进行抗浮设计，刚刚满足要求。设计人员在抗浮设计过程中不考虑其他因素影响和建筑实际情况，简单地调高抗浮水位，造成车库出现整体性上浮，抗裂严重。改进分析：通过研究分析勘察报告土层排水的实际情况，并认真调研周边已建小区道路标高及市政排水系统，该区域的历史水文资料数据需要进行严格的分析采用，分区段的将该地库的“抗浮水位”进行设置，采用天然地基的方案，不设置抗拔桩，最后使得地下室的抗浮设计达到要求。
5. 合理设计实例1
某工程建筑面积为8万平方米，地下1层，地下水抗浮标准水位取建筑室外地坪下1.0m，地基基础设计等级为甲级，场地各地层分布均匀，场地内无新的滑坡体、岩溶、构造断离的不稳定自然地质作用，属于抗震有利地段。建设场地地层顺序自上而下依次为：①杂填土；②-1黏土；②-2黏土；③粉质黏土。
结合相关规范，充分分析当地的施工经验，抗浮水位的选择必须考虑以下因素：①长期的历史性的水文观察资料。② 无水文观察资料时，可采用勘察期间实测最高水位，并结合地下水补给和排泄、地貌地形条件。③结构地下室设计要结合该区域类似的工程设计相关经验，分析研究性报告中要避免选择存在的不恰当的的抗浮水位，协同勘察单位进行相应的沟通，共同分析并结合影响因素确立合理的抗浮设防水位。④ 对一、二级阶地，可按勘察期间实测的平均水位增加1～3m，对台地可按勘察期间实测的平均水位增加2～4m，旱季取大值，雨季取小值。
在这方面工程的设计过程中要严格区分地下室防水水位与抗浮水位，对于抗浮设计的措施选择应该有以下几点：1.结合工程项目的性质特点决定，采用梁式筏板基础，单层地下室的结构形式采用平板式筏板基础，主体结构地基采用桩复合的地基，工程项目的地下室底板和顶板均未设置永久变形缝，它们之间的沉降差主要通过设置的沉降后浇带和施工顺序来满足抗浮设计的施工要求。
6. 合理设计实例2
某工程为地下商场，地下3层，工程底部的自重荷载小，该地区的地下水位在地下室底板以上，并且影响其升高的因素众多，目前建设区域，基底水压力相对较小，第1层层间水、第2层层间水水位偏低，在各种不利因素影响下，台地潜水和承压水水位升高的可能性比较大，并可能导致层间水水位和结构基底处水压力都有不可预估的变化。针对这样的工程项目情况，需在分析场区各层地下水的水位动态的基础上，预测台地潜水和承压水的远期最高水位，并通过渗流分析、计算，最终提出建筑抗浮设计水位建议值。
7. 地下水位选取不当抗浮失效形式
整体失效形式：地下室层数多，层高较高、并且面积比较大，为了防止该失效形式，大部分的工程项目采用的是：一是采用“压”的方法，通过增加结构物自重来抵抗地下水浮力。二是利用“拉”的手段，主要是通过设置抗浮桩以及抗浮锚杆来提供拉力，并由此来抵抗地下的水浮力作用。在地下室的抗浮设计时，无论采用哪种抗浮的设计方案，必须要对整体结构进行抗浮作用验算，确保整体结构的抗浮作用满足要求。
局部抗浮失效：实际工程中许多地下室面积比较大的的商场或者地下室，以及很多多层住宅或者高层写字楼建筑，其整个地下室结构的自身荷载分布不均匀导致了局部抗浮失效的形式。
8. 结论
在地下室的抗浮设计中，很多不确定的因素影响着种种不同工程项目的抗浮设计水位的选择，在地下室抗浮设计中必须对场地条件、周围环境和土层情况要仔细分析，抗浮设计水位取值和抗浮计算必须准确，可运用的抗浮方式很多，但必须根据各个工程的具体情况加以具体采用。并结合以往的设计恰当和不合理的案例，综合形成抗浮设计的方案，并最终达到抗浮设计的效果。■
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，2002.8（8）.
