抗浮设计十篇

抗浮设计篇1

关键词：短柱 脆性破坏 剪跨比

1 概述

建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。基础是建筑物的根本，属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着整个建筑物的安危。因此基础设计的重要性可想而知，其中地下室的抗浮设计更是不容忽视。

2 地下室的抗浮设计分为三种情况

2.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。

2.2 下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。

3 地下室的抗浮设计水位选取

一般情况下，抗浮设计水位可采用地质勘察报告会所提供的抗浮设防水位。当地勘中没有提供该参数时，抗浮设计水位可综合考虑如下几种情况：

3.1 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定；

3.2 无长期水文观测资料时，可采用丰水最高稳定水位（不含上层滞水），或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

3.3 当平整场地后的场地标高高于原有地面时，应按照整平后场地的情况来确定水位标高。

3.4 对于台地可按照勘察期间的实测平均水位增加2~4m；对于一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1~3m；雨季勘察时取小值，旱季勘察时取大值。

3.5 施工期间的抗浮设防水位可以按照1~2个水文年度的最高水位确定。

4 地下室抗浮验算

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：

s——地下水对地下室的浮力标准值；

g——结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；

k——抗浮安全系数，可取1.05.

除对地下室进行抗浮验算外，还应对地下室底板进行承载力验算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

当k>1.05时，如果安全系数刚刚超过限值，可以采取增加自重的方法来抗浮要求。

5.2 设置抗拔桩、抗浮锚杆：

这里着重介绍一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。

6 结论

地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮应引起足够重视。

参考文献:

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》.北京：中国计划出版社，2010.

[2]《建筑结构荷载规范（2006版）》（gb 50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

抗浮设计篇2

关键词：短柱 脆性破坏 剪跨比

1 概述

建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。基础是建筑物的根本，属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着整个建筑物的安危。因此基础设计的重要性可想而知，其中地下室的抗浮设计更是不容忽视。

2 地下室的抗浮设计分为三种情况

2.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。

2.2 下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。

3 地下室的抗浮设计水位选取

一般情况下，抗浮设计水位可采用地质勘察报告会所提供的抗浮设防水位。当地勘中没有提供该参数时，抗浮设计水位可综合考虑如下几种情况：

3.1 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定；

3.2 无长期水文观测资料时，可采用丰水最高稳定水位（不含上层滞水），或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

3.3 当平整场地后的场地标高高于原有地面时，应按照整平后场地的情况来确定水位标高。

3.4 对于台地可按照勘察期间的实测平均水位增加2~4m；对于一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1~3m；雨季勘察时取小值，旱季勘察时取大值。

3.5 施工期间的抗浮设防水位可以按照1~2个水文年度的最高水位确定。

4 地下室抗浮验算

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：

S——地下水对地下室的浮力标准值；

G——结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；

K——抗浮安全系数，可取1.05.

除对地下室进行抗浮验算外，还应对地下室底板进行承载力验算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

当K>1.05时，如果安全系数刚刚超过限值，可以采取增加自重的方法来抗浮要求。

5.2 设置抗拔桩、抗浮锚杆：

这里着重介绍一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。

6 结论

地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮应引起足够重视。

参考文献

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》.北京：中国计划出版社，2010.

[2]《建筑结构荷载规范（2006版）》（GB 50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

抗浮设计篇3

关键词 地下空间；抗浮设计；水浮力；抗浮锚杆

中图分类号TV13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）39-0149-02

随着我国改革开放的不断深入，城市用地越来越紧张，城市地下空间的开发和利用日益得到政府部门的重视，许多城市利用广场、绿地等建设地下工程，但是建设地下工程，都受到着地下水的浮力作用，如地下铁道和隧道、地下商场、地下人行通道等地下工程都受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。因此，工程的抗浮设计是否正确合理，直接关系到工程的安全可靠和工程造价，应引起设计者的高度重视。

1 存在的问题

地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深＞7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：

1）没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识，导致在建设地下工程时没有做抗浮验算；

2）没有做好施工现场的地下水勘察工作，导致抗浮设计中地下水水位的取值不当，没有考虑到极端天气下出现的最高水位；

3）设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素，导致抗浮措施不当；

4）施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视。

2 地下工程抗浮措施的选择

下水浮力的作用机理，可以采取配重法来平衡水浮力，这种方法简单有效，主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力；工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题，其原理和配重法一样，只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的。

对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。

采用抗浮桩进行抗浮设计，主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的，抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系，因为制造抗浮桩的造价高，所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方。

抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体，保证锚固体和岩土层的结合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点，广泛的用于地下空间抗浮施工。在实际施工中，施工人员要根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施。

3 地下工程的抗浮设计

3.1 设计流程

对于地下工程抗浮设计总原则，应该满足下式要求：

式中：W为地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；

F为地下水浮力。

当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式要求时，应进行地下建筑抗浮设计。

在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时，地下建筑的抗浮设计按以下原则进行：

1）当结构重量大于地下水的浮力且满足（1）式时，不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用，但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位；

2）当结构重量小于地下水浮力时，地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力；

3）上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用，保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度，并满足构件的上拱抗裂要求。

3.2 水浮力计算

一般情况下，水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位，根据阿基米德定律依照公式：

（2）

其中，V0为水浮力；F3为地下建筑重力；F4为覆土重力；A为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积；F1为桩柱重力；F2为承台重力；F5为±0.000以上主体垂直荷载。

若计算结果v＞0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。

3.3 抗浮设计

当计算所得的浮力V>0时，应采取抗浮措施，在选择抗浮措施时，要做到经济合理，首先要分析工程地质和水文地质条件，并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况。

1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土；

2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。

4 地下建筑上浮后处理措施

当发生地下建筑上浮后，应尽快采取措施增加配重和降低地下水水位，以减小水浮力，再检查地下建筑上浮是否造成建筑结构的破坏，破坏过程是否可以修复。常用的几种地下建筑上浮处理方法：1）加载。设法迅速增加地下建筑的重量，以克服水浮力及地下建筑侧墙与土体之间的摩擦力，使卡在土层中的地下建筑沉回原位；2）抽水。可以在现场重新启动原有的抽水井或另行打设抽水井以降低水压；3）解压。在地下室底板上钻孔，以宣泄地下水，此外如果地下建筑外侧有足够的场地，可以考虑将周边塌方部分挖除，可以使地下建筑较易于下沉。

5 结论

地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分。设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析，正确计算水浮力与抗浮力，处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系，选择合理的抗浮措施，既保证地下工程的安全，又节省投资。

参考文献

[1]裴豪杰.地下结构的抗浮设计探讨，2004.

