城市綜合體酒店項目地下室抗浮設計

王同樂

（江蘇筑森建筑設計有限公司，江蘇 常州 213000）

0 引言

當前，建筑物下設地下室十分普遍，且地下室的層數有增加的趨勢，房屋下設兩層、三層地下室已經成為普遍現象。設置地下室，就需要驗算建筑物基礎在水浮力作用下的抗浮穩定性，地下室底板及外墻設計時均需要考慮水壓的作用，因此抗浮水位確定的高低對建筑物的建設成本影響較大。

對于抗浮水位的確定，全國各地均有標準，有些地方按室外地坪標高確定，一般情況下抗浮水位標高為室外地坪標高以下500mm。本文根據當地地方經驗和該工程特有的地形條件，采用了切實可行的防排水設計措施，大幅降低了抗浮水位標高，取得了較好的經濟效益。

1 工程概況

貴陽經開區吾悅廣場城市綜合體酒店項目位于貴州省貴陽市經開區，南臨中桐路。總建筑面積50088.3m2，地上建筑面積28061.02m2，地下建筑面積22027.28m2，地上建筑層數22層，建筑總高度95m，地下建筑層數3層，埋深13.6m。該工程主樓結構體系為框架-核心筒結構，結構總高度95m，裙房為框架結構，總高度11m。主樓柱網8.4m×8.4m，裙房柱網7.2m×11.050m。該工程為山地建筑，地勢整體呈西高東低，南高北低，該工程±0.000等于黃海高程1089.15m，建筑總圖東北角最低，約為黃海高程1076.8m。該工程建筑總圖見圖1所示，建筑剖面圖見圖2所示。

圖1 建筑總圖

圖2 建筑剖面圖

2 場地環境與工程地質條件

2.1 巖土構成

2.1.1 土層

（1）素填土(Q4ml)

（2）粉質黏土(Q4el+dl)

2.1.2 基巖

（1）全風化砂巖夾泥巖（Jx）

（2）強風化砂巖夾泥巖（Jx）

（3）中風化砂巖A單元（Jx）：巖樣天然單軸抗壓強度平均值frm=7.32MPa、標準值frk=6.83MPa。

（4）中風化砂巖B單元（Jx）：巖樣天然單軸抗壓強度平均值frm=15.07MPa、標準值frk=14.20MPa。

（5）中風化泥巖（Jx）：巖樣天然單軸抗壓強度平均值frm=4.00MPa、標準值frk=3.54MPa。

2.2 場地地下水

鉆探結束24h后對鉆探孔進行水位量測，受平場和交叉施工以及上部回填跨孔的影響，大部分鉆孔堵孔。所鉆162鉆孔中，共計完成穩定水位測量130次，所測鉆孔中受地表匯水的影響，鉆孔水位埋深較淺，所測水位為假水位，且同一鉆孔前后所測水位相比有所下降，說明地下水補給受地表匯水和降水影響，補給較差，水量較小，孔內水主要為鉆探滯留水及原地貌溝槽處滲出地表水，未測得穩定水位。

3 地下室抗浮設計

3.1 地下室抗浮水位建議

根據鉆孔水位量測、水文地質資料，未能測得地下穩定水位，同時結合臨近在建建筑S1#（地下室底板標高1071.55m）基礎開挖成果，綜合顯示擬建場地地下水埋藏較深，對擬建物影響較小。但因擬建建筑物存在地下室，地下室基坑將形成類似盆狀的負地形，地表水等下滲補給上層滯水，地表水將匯集于地下室外墻及基坑范圍內的環狀空間，形成“盆池效應”[1]。匯集的地表水如無有效措施進行排泄，日積月累，水位漸漲，地下室底板及側壁將承受匯集于環狀空間的上層滯水壓力，故設計時需考慮地下室底板和側壁封閉后的排水措施及防滲防潮措施和結構措施，避免因上層滯水壓力導致地下室底板及側壁開裂漏水，對地下室底板造成破壞，若不作好防排水設計措施，應按室外地坪標高（1089.00m）考慮地下室的抗浮設防問題。同時還建議結合擬建物結構特征、荷載特征及規劃特點，組織擬建場地抗浮設防水位的專項專題會議，最終確定場地內的抗浮設防水位[2-4]。