[2] GB 5007 - 2011《建筑地基基础设计规范》[S].
[3]李胜勇等.建筑抗浮设计水位取值方法[J]. 中国安全科学学报，2005，15（7）.
[4] JGJ72-2004，高层建筑岩土工程勘察规程[S].
[5] GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].
[6] JGJ220-2002 JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].
关键词：抗浮设计；设计水位；地下室设计
0. 引言
随着人们对地下空间结构的使用频繁，也愈发的需要对地下室设计方面的多种方法的应用，地下室结构设计中的抗浮问题尤为严重，许多的工程项目中的结构组成是由地下室以及裙房这两部分所组成，由于自身压重较小，整体抗浮能力往往验算不通过，并且由于不注重抗浮设计，在地下室设计中未进行整体和局部的抗浮设计及分析，容易导致施工过程中的局部破坏，甚至可能使得地下室在洪水期整体浮动。本文跟据实际工程案例来研究地下室抗浮设计水位合理选择的问题，并对其进行相关的分析。
1. 原理分析及处理
阿基米德定律是指物体在某液体中受到朝上的浮力作用，其大小等同于被该物体在某液体中排开溢出该液体的重力。在对地下室结构抗浮设计过程中，设置特定的观测台在地基相应的位置，以此对地下水位进行观察及设定。
2. 抗浮设计水位的合理选择
地下室结构的抗浮设计中，该地区历史上检测或出现过的最高水位对整体的抗浮设计甚为重要。地下抗浮的设计水位的上浮会影响地下的部分结构乃至整个上部的结构安全，由此会产生不可估量的安全隐患。抗浮设计水位的种类可以简单的分为两类，首先是永久性的建筑结构，譬如地下车库和地下商场等；其次是临时建造的结构，在建筑结构的施工过程中，地下结构受到地下水的影响较大，建筑结构在施工结束后同样会由地下水产生这样或者那样的影响，因此要验算整体结构的抗浮能力。首先可以根据勘察报告中的最高水位来选取恰当的有依据的抗浮水位，以此确定合理可行的的抗浮方案。有时候我们很容易在设计时计算的地下水浮力小于实际的地下水浮力，这是因为我们将近三到五年来的最高水位作为抗浮设计的选择水位。地下的不同含水层涉及这不同的地下抗浮水位，这样一来给结构产生的向上水作用浮力也会不同，不能简单地把工程项目施工地区的历史地下抗浮水位的最高水位作为抗浮设计中的设防水位。其次场地的地质水文性质、含水层曾出现的最高地下水位、含水层之间的关系和场地分布的含水层都对其有重要影响，应该清晰明了，然后必须把结构的地基以及基础设置在对应的含水层。结构坐落的场地、地基土层的分布形式、以及建筑体积等诸多因素对设计人员选取最高水位都有影响，应该参考对应的地质勘察单位提供的勘察报告，考虑该地区历史上最高抗浮设计水位，从而确定相应的数值。
3. 不合理设计实例1
某大型建筑商场，为永久性建筑类型，其总建筑面积为6万平米，其设计抗浮水位标高在3.40m～8.50M之间，其为施工人员观察该建筑商场的地下水位所得 ，该商场在施工过程中地下水位明显上升，导致地下室出现局部上浮的现象，分析原因是因为地下室结构早期进行回填土，回填土结束施工人员就停止对基坑进行降排水处理，这样地下室底板出现大范围的裂缝，综合分析可以知道：地下抗浮水位取值范围较低，地下室抗浮承载力不足。该商场的车库平面呈梯形，地下车库也出现了整体上浮，也是由于地下水位选择不合理所造成。
4. 不合理设计实例2
某商品房小区以高层住宅为主，小区内部的顶部覆土较薄，且地址勘察报告中提供的抗浮水位较低，采用覆土加建筑自重进行抗浮设计，刚刚满足要求。设计人员在抗浮设计过程中不考虑其他因素影响和建筑实际情况，简单地调高抗浮水位，造成车库出现整体性上浮，抗裂严重。改进分析：通过研究分析勘察报告土层排水的实际情况，并认真调研周边已建小区道路标高及市政排水系统，该区域的历史水文资料数据需要进行严格的分析采用，分区段的将该地库的“抗浮水位”进行设置，采用天然地基的方案，不设置抗拔桩，最后使得地下室的抗浮设计达到要求。