抗浮设计篇4

关键词:地下工程;抗浮;摩檫力

中图分类号:TU746.3　文献标识码:B　文章编号:1008-0422(2010)04-0113-02

1、前　言

在地下工程设计中抗浮设计是重中之重,对地下水浮力的忽视往往会造成非常严重的结果,甚至会导致整个工程的失败。本文工程案例即如此。

2、工程现状

该工程为一存放油漆罐的设备基础,工艺需深埋地下而形成一个顶面为敞口的深超过6m的箱体,其平剖面如图1、图2。主体施工完成并四周土体回填后不久即发现箱体底板开裂,并形成反锅底的上拱隆起变形。板面裂缝最大达15mm左右,隆起最高处在板中部其与最底处高差达60mm左右。由于该箱体外防水为采用6mm厚钢板焊接的一箱体(钢箱体内装砼箱体),故未发现箱体内有渗漏痕迹。箱体壁无可见裂纹,箱体壁顶面与四周厂房地面末发现可见裂纹和位移。用力踩踏箱体底板,有沉陷感。

根据地质报告了解得知,该设备基础所在场地为一新近回填的场地(场地有几十亩地),回填深度近7m,填土料基本上均为索粘土,填土以下依次是:淤泥质土约2m厚,fak=80kpa;粉砂约6m厚,fak=100kpa;地下水初见水位在设计地面以下8m;地质报告上未提供抗浮水位。根据原设计结构剖面图看,为防止不均匀沉降基底采取了换砂处理,详图2。

据现场施工人员反映,该厂区建设期间,由于厂区排水系统尚未建设,雨水及建设期间的废水均渗入填土内。故该设备基础施工时,因基坑内地基土中上层滞水较丰富而专门设置了排水沟及排水井。通过现场仍保留完好的排水井观察,井内水面距离地面约2m,现场人员介绍雨天水面更高。

3、原因分析

事故发生后,在现场进行踏勘,对现场事故总结如下三点:

3.1　底板隆起呈明显的双曲反锅底形状:底板板面开裂严重,且裂缝多位于板中间部位,用力踩踏箱体底板,有沉陷感;

3.2　箱体四周砼墙壁无可见裂纹和明显的变位:

3.3　箱体壁顶面与四周厂房地面未发现可见裂纹和位移;且四周地面无可见裂纹;

3.4　通过现场砼强度初步检测,砼强度等级满足设计要求。

现场进行的初步分析会认为产生此次事故可能的原因有如下两点:

1)回填土未完成自重固结而沉降引起的底板局部破坏:

2)底板局部抗浮不满足强度要求而产生的破坏。

对于第一种可能原因,从现场箱体壁顶面与四周厂房地面未发现可见裂纹和位移且四周地面无可见裂纹来看,这种“可能”的存在是与该事故现象相悖的。同时计算箱体底板下基底反力很小约35kpa,计算其沉降及沉降差均远远小于规范限值。因此笔者认为第一种可能应予排除。

笔者注意到现场施工人员反映的场地内土层中上层滞水丰富,同时也观察到现场井内水面距离地面约2m。我们查阅了原设计的计算书,发现:原设计时底板并未考虑地下水的作用,同时箱体也未进行整体抗浮计算。

因此我们按照现场实际情况对原结构进行了包括抗浮在内的计算复核:

1)整体抗浮

从现场表象来看:在箱内空载的情况下,箱体壁顶面与四周厂房地面未发现可见裂纹和位移;且四周地面无可见裂纹。因此整体抗浮应能满足要求。

从计算上,根据工程规模及现场观测到的地下水位高程,计算可得总上浮力F=12172KN,现场砼箱体及两个已安装的钢制空罐总重G=7237.2KN,可以看出F>G,似乎箱体应该整体上浮,而实际情况并非如此。因此这个计算表明箱体四周土体对箱体外墙壁的摩檫力是不能忽视的,很大一部分上浮力由土体与砼墙壁之间的摩檫力承担了。

2)构件局部抗浮

根据现场观察,仅底板出现破坏。按图一及图二所示结构布置情况进行计算分析(荷载增加地下水浮力40KN/m2。其作用方向与地板自重作用方向相反;自重等对抗浮有利的永久荷载分项系数取1.0;底板四周假定为固端),结果显示其绕度和裂缝均超出规范范围,且与现场情况极为相似。

由此可以断定:该工程是由于地下水作用下造成的底板抗浮强度不足而引起的局部破坏。

4、加固处理

根据破坏情况和现场条件,我们讨论了如下两种方案:

4.1　在底板范围内均匀布置抗浮锚杆:

考虑到尽量不影响工艺流程,故首先考虑采用常用的地下工程抗浮措施一抗浮锚杆,但仔细研究发现:

a.本场地合适的锚固土层埋置较深,锚杆施工难度较大,造价较高;

b.本工程外防水层为6mm厚的钢板,增加了锚杆施工的难度同时锚杆的施工势必破坏次防水层,同样会使造价增高,而且会带来工程隐患。

4.2　采用增加截面法直接加强底板的强度及刚度,使其绕度和裂缝均控制在规范范围内。

在征得业主方工艺人员同意的情况下,将工艺设备提升600mm高,将底板厚度加大600mm,在新的结构体系下重新核算,绕度和裂缝均控制在规范范围内,最后的加固方案如图3。

按此方案处理后,经一段时间的使用观察,没有再发生肉眼可见的绕度和裂缝,基本满足了工艺生产的要求。

5、结　论

5.1　地下工程设计时应充分考虑到地下水的影响,即使地质报告显示无地下水也不可忽视,应用发展的眼光看问题,充分考虑人类活动与自然界的相互影响;

5.2　地下工程抗浮设计可利用四周回填土对外墙的摩檫力对整体抗浮的有力作用。从本工程可以看出四周回填土对外墙的摩檫力是很大的。

参考文献:

[1]混凝土结构加固设计规范,GB50367-2006

抗浮设计篇5

关键词：污水 ， 处理 ，抗浮 ，设计 ， 锚固

引言

目前，在抗浮设计上，主要采用抗与放的方法。所谓抗，即是配重抗浮.锚固抗浮：所谓放，即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法，尚应根据工程的具体情况而定，同时还应着重考虑对工程造价的影响。

1.污水处理池的设计

从国内外城市污水处理厂建设的发展历史来看，在人口密集的大中城市，大型集中污水处理厂是污水处理厂建设的主体，我国大中城市都建设了一些大中型骨干污水处理厂，对于控制水环境污染发挥了重要作用。

在污水处理厂的结构设计中，污水处理池的设计是最主要的设计内容，污水处理池的设计内容包括池体本身的设计和池体的抗浮设计。一般情况下，小型水池因为其池壁相距较近， 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(为安全考虑规范未计入)，抗浮安全系数很容易满足规范要求，可不做专门的抗浮设计。但由于污水处理厂中主要的污水处理池具有底板面积大，池体较深，埋深较大等特点，如遇较大降雨或地下水位猛涨情况，若抗浮设计不合理则有可能出现池体整体上浮，池体开裂，相连管道变形等现象，严重影响污水处理厂的正常运行。在抗浮设计上，降水抗浮和设观察井抗浮多用于污水处理池的施工抗浮，污水处理池运行时的抗浮设计多采用配重抗浮和锚固抗浮。下面简述污水处理池运行时的抗浮设计方案。

