地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計以及措施分析

徐遠志

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

地下建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)不可或缺的一部分，但是由于地下水位的不斷上漲以及地下結(jié)構(gòu)的形狀不規(guī)范，面積大等因素，使地下建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量受到的一定的影響，工程事故頻有發(fā)生。產(chǎn)生這種情況的原因之一便是缺少對抗浮設(shè)計工作的重視，在建筑的過程中，受到滲水、地下結(jié)構(gòu)上浮等影響，對地下建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重的威脅。要實現(xiàn)抗浮工作的效能最大化，不僅需要完善抗浮設(shè)計工作，也要對抗浮措施進行全面掌握，根據(jù)建筑項目的特點選擇最適合的抗浮方式，保障建筑質(zhì)量。

1 抗浮設(shè)計

1.1 抗浮水位

在抗浮設(shè)計工作時，對抗浮水位的獲取是重要的前提條件。現(xiàn)階段，地下水位的獲取主要可以通過兩種方式：一種是在本項目的地質(zhì)勘查報告中由地質(zhì)勘查單位出具；另一種是建設(shè)方委托相關(guān)單位提供本項目的抗浮水位論證報告，并通過相關(guān)專業(yè)人員對此報告數(shù)據(jù)進行專項論證。通常情況下，抗浮水位的高低并不會對人們的人身安全產(chǎn)生威脅，因此相比于“深基坑”“高支模”等經(jīng)常被忽略，但是它是建筑設(shè)計中不能夠缺少的元素之一，建筑單位要給予充分重視，以免后期建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要進行修復，增加建筑成本進行提升[1]。

1.2 抗浮水位確認

在抗浮設(shè)計工作中，抗浮水位的確認是至關(guān)重要的部分，對地下建筑結(jié)構(gòu)的成本投入具有重要的參考價值。現(xiàn)階段在進行抗浮水位確認時缺少統(tǒng)一的口徑規(guī)范標準，這對實際勘察部門提出了更高的要求，不僅要對專業(yè)知識進行熟練的掌握，同時要具備相對豐富的實踐經(jīng)驗，要到項目現(xiàn)場進行實地考察，才能確認抗浮設(shè)計水位。地下水位情況會對水浮力值產(chǎn)生重要的影響，因此在水位和浮力計算的過程中，不能夠以靜水壓力作為唯一的參考指標，要根據(jù)地下水位的永久承載和可變承載進行水浮力的計算，以保證計算結(jié)果的準確性和完整性，如果在計算的過程中，存在相關(guān)數(shù)據(jù)不完善的情況，可以對施工現(xiàn)場的實際地下水位情況進行勘查，確定最高水位、補給和排泄狀況等，從而確認抗浮防水位。

1.3 抗浮設(shè)計內(nèi)容

抗浮設(shè)計的主要內(nèi)容包括整體抗浮與局部抗浮兩部分，在對地下建筑結(jié)構(gòu)整體的抗浮穩(wěn)定性計算之后，仍然要對局部承受應力較小的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行驗算。對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行驗算，是為了保證地下結(jié)構(gòu)不會整體上浮，對局部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行驗算，是為了保障在地下建筑的墻體、梁柱節(jié)點以及基礎(chǔ)底板等不會變形或開裂，只有將整體與局部的抗浮穩(wěn)定性都滿足驗算，才能夠保證地下建筑結(jié)構(gòu)免受地下水的影響，避免結(jié)構(gòu)安全問題。在進行抗浮驗算時，其基本流程為：先對建筑物的自重和抗浮設(shè)防水浮力進行計算，對其穩(wěn)定性進行驗算；然后對抗浮措施進行比較并確定；最后進行施工圖紙的設(shè)計，如表1 所示。

表1 整體抗浮與局部抗浮的區(qū)別

2 抗浮措施

2.1 抗拔樁

抗拔樁主要是指防止建筑向上位移運動的各種樁的總稱，與基礎(chǔ)樁最大的區(qū)別便是受力方式，抗拔樁主要是與浮力進行對抗。在進行抗拔樁施工的過程時，人工挖孔和機械鉆孔灌注樁為主要的施工方式。在將灌注樁作為抗拔樁的時候，需要注意以下幾點：首先在選用抗浮措施時，盡量不要使用沉管灌注樁，不適用于抗浮工程；其次在采用機械鉆孔灌注樁進行施工時，如果地質(zhì)條件較為優(yōu)良，可以優(yōu)先考慮正反循環(huán)鉆成孔嵌巖灌注樁，但是該種方式在施工的過程中，對場地要求較高，因此需要結(jié)合施工場地進行綜合考慮；最后如果地下水位較高，且具有高壓縮性淤泥層和流塑淤泥層時，如果要采用人工挖孔灌注樁，一定要做好安全防護措施，相關(guān)技術(shù)措施也要完全符合標準[2]，如圖1 所示。