3.2 防排水設計措施及抗浮水位確定

3.2.1 常規設計

該工程有三層地下室，地下室底板為板面結構。

該工程室內標高為-13.150m，相當于黃海標高1076m，基底標高約為黃海高程1075.4m。根據勘報建議抗浮水位，為作好防排水設計措施，應按室外地坪標高（1089.00m）考慮地下室的抗浮設防問題，抗浮水頭高度較高，抗浮驗算時水浮力很大，抗浮水頭高度=1089.0-1075.4=13.6m，水浮力標準值為136kPa。

根據《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007-2011)第5.4.3條規定，建筑物基礎存在浮力作用時應進行抗浮穩定性驗算[5-6]，并應符合下列規定：

（1）對于簡單的浮力作用情況，基礎抗浮穩定性應符合下式要求：

式中：

Gk——建筑物自重及壓重之和，kN；

Nw,k——浮力作用值，kN；

Kw——抗浮穩定安全系數。

該工程為體型復雜，主裙樓層數相差超過10層的高低層連成一體建筑物，地基基礎設計等級為甲級，相應建筑抗浮工程設計等級為甲級。根據建筑工程抗浮技術標準JGJ 476-2019第3.0.3條規定，使用期間抗浮穩定安全系數Kw取1.1。

（2）抗浮穩定性不滿足設計要求時，可采用增加壓重或設置抗浮構件等措施。

該工程地下室柱網局部為8.4m×11.05m、7.2m×11.05m，柱網相對較大，單柱下的浮力作用值（單位：kN）較大，單柱下浮力為8.4×11.05×136=12623kN、7.2×11.05×136=10820kN。單柱下自重及壓重之和遠小于以上數值，基礎在浮力作用時抗浮穩定性驗算不能滿足設計要求，這將導致設置的鋼筋混凝土抗拔樁數量較多，施工的工期和房屋的造價增加較多。

地下室底板及外墻設計時也應該考慮水壓力的作用，由于抗浮水頭較高，直接導致了地下室的底板及外墻的厚度增加較多，底板及外墻的配筋增加較多。

3.2.2 增加排水設計措施

按常規設計時，水頭較高，導致抗浮穩定性驗算不能滿足要求，增加的抗拔樁數量較多，另外，底板抗浮驗算及外墻設計均較困難，建造成本及施工工期增加較多，建設方較難接受。

該工程為山地建筑，地下室底板板面標高為1076.15m，而場地東北角最低，約為黃海高程1076.8m。為了使設計合理化、精細化，節約施工工期及建造成本，本設計根據當地工程經驗，采用了排水盲溝[7-8]的設計措施，對匯集的地表水及上層滯水作有效引排或保護，避免排入地下室基坑內產生積水，對地下室底板造成破壞。排水盲溝做法見圖3所示。

圖3 排水盲溝結構示意圖

當建筑場地或總圖中有一側或幾側標高高出周邊市政道路或場地，而且地下室周邊土層為弱透水性土層，地下水量不大，排水面積較小，常年水位相對較低時，可通過在地下室周邊設置排水盲溝，用來降低抗浮水位，從而節約工程造價。該方法是通過隔、排結合，將地下水位控制在排水盲溝標高以下。

該工程在地下室二層底板標高處，沿房屋四周設置了排水盲溝，盲溝底標高約為黃海標高1079m，該工程為山地建筑，場地東面、北面地勢相對較低，東北角地勢約為黃海標高1076.8m。通過給排水專業設計將地表水及上層滯水引排至場地東北角的市政排水管網中，以達到降低該工程抗浮水位的目標。

3.2.3 抗浮水位確定

通過采取該設計措施，并組織擬建場地抗浮設防水位的專項專題會議后，最終確定場地內的抗浮設防水位為黃海標高1081.45m，抗浮水頭高度=1081.45-1075.4=6.05m，底板水浮力標準值最大約為60.5kPa。通過排水盲溝的設計，很大程度降低了抗浮水位，降低了工程的建造成本[9]。

4 結束語

本文介紹了貴陽經開區吾悅廣場城市綜合體酒店項目地下室抗浮水位的確定過程，其抗浮設計突破了傳統的設計理念，采用地方經驗，降低了工程的建造成本。

該地下室抗浮設計通過采取排水盲溝的設計措施，并組織擬建場地抗浮設防水位的專項專題會議進行論證，該設計大幅度地降低了抗浮水位標高，使抗浮水頭降低至6.05m。

總之，設計是工程建設的靈魂，設計者需要結合具體工程的特點，利用各地地方經驗，精細設計、合理布設，以實現節約建造成本的目的。希望本文能夠為相關工作人員提供幫助，推動我國建筑設計質量進一步提高，構建和諧穩定的社會環境，滿足居民對于建筑的需求。