2.配重抗浮

砼的缺点之一是自重大，但事物均有两面性，抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级砼或毛石混凝土压重：二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一.二种方法的优点是简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小，投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时，本方法将会增加工程量使土建造价提高，原因是配重部分要扣除浮力，导致配重部分的厚度增大；较大的埋深也将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼或毛石混凝土压重的方法，将会使壁板的计算长度H加大，而壁板根部的弯矩值与H是平方关系，这样会使壁板根部的弯矩值增长较快，弯矩值较大时，板厚和配筋也会相应增大；如采用较厚的钢筋砼底板的方法，其工程量与设低等级砼压重相差不多，壁板的弯矩值虽小，但底板的钢筋用量会有些许增加；如采用底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。

3.锚固抗浮方法

主要形式通常为锚杆（抗浮桩在作用机理上也属于这一类），通常在水池结构自重抵抗浮力相差较大的情况下采用。相比配重法和抗浮桩，它较多地受制于场地地层特性和水池结构特征。地层均匀，但厚度过大或过小，或锚固条件不理想，锚杆良好的抗拔特性发挥就既不充分也不经济；水池结构埋深较浅或平面尺寸较小，锚杆的抗拔作用和其优越性体现也就不明显。由于普通抗浮用锚杆一般可按理想的抗拉构件进行设计，其断面尺寸小，长细比大，具有较大的柔性，因而一般可忽略其受压状态，锚杆长度则可根据地层条件在设计和施工阶段作自由调整。

3．1锚杆

锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆， 当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，也有采用锚技术的，也有采用短锚加扩人头技术的。锚杆的直径一般为l50~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力问题，当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状念，当构筑物满水时， 锚杆又处于受压状态， 锚杆的底端类似于桩端， 锚杆在反复托压状态下的工作性能有待进一步的实验研究；二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满.如何避免断杆等都是施工难题，尤其是锚杆较长时，不如配重抗浮来得简便。三是适用性，当地下水对钢筋有侵蚀性时， 细锚杆的耐久性问题不易解决，这将在一定程度上限制其适用性。

3．2抗拔桩

抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，桩型可采用灌注桩或预制桩，桩径一般为400mm，也可采用方桩，桩距和桩长应通过计算确定，桩距不宜过大，否则会增加底板厚度，桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题，但其施工较简单，耐久性亦比锚杆容易得到保证。

4．抗浮采用抗拔桩或抗拔锚杆应注意的问题

4．1整体平衡问题

对于采用抗拔桩或抗浮锚杆进行抗浮时首先应满足整体平衡的要求，并验算岩士体的整体饱和重量，浮托力平衡时的最小岩土厚度，此厚度一般只能作为抗浮构件的自由段。例如，某污水处理厂日处理量5.0×104t，污水处理厂中的主要构筑物生化池.二沉池埋深较深，需采取抗浮措施。污水处理厂位于县城东南新区,紧临河道,自然地面标高较县城地面及河岸低。地质报告所示，污水厂的自然地坪标高约为13.30m，根据工艺流程的需要，确定设计地坪标高为14.00m，地下水和场地土对建筑材料无腐蚀性，因此要考虑其进行抗浮时满足整体平衡的要求。

4．2对抗浮构件应有可靠的防腐保护措施

对抗拔桩可按规范验算桩身裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0．2 mm： 目前对于永久构件抗拔锚杆的抗腐蚀问题一直不能得到很好的解决，但可以加大钢筋的截面尺寸并增加钢筋数量，根据有关试验资料，钢筋在正常地下水质作用下的锈蚀速度大约为2mm／50年。另外锚头或抗拔桩桩顶钢筋与结构底板应有可靠的连接，当采用预制桩作为抗拔桩时，应保留其竖向钢筋或在桩芯插筋并根据抗拔锚固长度将其锚人结构底板中。

4．3抗拔锚变形量问题

对于抗拔构件目前常采用抗拔桩和抗拔锚杆，从实际实施的情况看，一般抗拔锚杆的变形较大，造成地基与水池底板脱空，并且钢绞线锚杆的变形量大于钢筋锚杆的变形量，应引起重视。因此建议最好采用抗拔桩，尤其是有扩大头的抗拔桩。

结束语

污水处理厂地下水对地下结 构的浮力作用应引起足够的重视，曾发生过多起地下结构整体浮起或水池等结构开裂的事故，地下工程的抗浮设计是结构设计的重要组成部分。应根据工程结构特点.地质条件.施工环境等因素，选择抗浮措施。在设计过程中，选择合理的设计参数，重视地区经验做好构造处理，使工程的抗浮设计更加合理可靠。

参考文献

[1]林本海.刘玉树．筏板基础选型和设计方法的研讨．建筑结构，2009.12)

[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ97- 2002)

[3]《建筑地基基础设计规范》(GB5O007—2010)

[4]《建筑边坡工程技术规范》 (GB5O33O～2O11)

[5]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94- 2008）

抗浮设计篇6

【关键词】地下结构 结构上浮 抗浮设计 抗浮施工近年来，随着城市建设的发展，高层建筑基础埋置越来越深，同时作为车库、商场等功能的广场式建筑的纯地下室部分，裙房或相对独立的地下结构物等的开发和利用越来越多。地下结构物处于地面下土体中，由于土体的空隙及岩体的裂隙赋存有大量的地下水，地下水对埋置于土体中的地下结构会产生浮托力，当结构的抗浮力小于浮托力时将发生上拱或上浮失稳破坏，影响结构的正常使用。由此，地下结构物抗浮问题日益突出，如何从设计上解决地下结构物抗浮和在施工中避免发生地下结构上浮已经成为一个经常面临的问题。

1 建筑物抗浮失败造成的后果及原因

近年来，因抗浮失败而造成地下工程的破坏在国内多有发生，有的地下室底板隆起，导致底板破坏；有的地下建筑物整体浮起；有的地下室局部翘角，导致梁柱结点处开裂及底板破坏。这些事故均不同程度给建筑物造成永久性缺陷，须进行结构加固方可正常使用。综合分析这些地下结构物各种情况下的浮起，引起浮起的原因主要分为设计原因和施工原因两大类，概括起来有以下几点：

（1）设计对地下室受水浮力作用的机理认识不足，未进行抗浮验算；（2）抗浮计算参数中地下水位取值不当，盲目选用地质钻探资料中的场地地下水位，忽略了可能出现的最高值；（3）抗浮计算失误或抗浮措施不当；（4）对建筑物施工过程中的抗浮未给予足够重视，随意变更结构或停止地下降水等。

2 当前抗浮设计现状

工程设计中的抗浮设计问题，现行国家标准规范《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）和《全国民用建筑工程设计技术措施》（结构）中仅作了定性的描述，而在国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）对简单浮力作用的抗浮设计给出按如下公式计算：

Gk/Nw，k≥Kw

Gk为建筑物自重和压重之和，

Nw，k为浮力作用值，

Kw为抗浮稳定安全系数，一般取1.05，

当计算结果建筑物不能满足抗浮稳定性安全要求时，应采用增加压重或设置抗浮构件（如抗拔桩）等措施。

抗浮设计的关键是浮力作用值的计算，根据阿基米德原理，物体在水中所受浮力大小等于物体排开水的体积，所以地下结构物的浮力作用主要取决于水位的取值，但埋于地基土的地下建筑物所受的浮力作用又不同于浸泡于水中的物体，浮力作用的大小受地基土透水性的影响。目前，在抗浮设计上一些手册、规范、文献中对浮力的计算提出了许多观点，设计单位在设计时也按照各自的理解进行设计，综合来说主流有以下几种：

