帶地下室高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中穩(wěn)定水浮力的合理應(yīng)用分析

鄒謀學(xué)

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

隨著當(dāng)前社會發(fā)展，高層建筑在施工階段，重視地下室空間的綜合使用，以便于完善整體建筑物功能。在地下室建筑施工中，穩(wěn)定水浮力問題對于該建筑施工的影響較大，現(xiàn)階段工程技術(shù)人員應(yīng)重視該方案的應(yīng)用，從而節(jié)約資源，降低成本，增強(qiáng)建筑物自身穩(wěn)定性。

1 工程案例

某建筑物整體抗震設(shè)防類別為丙類，工程重要等級為二級，整體建筑高度為89.980m，其中上部建筑18 層，地下建筑2 層，整體建筑樁基設(shè)計(jì)的等級為甲級。現(xiàn)階段工程設(shè)計(jì)階段，地質(zhì)勘察人員重視對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的收集工作，關(guān)注當(dāng)前建筑物整體設(shè)計(jì)。地質(zhì)勘察人員重視對水文數(shù)據(jù)的收集，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地下水來源主要是大氣降水以及周邊生活廢水，并且地下水量隨季節(jié)變化較為明顯，需要設(shè)計(jì)人員在綜合設(shè)計(jì)中，重視整體建筑物防滲設(shè)計(jì)，有效設(shè)計(jì)隔水層，從而改進(jìn)現(xiàn)有施工[1]。

現(xiàn)階段建筑工程設(shè)計(jì)人員，重視自身能力的提升，按照工程建設(shè)要求，重視現(xiàn)有數(shù)據(jù)的核算工作，能夠改進(jìn)現(xiàn)有工程施工，確保整體設(shè)計(jì)符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮穩(wěn)定水浮力對于整體建筑的負(fù)面影響。在綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，重視一些抗浮措施的應(yīng)用，適應(yīng)當(dāng)前工作需求。

2 抗浮驗(yàn)算

目前，技術(shù)人員重視水浮力對于高層建筑物的影響分析工作，制定更為細(xì)致的工作制度，逐步改進(jìn)現(xiàn)有施工，從而提高建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性。當(dāng)前帶有地下室的高層建筑整體設(shè)計(jì)階段，水浮力是設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注的重點(diǎn)。水浮力對于整體建筑的破壞作用，可以分為兩種：①造成當(dāng)前建筑物整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，造成建筑物出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響整體建筑物的性能；②當(dāng)前工程施工中，由于水浮力的因素，造成建筑物的支承結(jié)構(gòu)出現(xiàn)軸向上移，從而影響當(dāng)前建筑物的正常使用。

在高層建筑設(shè)計(jì)中，主要使用抗浮系數(shù)來表達(dá)當(dāng)前建筑物自身抗浮能力，在我國建筑物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，建筑物抗浮系數(shù)Kf≥1.05。

在建筑物整體抗浮系數(shù)使用中，可以從兩個(gè)角度展開分析：

式中：G-自重；F-覆土自重的標(biāo)準(zhǔn)值；γ-地下水重度；A-平面面積；H-地下水預(yù)埋深度。

式中：q1-自重及覆土單位面積標(biāo)準(zhǔn)值；q2-底板單位面積標(biāo)準(zhǔn)值；G1-單柱自重；γ-地下水重度；A-平面面積；H-地下水預(yù)埋深度。

兩種不同的抗浮計(jì)算公式具有不同的應(yīng)用，需要工作人員提高關(guān)注，及時(shí)制定合適的工作方案，提高整體建筑物的穩(wěn)定性[2]。

3 抗浮措施

現(xiàn)階段設(shè)計(jì)人員結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，重視對建筑物的抗浮設(shè)計(jì)，目前常見的抗浮措施有以下三種：

（1）配重法。配重法的使用在綜合設(shè)計(jì)階段，主要是通過增加建筑物的重量來抵抗水浮力，這種方法的使用，在建筑物頂板與壁板等結(jié)構(gòu)建設(shè)中，增加結(jié)構(gòu)自重，降低水浮力對于帶地下室高層建筑的負(fù)面影響。當(dāng)前工作人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，在不改變整體建筑物施工工藝的前提下，適當(dāng)減少地下水深度。

