地下建筑结构抗浮设计以及措施分析

徐远志

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

地下建筑结构已经成为建筑结构不可或缺的一部分，但是由于地下水位的不断上涨以及地下结构的形状不规范，面积大等因素，使地下建筑结构的质量受到的一定的影响，工程事故频有发生。产生这种情况的原因之一便是缺少对抗浮设计工作的重视，在建筑的过程中，受到渗水、地下结构上浮等影响，对地下建筑结构的质量产生了严重的威胁。要实现抗浮工作的效能最大化，不仅需要完善抗浮设计工作，也要对抗浮措施进行全面掌握，根据建筑项目的特点选择最适合的抗浮方式，保障建筑质量。

1 抗浮设计

1.1 抗浮水位

在抗浮设计工作时，对抗浮水位的获取是重要的前提条件。现阶段，地下水位的获取主要可以通过两种方式：一种是在本项目的地质勘查报告中由地质勘查单位出具；另一种是建设方委托相关单位提供本项目的抗浮水位论证报告，并通过相关专业人员对此报告数据进行专项论证。通常情况下，抗浮水位的高低并不会对人们的人身安全产生威胁，因此相比于“深基坑”“高支模”等经常被忽略，但是它是建筑设计中不能够缺少的元素之一，建筑单位要给予充分重视，以免后期建筑出现质量问题，需要进行修复，增加建筑成本进行提升[1]。

1.2 抗浮水位确认

在抗浮设计工作中，抗浮水位的确认是至关重要的部分，对地下建筑结构的成本投入具有重要的参考价值。现阶段在进行抗浮水位确认时缺少统一的口径规范标准，这对实际勘察部门提出了更高的要求，不仅要对专业知识进行熟练的掌握，同时要具备相对丰富的实践经验，要到项目现场进行实地考察，才能确认抗浮设计水位。地下水位情况会对水浮力值产生重要的影响，因此在水位和浮力计算的过程中，不能够以静水压力作为唯一的参考指标，要根据地下水位的永久承载和可变承载进行水浮力的计算，以保证计算结果的准确性和完整性，如果在计算的过程中，存在相关数据不完善的情况，可以对施工现场的实际地下水位情况进行勘查，确定最高水位、补给和排泄状况等，从而确认抗浮防水位。

1.3 抗浮设计内容

抗浮设计的主要内容包括整体抗浮与局部抗浮两部分，在对地下建筑结构整体的抗浮稳定性计算之后，仍然要对局部承受应力较小的结构稳定性进行验算。对整体结构的稳定性进行验算，是为了保证地下结构不会整体上浮，对局部结构的稳定性进行验算，是为了保障在地下建筑的墙体、梁柱节点以及基础底板等不会变形或开裂，只有将整体与局部的抗浮稳定性都满足验算，才能够保证地下建筑结构免受地下水的影响，避免结构安全问题。在进行抗浮验算时，其基本流程为：先对建筑物的自重和抗浮设防水浮力进行计算，对其稳定性进行验算；然后对抗浮措施进行比较并确定；最后进行施工图纸的设计，如表1 所示。

表1 整体抗浮与局部抗浮的区别

2 抗浮措施

2.1 抗拔桩

抗拔桩主要是指防止建筑向上位移运动的各种桩的总称，与基础桩最大的区别便是受力方式，抗拔桩主要是与浮力进行对抗。在进行抗拔桩施工的过程时，人工挖孔和机械钻孔灌注桩为主要的施工方式。在将灌注桩作为抗拔桩的时候，需要注意以下几点：首先在选用抗浮措施时，尽量不要使用沉管灌注桩，不适用于抗浮工程；其次在采用机械钻孔灌注桩进行施工时，如果地质条件较为优良，可以优先考虑正反循环钻成孔嵌岩灌注桩，但是该种方式在施工的过程中，对场地要求较高，因此需要结合施工场地进行综合考虑；最后如果地下水位较高，且具有高压缩性淤泥层和流塑淤泥层时，如果要采用人工挖孔灌注桩，一定要做好安全防护措施，相关技术措施也要完全符合标准[2]，如图1 所示。

图1 抗拔桩布置

2.2 抗浮锚杆

抗浮锚杆主要是采用锚杆与岩土锚固的抗浮措施，抗浮锚杆的优点在于工期时间短、造价成本较低且使用的材料较少，能够有效控制建筑成本。土层锚杆不仅在砂性土和粘性土质上具有较好的适用性，在饱和淤泥质地层中也具有良好的施工效果。在施工的过程中，一般都会选用较小的锚杆，以便于在底板上布置时能够将间距进行缩小，但是会增加和延长建筑成本和建筑工期。在使用抗浮锚杆措施时，不使用螺纹钢对锚杆体系不进行预应力的施加，而是要通过一定的构造措施，将抗浮锚杆直接浇筑到混凝土底板或梁内。使用该种方式进行操作，需要重点关注钢筋与混凝土底板的连接问题，以防止接连处渗水，对地下建筑结构的稳定性产生影响。因此可以先进行抗浮锚杆的施工，再对地下结构物的基础板进行制作。或者也可以先制作地下结构物基础板，但是在结构物上预留出抗浮锚杆的孔洞，以便后续施工，如图2 所示。

图2 抗浮桩构造

2.3 压重法

压重法，主要是对地下结构的顶板，底板以及延伸底板进行压载或者将底板厚度进行增加，即通过对外部或建筑结构本身的荷载进行增加以实现与水浮力的平衡。首先当地下水的浮力与地下建筑结构的自重之间差距较小时，需要进行平衡的水浮力有限，在各方面条件允许的情况下，做好的抗浮措施便是在顶板或底板处进行增加压重，与其他方式相比，不仅操作简单方便，同时成本也较低，因此是最佳的选择方式。但是一旦地下水的浮力明显大于地下建筑结构自重时，则需要将较厚的覆土压在顶板之上，底板需要延伸的程度较长，底板的较厚程度也要随之增加。采用加重顶板负荷结构，对地下建筑结构的其他受力构件的要求也会随之提升，整个建筑工程的成本呈现上涨趋势，同时建筑物的抗震性能得不到有效的保证[3]；如果采用延伸底板的方式，将水浮力进行有效的调和，会增加基坑土方的开发量，对建筑物周围的建筑也会产生一定的影响；如果采用加厚底板，会延长和增加建筑工期和建筑成本，同时也为后期养护工作带来一定的困难。

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结构底部的水压力，其主要方式在建筑结构的基底和四周进行降水盲沟的修建。这样在地下建筑结构开始使用之后，降水盲沟能够将地下水引入到集水井中，使用水泵进行排走。使用该种方式能够保证地下水位线始终不超过建筑物的预警线，进而更加有效地保证地下建筑结构不会出现上浮的情况[4]。该种方式优点在于实施性较强，施工操作方便，其缺点在于一旦地下建筑结构较大时，盲沟的数量也会随之增加，埋置深度随着增加，这样在日常管理的和使用的过程中，会对其工作增添许多困难。同时该种方式主要适合在透水率较低的土层中进行使用，一旦建筑地土层渗透率较高，则会使得建筑物周围的区域出现沉陷的情况。

3 结语

在建筑工程建设工作中，要加强对抗浮设计工作的重视程度。现阶段的各种抗浮措施都是优缺点并存的，难以寻找到较为完善的解决方式，这便要求在设计的过程中，设计人员能够对影响建筑结构抗浮的因素进行充分的考虑，进而保证设计方案的科学性与合理性，保证整个建筑结构的稳定性，对建筑公司和社会都具有积极意义。