（1）当地下建筑物埋于不透水层，周边填土为密实的不透水土时，地下结构物仅受水的侧压力，不产生浮力作用。

（2）基坑边填土的摩擦力不作为抗浮计算的一项因素，作为安全储备对待。

（3）地下水最高水位按以下原则确定：①按水文观测资料或历史水位记录，取历史最高水位。②场地有承压水且承压水与潜水有水力联系时，按承压水和潜水的混合最高水位计算。③最高水位不超过地下室顶板面标高。

（4）由于地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加，不能简单按静水压力公式计算，根据地基土情况按0-50%进行适当折减。

从这些规范或手册中的规定可以看出，地下水浮力的作用相当复杂，影响因素很多，要准确确定地下水压力的大小很困难。且施工中不确定因素也比较多，如回填土的土质差别、回填的压实程度等均会影响水的浮力大小。因此，浮力的计算要综合考虑多方面因素，估计到将来变化的各种可能性并采取可靠的应对措施。

3 抗浮设计中应考虑的问题

3.1 浮力作用和抗浮力的计算

（1）地下结构物的浮力作用主要取决于水位的取值，正常情况下可按地勘部门提供的抗浮水位即按正常条件下水位变化范围的历史最高水位作为确定基础抗浮设计水位，因周边填土的密实性离散性比较大，地基土透水性的变化不易准确掌握，且紧临地下结构周边回填土因工作面的问题并不易夯填密实，因此，除有可靠的实验依据，地下水对结构物的浮力作用应采用阿基米德原理进行计算，不作折减。

（2）地下结构物抗浮力主要来源于结构物的自重、压重、抗浮构件的抗拔力以及基坑周边回填土与结构物之间的摩擦力等。对于结构物的自重、压重、抗浮构件的抗拔力等均能较准确的进行计算，应作为地下结构物的计算抗浮力。但对于基坑周边回填土与结构物之间的摩擦力，应作安全储备对待。因为正常条件下，地下结构物的浮力作用计算中未对建筑物因所处位置不同可能发生的各种突发因素如暴风雨、排水不畅、地表逸流、或施工不慎等因素造成的地下水位突然升高未充分考虑，可能会由于安全储备不足，造成地下水浮力超过结构物抗浮力使建筑物产生变形等破坏，因此，将基坑周边填土的摩擦力作为安全储备对待，以应对使用正常条件以外的突发因素。

（3）当地下建筑物埋于不透水层，周边填土为密实的不透水土时，一般认为地下结构物仅受水的侧压力，不产生浮力作用。对此种情况应慎重选择，因为建筑物与基坑之间的回填土很难做到无缝隙不透水，当有地下水通过回填土渗入到建筑物底板下时，将产生浮力作用，引起建筑物上浮。

3.2 抗浮力的安全储备

工程抗浮设计一般均是按照正常建设程序考虑，地质条件按照地勘单位提供的地勘报告确定，正常施工条件下，施工单位能严格执行工艺标准和施工质量验收规范并遵守验收程序，建设单位和监理单位均能履职到位。但实际施工过程中，受地质复杂性、施工人员技术水平，责任意识等影响往往出现管理上的偏差，实际工况与设计假定的条件有所偏差，此种情况下，如设计单位过度优化，预留的安全储备过小，则会造成结构局部发生变形，严重的造成整体结构上浮。另一方面，现阶段工程往往由于拆迁等因素影响或整体工程分期施工，对局部工程抗浮条件考虑不足，当后续工程不能及时跟进，不能提供足够的抗浮力可能造成前期工程不能正常使用或降水不能及时停止，增加成本，如业主单位人员疏忽，甚至按经验提前终止降水，也可能造成地下室上浮和结构损坏。

建设单位从经济考虑对设计进行变更，如减小基坑尺寸、缩小基础外挑尺寸、将回填材料私自变更等，取消地下室底板的抗浮回填层等均可能造成抗浮力的不足。

施工单位在施工过程中对基础的施工不认真，抗拔桩设计依据不准确，施工单位未按规定设计施工，基础底板钢筋绑扎不到位，基础梁截面不足，基础底板厚度不足等均可能造成地下室底板地浮力下的抗力不足，造成结构上浮、或防水底板表面开裂或上拱变形过大。

4 施工中应注意的问题

地下结构物上浮须有足够的浮力才能发生，若施工现场持续进行抽水并将地下水位控制在可接受的范围内，则地下室上浮将不可能发生。但地下室结构体施工过程中施工人员警戒心低，可能因疏忽或抽水意外停止，造成地下水位陡然上升而导致上浮，或遇暴雨，短期间雨量过大，排水系统无法排水，致使地表水四处窜流，并沿着地下室外墙及基坑周边到达基础底板面，短期间形成巨大的水浮力而造成结构体上浮，因此施工过程中，应做好基坑周边的排水措施，防止地表水流入基坑内，同时，在基坑内应预留必要的集水坑，设置相应的抽水设备，在遇紧急情况时可以基坑内的积水及时抽出，减小结构物受到的水浮力，第三，还要设置必要的发电设备，防止突况下断电，造成抽水设备不能正常运转。

5 结语

抗浮设计作为工程设计的一项重要内容，尤其对于地下结构空间大，地上层数少和地上层数多但地下为大底盘的的建筑物应作为重点设计，此类建筑最易发生因抗浮力不足而造成的结构物上浮、底板上拱及局部因浮力作用开裂变形破坏等事故，在设计中应对抗浮设计考虑全面，预留足够的抗浮储备。在施工中，施工单位也应重视抗浮措施的施工及施工过程的抗浮，采取有效的降、排水措施，严格按设计及施工规范施工，降水停止时及时观测，发现问题及时处理，基坑回填土应确保回填土类别符合设计要求，回填压实质量满足设计要求，以为结构物提供足够抗浮摩擦力。

参考文献：

[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）.

[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施》（结构）.

抗浮设计篇7

关键词：污水 ，处理，抗浮 ，设计， 锚固

Abstract: along with the development of social development and progress, increasing the environmental protection project construction, and pay attention to the sewage treatment plants ChuLiChi sewage anti_floating design is of great significance. This paper mainly introduces the sewage wastewater treatment plants ChuLiChi anti_floating design related content.