（2）抗拔樁。該方法則是利用樁與建筑物地基之間的摩擦力，來抵消當(dāng)前建筑物承受的浮力，在綜合設(shè)計(jì)中，抗拔樁與抗壓樁存在較大的差異，并且自身功能不同，技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合兩種不同的生產(chǎn)工藝，提升當(dāng)前建筑物性能。

（3）降排截水法，該方法在實(shí)施中，主要是通過排水等措施，降低建筑物周邊的水位，從而減少水浮力對于建筑施工的負(fù)面影響，達(dá)到降低水浮力的重要作用。

4 不考慮穩(wěn)定水浮力樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在該建筑方案施工中，技術(shù)人員重視抗拔樁方案的應(yīng)用，在整體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，注重對建筑物受力結(jié)構(gòu)的分析，從而改進(jìn)現(xiàn)有施工方案，不斷提高整體建筑物性能。在建筑物總體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，按照業(yè)主方的要求與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該建筑物主要采用常規(guī)樁基方案，使用強(qiáng)度等級為C30 的混凝土，增強(qiáng)建筑物自身性能。

在該方法設(shè)計(jì)中，并沒有對水浮力進(jìn)行更細(xì)致的分析，主要是考慮整體建筑的內(nèi)部強(qiáng)度，確保整體建筑自身承載能力符合建筑施工的需求。當(dāng)前技術(shù)人員在總體設(shè)計(jì)中，合理控制承臺的厚度，選擇合適的施工方案，選擇合適數(shù)目的柱樁，充分考慮當(dāng)前施工需求[3]。

在不考慮穩(wěn)定水浮力的樁基設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員充分考慮了剪力墻以及承臺，便于控制當(dāng)前承臺的厚度，逐步提升當(dāng)前建筑物自身性能。

5 考慮穩(wěn)定水浮力樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在不考慮穩(wěn)定水浮力的樁基設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，工作人員為了更高效地展開設(shè)計(jì)工作，將穩(wěn)定水浮力作為當(dāng)前工作的重點(diǎn)，再次展開綜合設(shè)計(jì)。

由于建筑物自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地下水浮力，工作人員在實(shí)驗(yàn)中，僅僅考慮地下水浮力對于建筑物上部結(jié)構(gòu)的分析工作，從而改善當(dāng)前建筑物性能。現(xiàn)有工作人員在綜合設(shè)計(jì)中，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將抗浮系數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，逐步提高整體設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

結(jié)合地質(zhì)勘察獲得的水文數(shù)據(jù)，該建筑的地下常水位為5.77m，在該方案設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有工作人員應(yīng)該關(guān)注數(shù)值的應(yīng)用，充分考慮當(dāng)前地下水穩(wěn)定水浮力，將其作恒載考慮，逐步開展相應(yīng)柱樁設(shè)計(jì)方案。

6 樁基沉降復(fù)核

通過這兩種不同的方案設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)在建筑施工中，地下水浮力對于建筑的影響并不大，為了改進(jìn)現(xiàn)有工程施工，各部門工作人員應(yīng)該考慮抗拔樁設(shè)計(jì)，有效降低當(dāng)前工程施工，從而改進(jìn)技術(shù)方案。

在該建筑物綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由于地下水位會隨著季節(jié)的變化而做出改變，當(dāng)前工作人員應(yīng)該提高關(guān)注，制定更細(xì)致的工作方案，確保該建筑能夠符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。

地下水位降低時(shí)，整體建筑遭受的水浮力將會減小，現(xiàn)有技術(shù)人員應(yīng)該關(guān)注當(dāng)前工程施工，避免當(dāng)前建筑自身性能發(fā)生較大的變化，造成地基出現(xiàn)不同程度的沉降，影響建筑物綜合性能。

7 關(guān)于穩(wěn)定水浮力在建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

7.1 重視地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的收集與分析

在建筑工程綜合設(shè)計(jì)中，地質(zhì)勘察人員通過對建筑物選址周邊的水文地質(zhì)情況進(jìn)行探查，逐步制定更細(xì)致的工作方式，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，便于技術(shù)人員在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠關(guān)注一些容易影響建筑施工的要素，降低該要素對于工程施工的負(fù)面影響。

