地下室结构抗浮技术措施

浅论地下室结构抗浮技术措施

[摘要]本文结合多年的工作实践，对影响地下室抗浮因素进行分析，结合工程实践提出解决抗浮技术措施，以解决地下结构物的抗浮问题。

[关键词]地下室；抗浮；预防技术

中图分类号：b832.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0125-01

1 影响地下室结构上浮因素

1.1 抗浮水位的影响与选取

建筑设防水位的确定对建筑物的安全和投资有着重要的影响。对于水头差，黄志仑《关于地下建筑物的地下水扬力问题分析》中认为水头差为地下水位与基础底面的差值。如高层楼房：假设其基础底面位于潜水层下h 处，由于水头差的存在，必然会有渗透，经过若干年，渗流将达到稳定。假定原地面水位不变，若干年后的水头差应小于h，基础底面所受浮力就要减小。而对于临时性构筑物如基坑工程，一般基坑开挖时采用支挡和隔水措施，基坑内外因水头差而形成渗流，水头差就更难确定。在地面下数十米的深度内，存在多层地下水，其水头高差选择更要仔细研究，要确保安全情况下的经济合理。

1.2 地下室上部结构荷载取值

对于于上部结构重力g，应结合具体情况考虑：当地下室面积与上部主体结构面积相等时，可比较地下室水浮力与建筑总荷重的关

系，判断是否可能发生上浮。但当上部主体建筑有裙房时，采用地下室总荷重只能计算到裙房的楼层；当地下室面积大于上部主体建筑±0.00层面积，或按裙房楼层比较浮力与建筑物总荷重，浮力大于建筑物总荷重时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态，特别是边柱、角柱和上部没有压重的单元；对于地下室层数较多而地上层数不多之建筑物，应慎重验算地下水之浮力作用，在验算建筑物抗浮能力时，应不考虑活载。

1.3 地下室刚度

地下室结构物在水浮力作用下是否产生不均匀上浮，板底荷载的实际分布和地下室整体刚度大小（即地下室整体变形协调能力大小）有很大影响。

对于高层建筑下的地下室结构，传统设计方法将底板上的高层主楼、低层裙房和纯地下车库分别与地下水浮力进行比较计算，而实际上诸多设计人员仅用建筑物基底的平均荷载（基底平均反力）与浮力比较来决定考虑结构上浮问题。对于无上部结构地下室底板在水浮力作用下的内力计算，对筏板基础，如地基较均匀，基础底板刚度大，一般采用倒置的倒楼盖计算；如基础底板刚度较小，常按弹性地基梁计算，水浮力的影响较大。基础在上部荷载作用下，产生盆形沉降的情况下，基底应力产生重分布。边柱有较大的超荷载，而内柱有不同程度的卸载，即出现“架桥”作用。

2 地下室抗浮的常用措施

2.1 配重抗浮

小型水池一般不需要配重抗浮，因其池壁相距较近，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，抗浮安全系数很容易满足规范要求。

配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级混凝土压重；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。

2.2 锚固抗浮

锚固抗浮可分为锚杆和抗拔桩抗浮两类。

锚杆抗浮：锚杆是在底板和板下土层之间的拉杆，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，锚杆技术也得到发展应用。锚杆抗浮要注意：一是当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状态，当构筑物满水时，锚杆又处于受压状态，锚杆有可能受到反复拉压的作用；二是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；三是当地下水有侵蚀性对锚杆的耐久性要求提高，这将在一定程度上限制其适用性。本文工程实例将重点介绍锚杆抗浮的施工。

2.3 降水抗浮

其具体做法是在构筑物底板下设反滤层，在周围可设降水井，降水井和反滤层间用盲沟相连，使水的浮力可以自由释放，从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计，当土的颗粒较细时，应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层，

引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低。但其可靠性差，如反滤层被堵塞，则水位很难降至底板以下。

该方法可通过延长后浇带的封闭时间，使水的压力从底板扩散到地下室内配合使用。在后浇带封闭达到设计强度按设计要求及时顶板回土复压，使地下室抗浮系数大于1.05。但该方法在施工过程要重点观测沉降变化，如有超出要求应立即采取措施。

3 工程实例

3.1 工程概况

某酒店，建筑面积5.8万m2，地下两层，地上十一层，框架结构。单层地下室面积9800 m2，其中约3000 m2为没有上部塔楼的纯地下室，无覆土。地质报告提供的地下水位为-1.500m。地下二层底板板面标高-9.65m，底板厚300mm，采用φ500phc静压管桩桩基础。该工程于2009年底主体施工完毕，进入装修阶段，没有进行上浮稳定验算即停止降水。2010年2月进入雨季后，发现纯地下室部分上浮，最大上浮量达到195mm。

后经多方讨论计算决定采用预应力锚杆抗浮措施进行加固，但目前，土中抗浮锚杆的设计、施工和检测尚无明确的规范标准，主要参考《土层锚杆设计与施工规范》cecs22∶90，因此施工的过程检测及控制将成为重点。

3.2 锚杆的设计与试验

锚杆设计抗浮力经计算，工程单位面积上水浮力标准值为

42kn/m2，覆土、顶底板和墙柱等结构自重标准值为33kn/m2，结构

自重抗浮力分项系数取0.9，则单位面积上设计抗浮力标准值为12.3kn/m2。考虑抗浮锚杆间距为3.0m，梅花形布置，则单根锚杆的抗浮力设计值为111kn。

取三根锚杆发生破坏前的荷载作为极限荷载，其平均值240kn作为抗拔锚杆的极限承载力，抗拔承载力设计值取为120kn大于

111kn。

3.3 施工工艺

测量定位→锚索编号→成孔→洗孔、下锚索→注浆→张拉、锁定→质量检验。

3.4 施工技术分析

成孔的水平方向偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1%，钻具直径为φ168mm；钻孔深度应超出设计深度不少于0.5m。

为了保证孔内泥浆较彻底洗净，在清水洗孔后应采用高压空气洗孔。高压气管应伸至孔底，气管底端封死，底部500mm范围内布置4～5排出气孔，底部气管的直径应在φ10mm以上。洗孔时，应从孔底洗起，慢慢来回转动出气管，并缓慢拔出气管，气管拔出的同时应通过注浆管从孔底注入水泥浆，水泥浆的水灰比为1.5：1，比重为1.3～1.4之间。气管的拔出速度应控制在1m/min之内，每根锚索洗孔时间不小于10min。

4 结束语

地下建筑物的抗浮设计关系到结构使用年限内的安全问题，应根据工程地质资料、施工条件、地下情况进行周密计算、精心施工，