Keywords: sewage, processing, anti-uplift, design, anchorage

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A文章编号：

引言

目前，在抗浮设计上，主要采用抗与放的方法。所谓抗，即是配重抗浮、锚固抗浮：所谓放，即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法，尚应根据工程的具体情况而定，同时还应着重考虑对工程造价的影响。

1、污水处理池的设计

从国内外城市污水处理厂建设的发展历史来看，在人口密集的大中城市，大型集中污水处理厂是污水处理厂建设的主体，我国大中城市都建设了一些大中型骨干污水处理厂，对于控制水环境污染发挥了重要作用。

在污水处理厂的结构设计中，污水处理池的设计是最主要的设计内容，污水处理池的设计内容包括池体本身的设计和池体的抗浮设计。一般情况下，小型水池因为其池壁相距较近， 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(为安全考虑规范未计入)，抗浮安全系数很容易满足规范要求，可不做专门的抗浮设计。但由于污水处理厂中主要的污水处理池具有底板面积大，池体较深，埋深较大等特点，如遇较大降雨或地下水位猛涨情况，若抗浮设计不合理则有可能出现池体整体上浮，池体开裂，相连管道变形等现象，严重影响污水处理厂的正常运行。在抗浮设计上，降水抗浮和设观察井抗浮多用于污水处理池的施工抗浮，污水处理池运行时的抗浮设计多采用配重抗浮和锚固抗浮。下面简述污水处理池运行时的抗浮设计方案。

2、配重抗浮

砼的缺点之一是自重大，但事物均有两面性，抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级砼或毛石混凝土压重：二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一、二种方法的优点是简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小，投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时，本方法将会增加工程量使土建造价提高，原因是配重部分要扣除浮力，导致配重部分的厚度增大；较大的埋深也将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼或毛石混凝土压重的方法，将会使壁板的计算长度H加大，而壁板根部的弯矩值与H是平方关系，这样会使壁板根部的弯矩值增长较快，弯矩值较大时，板厚和配筋也会相应增大；如采用较厚的钢筋砼底板的方法，其工程量与设低等级砼压重相差不多，壁板的弯矩值虽小，但底板的钢筋用量会有些许增加；如采用底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。

3.锚固抗浮方法

主要形式通常为锚杆（抗浮桩在作用机理上也属于这一类），通常在水池结构自重抵抗浮力相差较大的情况下采用。相比配重法和抗浮桩，它较多地受制于场地地层特性和水池结构特征。地层均匀，但厚度过大或过小，或锚固条件不理想，锚杆良好的抗拔特性发挥就既不充分也不经济；水池结构埋深较浅或平面尺寸较小，锚杆的抗拔作用和其优越性体现也就不明显。由于普通抗浮用锚杆一般可按理想的抗拉构件进行设计，其断面尺寸小，长细比大，具有较大的柔性，因而一般可忽略其受压状态，锚杆长度则可根据地层条件在设计和施工阶段作自由调整。

3．1锚杆

锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆， 当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，也有采用锚技术的，也有采用短锚加扩人头技术的。锚杆的直径一般为l50~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力问题，当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状念，当构筑物满水时， 锚杆又处于受压状态， 锚杆的底端类似于桩端， 锚杆在反复托压状态下的工作性能有待进一步的实验研究；二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满、如何避免断杆等都是施工难题，尤其是锚杆较长时，不如配重抗浮来得简便。三是适用性，当地下水对钢筋有侵蚀性时， 细锚杆的耐久性问题不易解决，这将在一定程度上限制其适用性。

3．2抗拔桩

抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力，桩型可采用灌注桩或预制桩，桩径一般为400mm，也可采用方桩，桩距和桩长应通过计算确定，桩距不宜过大，否则会增加底板厚度，桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题，但其施工较简单，耐久性亦比锚杆容易得到保证。

4．抗浮采用抗拔桩或抗拔锚杆应注意的问题

4．1整体平衡问题

对于采用抗拔桩或抗浮锚杆进行抗浮时首先应满足整体平衡的要求，并验算岩士体的整体饱和重量，浮托力平衡时的最小岩土厚度，此厚度一般只能作为抗浮构件的自由段。例如，某污水处理厂日处理量5.0×104t，污水处理厂中的主要构筑物生化池、二沉池埋深较深，需采取抗浮措施。污水处理厂位于县城东南新区,紧临河道,自然地面标高较县城地面及河岸低。地质报告所示，污水厂的自然地坪标高约为13.30m，根据工艺流程的需要，确定设计地坪标高为14.00m，地下水和场地土对建筑材料无腐蚀性，因此要考虑其进行抗浮时满足整体平衡的要求。

4．2对抗浮构件应有可靠的防腐保护措施

对抗拔桩可按规范验算桩身裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0．2 mm： 目前对于永久构件抗拔锚杆的抗腐蚀问题一直不能得到很好的解决，但可以加大钢筋的截面尺寸并增加钢筋数量，根据有关试验资料，钢筋在正常地下水质作用下的锈蚀速度大约为2mm／50年。另外锚头或抗拔桩桩顶钢筋与结构底板应有可靠的连接，当采用预制桩作为抗拔桩时，应保留其竖向钢筋或在桩芯插筋并根据抗拔锚固长度将其锚人结构底板中。

4．3抗拔锚变形量问题

对于抗拔构件目前常采用抗拔桩和抗拔锚杆，从实际实施的情况看，一般抗拔锚杆的变形较大，造成地基与水池底板脱空，并且钢绞线锚杆的变形量大于钢筋锚杆的变形量，应引起重视。因此建议最好采用抗拔桩，尤其是有扩大头的抗拔桩。

结束语

污水处理厂地下水对地下结构的浮力作用应引起足够的重视，曾发生过多起地下结构整体浮起或水池等结构开裂的事故，地下工程的抗浮设计是结构设计的重要组成部分。应根据工程结构特点、地质条件、施工环境等因素，选择抗浮措施。在设计过程中，选择合理的设计参数，重视地区经验做好构造处理，使工程的抗浮设计更加合理可靠。

参考文献

[1]林本海、刘玉树．筏板基础选型和设计方法的研讨．建筑结构，2009.12)

[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ97- 2002)

[3]《建筑地基基础设计规范》(GB5O007―2010)

[4]《建筑边坡工程技术规范》 (GB5O33O～2O11)

[5]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94- 2008）

[6]《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138：2002)

抗浮设计篇8

【关键词】 府河路苑 地下结构 抗浮锚杆

Abstract: this paper take The Fuhe Rode , 9#Building subsidiary of the basement podium for instance, for its characteristics of foundation as an independent base + waterproof board, do the anti-floating bolt design similar to ground anchor design method.

