隔水層在地下室抗浮設(shè)計中的應(yīng)用分析

馬樂群

【摘要】隨著城市建設(shè)用地相對緊張，地下室抗浮在建筑工程中越來越常見，為了滿足需要，地下車庫、地下室的開發(fā)和利用越來越多。地下室等地下建筑不得不面臨的問題就是地下結(jié)構(gòu)物的防水與抗浮問題，地下室防水一旦失敗很難補救，還將會影響建筑物的正常使用，甚至影響建筑物整體結(jié)構(gòu)安全。因此，開展地下室防水研究，對保證建筑物整體結(jié)構(gòu)安全，延長使用壽命具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】地下室；抗浮設(shè)計；隔水層；

1、項目概況

1.1項目說明

某工程位于武漢市洪山區(qū)花山鎮(zhèn)嚴西湖邊，地貌為丘陵湖泊區(qū)。二期由觀瀾區(qū)和依云區(qū)組成。觀瀾區(qū)一層地下車庫，主要功能為地下車庫和設(shè)備用房，面積21596.44㎡。依云區(qū)：一層地下車庫，面積62878.56㎡。

1.2場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

（1）場地工程地質(zhì)情況

層號及名稱 層面

埋深

（m） 層厚

（m） 顏色 狀態(tài)及

密度 壓縮性 包含物及其它特征

（1）素填土 0 0.1～1.2 雜色 松散 主要由粘性土混植物根系和少量建筑垃圾和生活垃圾組成，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)松散。堆積年限不足3年，硬質(zhì)物含量低于10%。

（2）粉質(zhì)粘土 0.2～6.0 0.6～5.6 褐黃～

黃褐色 可塑 中 含氧化鐵，云母片，干強度一般，韌性一般。

（3-1）粉質(zhì)粘土 0.4～9.1 0.7～6.4 褐黃～

黃褐～紅褐色 可～硬塑 中 含氧化鐵、鐵錳質(zhì)結(jié)核及少量條帶狀高嶺土。

（3-2）粘土 0.1～10.5 1.3～22.0 黃褐～褐黃～

紅褐色 硬塑～堅硬 中～低 含氧化鐵，鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部富集大量團塊狀灰白色或灰黃色高嶺土，局部偶夾碎石。

（2）地下水類型及地下水位情況

勘察期間部分鉆孔中見有地下水。本場地地下水主要為賦存于（1）素填土層中的上層滯水，水量有限，其水位、水量隨季節(jié)變化，主要受大氣降水、生活排放水滲透補給，勘察期間測得穩(wěn)定水位埋深為2.0～7.0米。

2、地下室抗浮設(shè)計水位幾個參數(shù)的確定

當前在城市大型建筑的建設(shè)中，通常都會根據(jù)人們的需求設(shè)有地下人防室或者是地下車庫，這些都被統(tǒng)稱為“地下室”。截至目前為止，建筑防水工作也已經(jīng)成為建筑工程施工中不可忽略的一個核心環(huán)節(jié)，尤其是涉及到地下室工程的建設(shè)，更是不容忽視隔水層設(shè)計施工。

2.1地下室的抗浮設(shè)計水位選取

一般情況下，抗浮設(shè)計水位可采用地質(zhì)勘察報告會所提供的抗浮設(shè)防水位。當?shù)乜敝袥]有提供該參數(shù)時，抗浮設(shè)計水位可綜合考慮如下幾種情況：

（1）設(shè)計基準期內(nèi)抗浮設(shè)防水位應(yīng)根據(jù)長期水文觀測資料確定。

（2）無長期水文觀測資料時，可采用豐水最高穩(wěn)定水位（不含上層滯水），或按勘察期間實測最高水位并結(jié)合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

（3）當平整場地后的場地標高高于原有地面時，應(yīng)按照整平后場地的情況來確定水位標高。

（4）對于臺地可按照勘察期間的實測平均水位增加2～4m；對于一、二級階地，可按勘察期間實測平均水位增加1～3m；雨季勘察時取小值，旱季勘察時取大值。

（5）施工期間的抗浮設(shè)防水位可以按照1～2個水文年度的最高水位確定。

2.2抗浮設(shè)防水位的確定

抗浮設(shè)防水位的確定是一個十分復雜的問題，它涉及到場地地形、區(qū)域水文地質(zhì)等因素。在實際中有些勘察報告提出的地下室的抗浮設(shè)防水位并不嚴謹，鑒于抗浮設(shè)防水位是地下室抗浮設(shè)計中一個決定性的參數(shù)，所以需要設(shè)計人員對抗浮設(shè)防水位的確定方法有一定的了解。