5. 合理设计实例1
某工程建筑面积为8万平方米，地下1层，地下水抗浮标准水位取建筑室外地坪下1.0m，地基基础设计等级为甲级，场地各地层分布均匀，场地内无新的滑坡体、岩溶、构造断离的不稳定自然地质作用，属于抗震有利地段。建设场地地层顺序自上而下依次为：①杂填土；②-1黏土；②-2黏土；③粉质黏土。
结合相关规范，充分分析当地的施工经验，抗浮水位的选择必须考虑以下因素：①长期的历史性的水文观察资料。② 无水文观察资料时，可采用勘察期间实测最高水位，并结合地下水补给和排泄、地貌地形条件。③结构地下室设计要结合该区域类似的工程设计相关经验，分析研究性报告中要避免选择存在的不恰当的的抗浮水位，协同勘察单位进行相应的沟通，共同分析并结合影响因素确立合理的抗浮设防水位。④ 对一、二级阶地，可按勘察期间实测的平均水位增加1～3m，对台地可按勘察期间实测的平均水位增加2～4m，旱季取大值，雨季取小值。
在这方面工程的设计过程中要严格区分地下室防水水位与抗浮水位，对于抗浮设计的措施选择应该有以下几点：1.结合工程项目的性质特点决定，采用梁式筏板基础，单层地下室的结构形式采用平板式筏板基础，主体结构地基采用桩复合的地基，工程项目的地下室底板和顶板均未设置永久变形缝，它们之间的沉降差主要通过设置的沉降后浇带和施工顺序来满足抗浮设计的施工要求。
6. 合理设计实例2
某工程为地下商场，地下3层，工程底部的自重荷载小，该地区的地下水位在地下室底板以上，并且影响其升高的因素众多，目前建设区域，基底水压力相对较小，第1层层间水、第2层层间水水位偏低，在各种不利因素影响下，台地潜水和承压水水位升高的可能性比较大，并可能导致层间水水位和结构基底处水压力都有不可预估的变化。针对这样的工程项目情况，需在分析场区各层地下水的水位动态的基础上，预测台地潜水和承压水的远期最高水位，并通过渗流分析、计算，最终提出建筑抗浮设计水位建议值。
7. 地下水位选取不当抗浮失效形式
整体失效形式：地下室层数多，层高较高、并且面积比较大，为了防止该失效形式，大部分的工程项目采用的是：一是采用“压”的方法，通过增加结构物自重来抵抗地下水浮力。二是利用“拉”的手段，主要是通过设置抗浮桩以及抗浮锚杆来提供拉力，并由此来抵抗地下的水浮力作用。在地下室的抗浮设计时，无论采用哪种抗浮的设计方案，必须要对整体结构进行抗浮作用验算，确保整体结构的抗浮作用满足要求。
局部抗浮失效：实际工程中许多地下室面积比较大的的商场或者地下室，以及很多多层住宅或者高层写字楼建筑，其整个地下室结构的自身荷载分布不均匀导致了局部抗浮失效的形式。
8. 结论
在地下室的抗浮设计中，很多不确定的因素影响着种种不同工程项目的抗浮设计水位的选择，在地下室抗浮设计中必须对场地条件、周围环境和土层情况要仔细分析，抗浮设计水位取值和抗浮计算必须准确，可运用的抗浮方式很多，但必须根据各个工程的具体情况加以具体采用。并结合以往的设计恰当和不合理的案例，综合形成抗浮设计的方案，并最终达到抗浮设计的效果。■
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，2002.8（8）.
[2] GB 5007 - 2011《建筑地基基础设计规范》[S].
[3]李胜勇等.建筑抗浮设计水位取值方法[J]. 中国安全科学学报，2005，15（7）.
[4] JGJ72-2004，高层建筑岩土工程勘察规程[S].
[5] GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].
[6] JGJ220-2002 JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].