Key words: House River Road Court; underground structures; anti-floating anchor

一、引言及工程概况

“府河•路苑”工程聚住宅、商业用房、幼儿园于一体，其中9号楼周边为二层地下室，总面积3287，主体面积1086，周边需进行抗浮锚杆设计地下室面积约2200。±0. 00 为绝对海拔高度508.63m ,抗浮地下水位为绝对海拔高度506.63 m ,基坑计算深度为10. 0m。由于基础为独基＋抗水板, 结构专业在确定抗浮方案时，经常选择抗浮锚杆做为抵消地下水浮力的方案，而不是抗浮桩方案，因为选择抗浮锚杆方案造价相对便宜，施工也方便。因此采用抗浮锚杆进行抗浮设计是最为合适的。根据工程地质勘察报告提供的断层剖面,与地下室抗浮设计有关的土层及相关指标如下:

③稍密卵石层:土层与锚杆的摩阻力qsk =90 kPa , ④中密卵石层: qsk = 110 kPa ,⑤密实卵石层: qsk = 130 kPa。

二、设计理论

1.浮力的计算

理论上以基底的孔隙水压力作为抗浮水位标高是科学的,因为基底的孔隙水压力与水位高低有关,还与水在土体中的连通与渗透条件有关;而且真正处于静止状态的地下水是很少的,水在土体中多表现为流动状态。但是为了简化计算,还是采用长期稳定水位或实测稳定最高水位进行抗浮设计,浮力还是按照静力计算,计算如式(1) 所示:

F浮= PA =ρg hA(1)

式中:ρ为水密度; g 为重力加速度; h 为计算深度,即地下水位到基底的高度; A 为基底面积。

2.单锚极限承载力及锚杆根数确定

(1) 单根锚杆抗拔极限承载力标准值Uk

Uk = Σλiqsik ui l i(2)

式中:λi 为摩阻力折减系数; qsik 为第i 土层与锚杆的摩阻力; ui 为锚杆横截面周长; li 为锚杆进入第i 土层的深度。

(2) 锚杆自身抗拉强度极限值Uq

锚杆采用二次注浆工艺,近似认为水泥浆和钢筋结合为一个整体,且以钢筋的屈服作为整个材料的破坏标准。因此锚杆自身抗拉强度极限值为:

Uq = f yA s (3)

式中: f y 为钢筋抗拉强度; As 为锚杆的横截面积。

(3) 确定单根锚杆抗拔承载力设计值N

N = min (Uk /γk ,γqUq) (4)

式中:γk 为抗力分项系数;γq 为永久性锚筋抗拉工作条件系数。

(4) 确定锚杆数量n

nN +γg S g ≥ F浮 (5)

式中: n 为锚杆根数; S g 为上部结构自重;γg 为荷载分项系数,当对结构有利时取0. 9 。

三、设计与计算

1.抗浮设计

两层地下室，水头高度7.8 m，地下室部分结构主体自重52 kN/m2，锚杆间距2 m x 2m。则水浮力标准值为9.8 ×7.4－52=24.44 kN/m2，设计值为1.2 × 9.8 ×7.8－52=39.7 kN/m2 (水位常年变化幅度不大)。锚杆锚同土(岩)层为强风化泥岩层。

(1) 锚杆数量确定

根据建设单位提供的各柱抗浮自重与浮力,对于竖向抗浮自重小于浮力的柱及其基础,采用抗浮锚杆进行设计。采用的锚杆成孔直径150 mm ,钢筋采用HRB335 ,直径为22 mm ,暂定长度为6.3m ,锚固长度la ≥34 d = 34 ×32 = 1088 mm ,取la = 1. 2 m ,则锚杆计算长度为6.3 - 1. 2 - 0. 1 = 5 m。本文按地勘资料(最不利情况) 进行设计,锚杆进入土层深度如表1 。

表1 锚杆进入土层深度

土层 进入土层深度m

稍密卵石层 1.3(除去无效长度0.5，取0.8)

中密卵石层 3.5

密实卵石层 10

由式(2) 得单根锚杆抗拔极限承载力标准值:

Uk = Σλiqsik ui l i = πd Σqsik l i= 0. 15 ×π×(90×0.8 + 110×3.5 +130×0.7)= 0. 471 ×548 = 258 kN

由式(3) 得锚杆自身抗拉强度极限值:

Uq = f yA s = 300×(π/ 4) ×222×3 /1000= 342 kN

由式(4) 得到单根锚杆抗拔承载力设计值:

N = min (Uk /γk ,γqUq)= min (252/ 1.43 , 0. 69 ×342) = 180 kN

所以锚杆根数

n =（F浮－γg S g）/N=39.7×22000/180=489根

(2)锚固长度及配筋计算

《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22：2005

La>(kNt)/(πφDfmg) (7.5.1-1)

式中：K=2.2，Nt=180KN，D=150mm，fmg=200kpa，φ=1.3

则La>（2.2×180）/（π×0.15×200×1.3）=3.2m

La>(kNt)/(nπφdξDfms)（7.5.1-2）

式中：K=2.2，d=22mm，ξ=0.75，fms=2000kpa，φ=1.3

La>(2.2×234)/(3×π×0.022×0.75×2000×1.3)=1.3m

La> max（3.2,1.3）=3.2m满足实际长度

As（KtNt）/fyk（7.4.1）

式中：Kt=1.6，Nt=180KN，fyk=335kpa

As（180×1000×1.6）/335=8602 ＜1140 满足实际配筋

四、施工要求

(1) 锚杆杆体采用直径22 mm 的二级钢并进行防腐处理(除锈、刷沥青船底漆) ;定位器采用Φ6. 5钢筋焊接制作,定位器间距不宜大于2000 mm。

(2) 注浆材料为P. O42. 5R 普通硅酸盐水泥,水灰比为0. 4～0. 5 ,28 d 无侧限抗压强度不得小于30MPa 。二次注浆采用高压,注浆压力为2. 0 MPa ,注浆管应随钢筋一同放入锚孔,其头部距孔底30 cm ,水泥用量不得少于80 kg/ m。

(3) 锚杆试验与检测:锚杆施工前,进行3 根锚杆的工艺检测及抗拔试验,其最大试验抗拔力为340kN 。锚杆施工结束后,应进行抗拔力试验检测,检测数量不宜少于锚杆总数的6 % ,且不宜少于6 根。

五、结论

(1) 施工前后对锚杆进行试验与检测,最大抗拔力均超过340kN ,证明采用的假设条件及设计计算方法是可行的,为类似的工程设计提供了参考经验。而且由于抗浮锚杆造价低廉、施工方便,可以广泛地应用于地下工程的抗浮设计。

(2) 采用锚杆进行抗浮，其方法较简单，经济性较高，但没有专门的计算规范和公式。建议有关部门抓紧制定抗浮锚杆设计及施工的规范，以指导目前越来越广泛的抗浮锚杆的设计、施工及检测。

参考文献

[1 ] 曾国机,王贤能,胡岱文. 抗浮技术措施应用现状分析[J ] . 地下空间, 2004. 24 (1)

[2 ] 建筑地基基础设计规范( GB50007 - 2002) [ S] . 北京:中国建筑工业出版社,2002

[ 3 ] 建筑桩基技术规范(J GJ94 - 2008) [ S] . 北京:中国建筑工业出版社,2008

[4 ] 龚晓南,高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1998

[ 5 ] 叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1999

[ 6 ] 高大钊,汉,程丽萍. 深基坑工程[M] . 北京:机械工业出版社,1999

抗浮设计篇9

【关键词】地下建筑；地下水；抗浮设计；措施

随着我国社会主义现代化建设的不断发展与提高，建筑行业在我国的经济增长趋势中占有很大的比例，它不仅关系到了我国经济快速发展的方向，还对我国提高居民的生活水平与生活质量都有着十分重要的影响。随着建筑行业在我国市场经济中的不断发展，地下建筑也开始逐步出现，比如：地下车场、地下室、地下商场、地下超市等等各种地下建筑。但同时在对地下建筑的实施过程中由于受到各种因素的影响和限制，地下建筑结构在设计中就容易出现很多的问题，这样不仅增加了地下建筑工程的成本，还影响到了地下建筑工程的质量。