（1）長期水位觀測資料時，場地抗浮設(shè)防水位可采用實測最高水位；當無長期水位觀測資料或資料缺乏時，按勘察期間實測最高水位并結(jié)合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

（2）場地有承壓水且與潛水有水力聯(lián)系時，應(yīng)實測承壓水位并考慮其對抗浮設(shè)防水位的影響。

（3）只考慮施工期間的抗浮設(shè)防時，抗浮設(shè)防水位可按一個水文年度的最高水位確定。

2.3抗浮構(gòu)件的布置方法

（1）抗浮錨桿布置

抗浮錨桿的布置總結(jié)起來有三種布置方式：

一、集中點狀布置，一般布置在柱下；二、集中線狀布置，布置于地下室底板梁下；三、面狀均勻布置，在地下室底板下均勻布置。

（2）抗拔樁的布置

由于抗浮樁一般布置于框架柱、底板梁體附近使底板整體受力較好，因此，在布樁設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮建筑物底板結(jié)構(gòu)、房屋跨度等相關(guān)因素，結(jié)合單樁抗浮力設(shè)計值及結(jié)構(gòu)單跨寬度，經(jīng)過反復計算來確定抗浮樁的數(shù)量和分布。抗拔樁一般宜選用樁徑較小、單樁抗拔力相對較小的樁進行密布。抗拔樁的樁長宜盡量控制在單節(jié)樁的長度范圍內(nèi)，這樣可以減少接樁費用以及避免由于接樁不牢固造成的抗拔力損失。通過對比不同抗拔樁的設(shè)計方案，在基于發(fā)揮抗拉鋼筋的抗拉程度和減少成本、便于施工的角度得出了“抗拔樁的樁徑宜取0.4m～0.6m，樁長宜取8m～16m”的結(jié)論。

3、隔水層在地下室抗浮設(shè)計中設(shè)計方案及效益

在設(shè)計中應(yīng)充分認識到抗浮設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)選取的重要性。抗浮設(shè)計應(yīng)結(jié)合建筑項目自身條件，因地制宜，采用合理經(jīng)濟的抗浮措施。同時在施工過程中應(yīng)強調(diào)沉降觀測及降水控制。

現(xiàn)場條件：現(xiàn)場開挖后沒有發(fā)現(xiàn)上層滯水和承壓水。基坑四周為不透水的粘性土層，且挖出來的土，如果壓實能形成隔水層。地下室所在位置地勢較高，地面有便利的排水條件，地面不容易形成積水。

依據(jù)現(xiàn)場條件及水的特性，在地下室四周設(shè)置壓實的粘土層，形成不透水層，阻止地表水向下滲透，可以達到抗浮的目的，為防止少量的水滲透到地下室，在地下室底部設(shè)置排水盲溝，排除這部分少量水，以免形成浮力。地面上設(shè)置良好的排水溝，避免雨水匯集在地下室的周邊。

此方案，充分利用本場地的特性，采用隔水的方案進行抗浮，不用普通的地下室抗拔樁方案，初步估算，減少工程造價一千多萬元；經(jīng)濟效益相當明顯，且加快了施工進度。這個方案雖然各方面都比較好，但應(yīng)謹慎使用，在充分了解場地的特性后才可用于實際工程。

4、結(jié)語

總而言之，地下室的抗浮是地下室工程設(shè)計過程非常重要的一部分，設(shè)計人員應(yīng)針對工程的實際情況，全面思考、精心設(shè)計，以確保地下室工程的結(jié)構(gòu)安全。本文詳細地介紹了地下室采用隔水的方案進行抗浮，不用普通的地下室抗拔樁方案，通過了解場地的特性認真研究分析，提出一種較為合理、經(jīng)濟的布置方式，并充分論述了其可行性，對今后地下室抗浮設(shè)計提供了參考。

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