圖1 抗拔樁布置

2.2 抗浮錨桿

抗浮錨桿主要是采用錨桿與巖土錨固的抗浮措施，抗浮錨桿的優(yōu)點在于工期時間短、造價成本較低且使用的材料較少，能夠有效控制建筑成本。土層錨桿不僅在砂性土和粘性土質(zhì)上具有較好的適用性，在飽和淤泥質(zhì)地層中也具有良好的施工效果。在施工的過程中，一般都會選用較小的錨桿，以便于在底板上布置時能夠?qū)㈤g距進行縮小，但是會增加和延長建筑成本和建筑工期。在使用抗浮錨桿措施時，不使用螺紋鋼對錨桿體系不進行預應力的施加，而是要通過一定的構(gòu)造措施，將抗浮錨桿直接澆筑到混凝土底板或梁內(nèi)。使用該種方式進行操作，需要重點關(guān)注鋼筋與混凝土底板的連接問題，以防止接連處滲水，對地下建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此可以先進行抗浮錨桿的施工，再對地下結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)板進行制作。或者也可以先制作地下結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)板，但是在結(jié)構(gòu)物上預留出抗浮錨桿的孔洞，以便后續(xù)施工，如圖2 所示。

圖2 抗浮樁構(gòu)造

2.3 壓重法

壓重法，主要是對地下結(jié)構(gòu)的頂板，底板以及延伸底板進行壓載或者將底板厚度進行增加，即通過對外部或建筑結(jié)構(gòu)本身的荷載進行增加以實現(xiàn)與水浮力的平衡。首先當?shù)叵滤母×εc地下建筑結(jié)構(gòu)的自重之間差距較小時，需要進行平衡的水浮力有限，在各方面條件允許的情況下，做好的抗浮措施便是在頂板或底板處進行增加壓重，與其他方式相比，不僅操作簡單方便，同時成本也較低，因此是最佳的選擇方式。但是一旦地下水的浮力明顯大于地下建筑結(jié)構(gòu)自重時，則需要將較厚的覆土壓在頂板之上，底板需要延伸的程度較長，底板的較厚程度也要隨之增加。采用加重頂板負荷結(jié)構(gòu)，對地下建筑結(jié)構(gòu)的其他受力構(gòu)件的要求也會隨之提升，整個建筑工程的成本呈現(xiàn)上漲趨勢，同時建筑物的抗震性能得不到有效的保證[3]；如果采用延伸底板的方式，將水浮力進行有效的調(diào)和，會增加基坑土方的開發(fā)量，對建筑物周圍的建筑也會產(chǎn)生一定的影響；如果采用加厚底板，會延長和增加建筑工期和建筑成本，同時也為后期養(yǎng)護工作帶來一定的困難。

2.4 降低地下水位

降低地下水位的方式主要是消除地下建筑結(jié)構(gòu)底部的水壓力，其主要方式在建筑結(jié)構(gòu)的基底和四周進行降水盲溝的修建。這樣在地下建筑結(jié)構(gòu)開始使用之后，降水盲溝能夠?qū)⒌叵滤氲郊校褂盟眠M行排走。使用該種方式能夠保證地下水位線始終不超過建筑物的預警線，進而更加有效地保證地下建筑結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)上浮的情況[4]。該種方式優(yōu)點在于實施性較強，施工操作方便，其缺點在于一旦地下建筑結(jié)構(gòu)較大時，盲溝的數(shù)量也會隨之增加，埋置深度隨著增加，這樣在日常管理的和使用的過程中，會對其工作增添許多困難。同時該種方式主要適合在透水率較低的土層中進行使用，一旦建筑地土層滲透率較高，則會使得建筑物周圍的區(qū)域出現(xiàn)沉陷的情況。

3 結(jié)語

在建筑工程建設(shè)工作中，要加強對抗浮設(shè)計工作的重視程度。現(xiàn)階段的各種抗浮措施都是優(yōu)缺點并存的，難以尋找到較為完善的解決方式，這便要求在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員能夠?qū)τ绊懡ㄖY(jié)構(gòu)抗浮的因素進行充分的考慮，進而保證設(shè)計方案的科學性與合理性，保證整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對建筑公司和社會都具有積極意義。