就地下建筑工程而言，地下水是影响地下建筑工程整体构造与质量的关键原因。地下水水位的上升、下降等多种不同形态的变化不仅会影响到地下建筑地基的稳定性，还会侵蚀、破坏到建筑的结构。所以，要不断加强在地下水对地下建筑结构设计中相关问题的正确分析与探讨，以此来保证地下建筑工程的质量，提高其经济效益。

1地下水对地下建筑物的危害

1.1水位变化对地下建筑的危害

就地下水而言，它的水位升降一般是受到降雨、气候以及季节变化等各种因素的影响，然而地下水水位的上升与下降，会严重影响到地下建筑的设计。

（1）当地下水的水位上升时，它不仅会造成地震沙土液化的加快，所涉及的范围更大，还会使地下建筑结构下的岩土、岩石发生断裂、扭曲的现象，导致山体滑坡，崩塌等多种地质灾害，从而也严重降低了在建筑结构中对建筑地基的承载能力，使地下建筑结构不稳定，抗震性能也不高。

（2）当地下水的水位过度下降时，就会引发地面的塌陷、地裂的沉降等各种地质灾害，同时还会引起地下水资源的枯竭以及水质恶化等各种环境问题，这些因素都对地下建筑物的稳定性、安全性以及人民的居住环境造成了很大的威胁，

从而也导致了对地下建筑工程的设计产生消极的心理。

1.2地下水对地下建筑构件造成了很大的侵蚀性

就地下水而言，它对地下建筑构件中的可溶性石材、混泥土、管道、金属构件等各种建筑材料都造成了很大的侵蚀，这样的腐蚀不仅加快了地下建筑中各种构件的老化、破损与寿命周期的缩短，还更严重的影响了整个地下建筑结构的稳定性、安全性与牢固度。

1.3地下水的水力状态的改变

地下水的水力状态很容易发生改变，以至于在很大程度上都加大了在饱和的砂型土质中对地下建筑结构的设计难度。因为地下水的水力发生改变的时候，土质的效应力也会大大的降低，这样就很容易形成流砂，导致在建筑结构下的土体发生流动，造成地面地基的坍塌，从而严重威胁到地下建筑结构的稳定性与安全性。

2地下建筑物浮起的条件与水位的确定

根据阿基米德原理与连通管原理的理论知识来理解和运用水对地下建筑的浮力大小。所以，当地下建筑物与周围的某介质间存在自由水膜时，不管水的性质是上层滞水、潜水或者承压水，都会产生强度为Y·H的浮力（即Y为水的重度，H为建筑物基底以上的水的深度），当水的浮力重度大于地下建筑物的重量时，建筑物就会浮起。同时在水在不断给予补充的时候.建筑物也会不断的往上浮。所以水量的大小将控制着地下建筑物上浮的速度和上浮量，而水位的高低则是控制地下建筑物上浮的程度。所以，地下水是影响地下建筑整体构造与工程质量的关键因素。其间，就抗浮问题而言，只要地下建筑物的周边介质与土介质之间的水位达到一定的高度，同时水的补充速度大于水的渗流速度时地下建筑物就有可能被浮起。就抗浮水位问题分析，它分为整体稳定与局部稳定。抗浮水位是一个具有复杂性与和挑战性的问题，它水位的高低是与土质、地形地貌、地下水、环境问题等多种因素相关的，尤其是环境的变化与上层滞水的变化更是加大了其工作的难度。所以，不能只从勘察报告提供的单方面资料进行分析与探讨，应该结合当地的实际情况与相应资料，综合各种因素来进行分析与研究，从而确定抗浮水位的高低。

3地下抗浮设计方案与措施

就地下建筑结构抗浮设计与措施而言，常用的抗浮设计方案主要有以下几种：

3.1盲沟排水法

盲沟排水法主要适用与在常年水位都低于地下室的底板标高。要沿着地下室的四周和底板下设置排水管道与滤水层，将水流汇集在一起引导到排水井内，用水泵将其抽排，同时地下水位要一直保持在地下室底板下的某一标高处，使底板不受水的浮力。这种盲沟排水法不仅有效的解决了地下室的抗浮问题，还解决了地下室底板的局部抗浮，从而增加其经济效益。

3.2配重法

配重法是由于抗浮安全度不够而增加结构自重或者增加其上恒载的一种方法，它是利用底板外延的部分来增加回填土的重量。因为在底板上增加配重，就能有效的降低底板局部的压力，从而有利于减小底板与基础梁的尺寸。但是，实施配重法必须要注意的问题就是，虽然增加底板的厚度与覆土的厚度对地下室的抗浮有效，但同时也会增加基础的埋深，使地下水的浮力也相应增加，从而导致增加结构重量的作用会部分地被基础埋深所引起的浮力相抵消，所以，在使用配重法抗浮技术措施时，必须要对其进行认真的核算。

3.3抗浮桩法

抗浮桩的单桩承载力是比较大的，它是利用桩侧阻力而引起抗浮作用的，同时它的抗浮能力还受桩径、桩长、桩型以及周围地质条件的影响。抗浮桩一般是设置在柱和墙下的，受环境以及施工条件的影响比较大，其造价也较高。当按照常规设置柱下桩基不能满足其抗浮要求时，就需要在抗浮底板下增设抗拔桩。同时根据《高层建筑岩土工程勘察规程》规定：对地下水水位或者使用荷载变化较大的地下室时宜选用抗浮桩，同时抗拔桩的抗拔承载力应通过对现场抗拔静载荷的试验来确定。

4结束语

综合以上问题所述，地下建筑的抗浮施工对整个地下建筑工程的后续施工、工程进度、工程质量以及工程成本都有着非常重要的作用。同时地下建筑的抗浮设计措施还应该根据地下建筑工程的实际地质资料、周边环境、施工条件以及地下结构的情况来进行认真的分析、计算与总结，并且还要不断加强地下水对地下建筑工程结构设计影响的探究，准确的找出地下水的浮力对地下建筑结构施工设计中的重要影响与发生原因，从而更加完善地下建筑结构的设计，使其更加的合理化与科学化。同时在确保其工程质量的前提下，在对地下建筑工程的设计中还应该考虑其工程造价的经济合理性，利用科学、合理的方法来降低地下建筑工程的成本，从而达到经济效益的最大化。

参考文献：

[1]吴竞.地下结构抗浮设计中抗拔桩的应用研究[D].南昌大学，2010.

[2]魏刚.大面积地下建筑的结构设计[J].炼油技术与工程，2009（5）.

[3]林文新.探讨建筑结构设计中地下水的影响及措施[J].城市建设与商业网点，2009（16）.

[4]郑伟国.地下结构抗浮设计的思路和建议[J].建筑结构，2013（05）.

