抗浮設計的關鍵理論探討

李曉蕾+李秋玲

【摘要】地下建（構）筑物抗浮失效從時間上分為施工階段抗浮失效和正常使用階段抗浮失效，無論哪個階段抗浮失效都會影響結構安全，給人們的生命財產帶來威脅，因此需杜絕此類事故的發生。建（構）筑物的抗浮失效從根本上說是由于其自重和側壁與土的摩擦阻力之和小于地下水浮力。此外，設計抗浮能力考慮不足，未充分認識地下水的賦存狀態及滲流條件，施工階段未采取必要的抗浮措施或抗浮措施不當、不及時，未考慮臺風、暴雨等偶遇條件的影響等眾多因素都可能引起地下建構筑物的抗浮失效。因此，建立一套系統的、科學的、合理的抗浮理論成為設計、施工人員需要迫切解決的問題。

【關鍵詞】水浮力；抗浮失效；抗浮理論

【Abstract】The anti-floating failure of the underground building （structure） is divided into the anti-floating failure and the anti-floating failure in the normal stage of the construction period. No matter which stage of anti-floating failure will affect the structural safety， it will pose a threat to people's life and property. To prevent the occurrence of such accidents. The anti-floating failure of the building is fundamentally due to its weight and the frictional resistance of the sidewall and the soil is less than the groundwater buoyancy. In addition， the design of anti-floating capacity to consider inadequate， did not fully understand the occurrence of groundwater and seepage conditions， the construction phase did not take the necessary anti-floating measures or anti-floating measures inappropriate， not timely， without considering the typhoon， rainstorm and other occasional conditions Many factors may cause anti-floating failure of underground structures. Therefore， the establishment of a systematic， scientific and reasonable anti-floating theory into the design， construction workers need to urgently solve the problem.

【Key words】Water buoyancy；Anti - floating failure；Anti - floating theory

近年來，隨著社會經濟的發展和城市化進程的加快，人們對建筑空間的要求也越來越高，但城市可利用建筑用地日益銳減已經不能滿足城市建設的需要，于是地下空間的開發利用成了今后城市建設發展的必然趨勢。在城市建設中涌現出大量的地下建（構）筑物，如下沉式廣場、地下商場、地下車庫和停車場等。地下建（構）筑物的出現一定程度上緩解了用地緊張的壓力，但由于此類建筑多采用超補償式開挖，基坑開挖深度大，基礎埋置較深，在地下水作用下其抗浮問題也變得日益突出。目前國內已經多次發生地下建（構）筑物的抗浮失效破壞事故，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。

1. 抗浮設計水位

（1）目前國內對抗浮設計水位的定義和如何取值問題尚未形成統一的認識，不同規范、不同專家對其定義不盡相同，由此給設計和施工人員帶來了困擾；因此，正確確定抗浮設計水位成為一個關系結構安全、工程造價、施工難度和周期的關鍵所在。

（2）《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002規定巖土工程勘察報告應提供用于計算地下水浮力的設計水位，但未給出設計水位的定義和取值問題。

（3）《高層建筑巖土工程勘察規程》JGJ72-2004中對地下水和地下室抗浮評價進行了一些規定并提出抗浮設防水位的定義為：地下室抗浮評價計算所需的、保證抗浮設防安全和經濟合理的地下水水位。此外，該規范還對場地地下水抗浮設防水位的確定進行了下列規定：當有長期水位觀測資料時，抗浮設防水位可采用實測最高水位，只考慮施工期間的抗浮設防時，場地抗浮設防水位可按一個水文年的最高水位確定；而袁正如在文獻[1]中指出，地下工程的抗浮設計水位不是工程所在位置的常年最高水位更不是勘察期的當前水位……；李鏡培在文獻[2]中指出合理確定抗浮設防水位的方法是，在結構設計基準周期內（包括施工期）對多層地下水層的水位進行觀測測量，確定各含水層的賦存狀態和地下水位，并由此確定抗浮水位。

（4）綜上可見，抗浮設防水位不是一個簡單的定義，它的取值應綜合考慮巖土工程勘察報告提供的最高水位、當地水文地質資料、地下水賦存條件和和滲流狀況，并在密切關注近期地下水的開采利用情況下確定。同時，地下水位是變化的，地下水位的觀測應該是一個長期的、動態的過程，特別是施工期間應密切關注地下水位的時時變化，并及時采取相應措施，防止事故發生。

2. 水浮力的相關計算

3. 基坑匯、排水的計算

在工程的設計和施工階段為滿足基坑降水要求，需進行基坑排水量的計算，保證地下水水位降到抗浮設防水位以下；當工程發生上浮事故后，也要進行排水量的計算，以及時降低地下水水位防止結構進一步破壞；此外，當施工期間或發生上浮事故時若遇降水還需進行雨水設計流量和匯水面積的計算，以防止設計排水能力不足引起地下水位回升造成的回彈和附加浮力。

4. 結束語

本文在前人研究的基礎上對抗浮設計水位的取值進行了探討并給出了建議；考慮到基坑匯、排水能力對地下室抗浮問題的影響，總結了基坑匯、排水問題的相關計算。

參考文獻

[1] 袁正如.地下工程抗浮設計中的幾個問題[J].地下空間與工程學報2007；6.

[2] 李鏡培，孫文杰.地下結構的浮力計算與抗拔樁設計方法研究[J].結構工程師 2007；4.

[3] 張在明.地下水與建筑基礎工程[M]. 中國建筑工業出版社；2001.

[4] 鄭剛要，張書江.地下工程的抗浮優化設計[J].工程技術 2009；4.

[5] 鄧獻禮.論建筑結構設計中地下水的影響及處理方法[J].四川建材 2008；4.

[文章編號]1619-2737（2017）07-18-616