在穩(wěn)定水浮力綜合應(yīng)用中，現(xiàn)有技術(shù)人員應(yīng)該重視對建筑方案的改進(jìn)，關(guān)注選址周邊的土層狀況以及影響地下水位的因素。在實(shí)際測量階段，工作人員應(yīng)該按照地下不同巖層，重視對土層含水量的測量。通過鉆孔，及時(shí)獲取土層的重要數(shù)據(jù)，并且做好記錄。一般情況下，技術(shù)人員應(yīng)該合理選擇鉆孔位置，確保該鉆孔方案能夠科學(xué)呈現(xiàn)周邊水文地質(zhì)信息。

在收集相應(yīng)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員還應(yīng)該做好對一些樣本的數(shù)據(jù)的記錄與保存，分析整體土層的中硬土類型，為后續(xù)工作人員提供便利，設(shè)計(jì)出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。不僅如此，還應(yīng)做好地勘報(bào)告編制工作，為接下來制定抗浮措施提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

7.2 制定合適的抗浮措施

在綜合實(shí)施環(huán)節(jié)，應(yīng)重視科學(xué)計(jì)算在工程建設(shè)中的應(yīng)用，從而制定合適的抗浮措施。

結(jié)合工程案例中的實(shí)際數(shù)據(jù)，在測量建筑物整體抗浮計(jì)算數(shù)值時(shí)，技術(shù)人員將勘察編制報(bào)告以及一些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合該項(xiàng)目綜合設(shè)計(jì)，其中G=47325kN，而F=23128kN，測得當(dāng)前Kf的數(shù)值為0.623。

而在使用局部抗浮計(jì)算時(shí)，需要技術(shù)人員單獨(dú)考慮頂板及覆土單位面積的重為14kN/m2，而底板的單位重q2為11.25kN/m2，結(jié)合整體建筑物綜合設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算得出當(dāng)前Kf的數(shù)值為0.50。

由此可見，如果不采取合適的抗浮措施，整體建筑物會隨著外界地下水位的變化而改變，因此設(shè)計(jì)人員結(jié)合該測量結(jié)果，開展相應(yīng)設(shè)計(jì)，逐步提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

由于常見的抗浮措施有三種，技術(shù)人員通過對不同方案的細(xì)致分析，可以發(fā)現(xiàn)其他兩種抗浮措施存在不合理現(xiàn)象，需要工作人員及時(shí)改進(jìn)，做好抗拔樁設(shè)計(jì)工作，逐步提升整體建筑物自身性能。

7.3 做好抗拔樁設(shè)計(jì)

在抗拔樁設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有工作人員應(yīng)該重視抗拔樁設(shè)計(jì)工作，選擇合適的工作方案，從而改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)施，提高整體建筑物的性能。在制定抗拔樁設(shè)計(jì)方案時(shí)，當(dāng)前技術(shù)人員結(jié)合具體設(shè)計(jì)方案，將樁長20m 帶入當(dāng)前模型中，通過相應(yīng)的預(yù)算，現(xiàn)有工作人員應(yīng)該按照現(xiàn)有設(shè)計(jì)，不斷提高整體設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。在該方案中，技術(shù)人員主要按照建筑行業(yè)制定的技術(shù)規(guī)范，將極限值帶入該公式中，從而計(jì)算得出基樁的自重為37.7kN，結(jié)合局部抗浮公式計(jì)算，確保地下室抗浮滿足當(dāng)前工作需求。

現(xiàn)階段工作人員在地下室抗浮設(shè)計(jì)中，應(yīng)該結(jié)合水文地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，采取合適的工作方式，使用抗拔樁設(shè)計(jì)方案，逐步提高整體樁基與地面之前的摩擦力，從而抵抗水浮力對于建筑施工的負(fù)面影響，完善整體建筑施工，改進(jìn)現(xiàn)有施工方案，制定更細(xì)致的工作方案。各部門應(yīng)該結(jié)合各項(xiàng)內(nèi)容，避免在整體建筑方案設(shè)計(jì)中，造成當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)方案存在問題，不能夠應(yīng)用于帶地下室高層建筑施工中。

8 結(jié)論

總而言之，現(xiàn)階段技術(shù)人員應(yīng)該關(guān)注當(dāng)前高層建筑的變化，制定更細(xì)致的工作方案，對于影響帶地下室高層建筑物綜合性能的影響因素進(jìn)行細(xì)致分析，從而改善當(dāng)前工程施工。在該方案設(shè)計(jì)中，工作人員應(yīng)該重視數(shù)據(jù)的收集工作，并且制定合適的抗浮措施，加強(qiáng)抗拔樁設(shè)計(jì)工作，從而提高整體設(shè)備性能。