抗浮设计篇10

【关键词】高层建筑；地下室设计；抗浮设计

1.地下室抗浮设计介绍

所谓地下室的抗浮设计，就是结合建筑地下水位和建筑物本身所承受的自身水浮力和建筑结构的重量以及压力来综合性的考虑设计的问题。地下室的抗浮设计包括了整体以及局部设计两个方面。近些年来，高层建筑地下室的工程事故多有出现，从整体上看主要的原因有以下几个方面：

（1）对于地下室水浮力的作用机理认识严重不足，所以没有进行建筑施工前期的抗浮计算；

（2）在进行抗浮参数计算的过程中， 对于水位的取值出现问题，甚至还会盲目的选择使用场地底下的水位，所以就忽视了可能会出现的最高值现象；

（3）对于抗浮计算出现严重的失误以及对于抗浮的事前准备工作没有做到位：

（4）不重视高层建筑施工环节的抗浮措施。

2. 地下室抗浮设计所需要解决的问题

目前来说，高层建筑地下室抗浮设计所需要解决的主要问题就是水浮力的问题，因为地下水浮力对于地下室的整体抗浮能力会产生非常大的反作用，所以一旦地下室的地下水浮力高于抗浮能力的话，必然会出现地下室上浮，这样就会影响地下室的使用寿命和整体建筑的使用寿命。综上所述，对于高层建筑地下室抗浮设计来说，必须准确的计算地下室的整体抗浮力，这对高层建筑的整体施工起着非常重要的作用。那么结合地下室抗浮桩以及锚杆的设计要点列举出了目前抗浮设计所面临的主要问题：

2.1地下室地下水浮力计算

地下室的设计必须详细的计算出地下水浮力，这对整体建筑都有很大的作用。但是对于我国目前的状况来说，对于地下水浮力的计算还严重的缺乏，所以计算方面人才非常欠缺，对于地下水浮力的计算不精确很大程度上是因为计算的规范没有明确，所有的问题综合的计算之后就使得抗浮计算给地下室抗浮设计带来了严重的困难。

2.2地下水位的调研预测

在对地下室地下水浮力进行计算的时候必须对地下水位进行前期的仔细调查，对地下水位进行仔细的调研是为了准确的找出地下水的出水位置，而在水位出也能够很好地计算出整体水位的水浮力，如果情况允许的话，还能够相对精确地计算出地下水的出水总量。但是目前来说，由于国内地质勘查技术方面的严重匮乏，所以对于地下水位调研和预测还存在很大的问题，通常情况下都是不精确的，所以整体预测的结果就会出现严重的偏差。

3. 高层建筑地下室地下水位的确定方法

通过上面的介绍可以看出地下水位的调研和预测通常情况下的结果是不精确的，另一方方面地下室的抗浮设计会受到地下水的分布、地下水的补给以及排放等因素的影响，所以为了更好地解决问题需要做好下面的工作：

3.1现场勘察

地下水位的调查确定通常都是通过现场勘察进行的，在这之前首先需要对地下的水文状况以及地质情况进行仔细的了解，其次需要分析出实际测量的含水层的主要分布规律，之后就需要更加仔细的对地下室所在区域赋存的条件进行研究分析，这两个方面的调查要充分的结合地下室所在区域的土地特点以及地形等因素，这样就能够在地下室的抗浮设计过程中找到设计的重点方位。

3.2周边区域的水文地质条件的勘察

对于现场的勘察远远不能满足整体抗浮设计的所需，还需要对周围区域的水文状况以及地质状况进行一系列的勘察，因为对于土地的整体构造以及地下水的通连状况和相应的补给规律进行了解认知的过程中，能够很好地意识到地下水和区域水的水文以及地质状况的关联。一方面对于水文条件进行分析的过程中要对地下水的通连状况进行研究分析，由于水自身的流动性会给勘测技术人员带来很大的困难，所以就需要对水文条件进行认真分析，这样就能够解决流动性带来的主要影响因素。

3.3地下水位变化的掌握

对于地下水位的变化要很好地掌握，尤其是每一个层次的水位的变化以及其他的条件，还有就是需要注意不同的季节不同水位的变化状况，同时还需要对所在区域的历史水位进行调查研究。对于地下水位的变化所面临的问题需要注意变化的趋势以及区域状况，尽可能的做到未雨绸缪，在水位变化之前就做出相应的应对措施，对于区域历史水位的调研能够相对精确地了解水位的大致状况。

4. 高层建筑地下室抗浮设计注意事项

高层建筑地下室抗浮设计主要包括了两个方面：整体抗浮以及局部抗浮。建筑地下室设计的过程中要根据具体的状况，选择合适的计算方式，同时要充分的考虑地下水情况对于建筑本身的影响程度，具体的注意事项如下：

4.1整体抗浮和局部抗浮

对于高层建筑来说，地下室本身不是一个刚体，所以会产生整体或者是局部的变形和损坏，水对于地下室的浮力影响主要是以水压力的形式作用于底板上面的，所以地下室的抗浮设计首要的是验算结果的整体抗浮安全度，如果满足要求就能够继续验算局部的抗浮安全度，在进行验算的过程中需要按照每一个的柱的受荷面积进行，同时主要的是针对上部结构层数相对较少以及结构的自重比较小的部位进行，尤其是地下室中超出了高层建筑塔楼范围以外比较多的或者是塔楼以外的天井部位。对于一些特殊形状的地下室来说，比如说箱型形状基础的地下室，尽管箱内内部的隔墙有足够的强度能够将局部的抗浮出现的不足问题转化成整体抗浮，但是这个前提是需要明确是否两者能够进行转换，需要做的就是对箱型结构的刚度以及强度进行精确地计算。

4.2荷载效应注意事项

对于整天抗浮设计来说需要使用抗浮水位，对于局部的抗浮就是要防水的地板的配筋计算需要使用设计水位，另外整体抗浮设计需要使得荷载效应有一个标准的组合形式，也就是使用荷载标准值，另外一般情况下对于抗浮荷载来说不需要考虑活荷载，荷载的分项系数取值应该是1.0，对于局部抗浮设计来说需要重点考虑的就是防水的底板的配筋设计需要使用荷载效应的基本组合形式，水浮力来说也需要按照活荷载进行考虑，同时荷载的分项系数和整体荷载有一定的区别，取值时1.4。

4.3其他方面

抗拔桩应该布置在柱子下面，因为枯水期的时候地下水位一般情况下都是比较低的，所以作为建筑框架住的整体基础，这个时期框架桩本身会受到很大的压力；在地下水位处于丰水期的时候，地下水位一般情况下都是相对较高的，所以这个时间作为抵抗水浮力的抗拔桩来说，桩身是会受到很大的拉力的。抗拔锚杆需要和柱下的基础进行结合设计。

5. 结论

高层建筑地下室的抗浮设计需要考虑的因素非常的多，需要对周围的地质水文等条件进行详细的考虑，希望文章给出的建议能够为这方面做出相应的贡献。

参考文献：

[1]赵西军；张素芸；；浅谈高层建筑地下室通风与排烟设计[J]；科技信息；2011年17期

[2]杨伟；；高层建筑框架结构设计中应注意的几个问题[J]；广东科技；2011年14期

[3]王珊珊.浅谈高层建筑地下室的抗浮验算[J]中小型企业管理与科技.2011（4）