抗浮设计

地下抗浮设计

抗浮设计时应注意不同阶段有不同的要求

（一）对施工阶段

需要考虑，在地下结构主体已完成、但基坑尚未回填完成或回填材料的隔水性较差时，结构主体外围因降雨或其他原因被水淹没，抗浮力仅有地下结构物自重，而浮力则是整个构筑物排空的水体，该种情况非常危险，极易产生地下结构物上浮、偏斜等情况，在工程实际中，这种情况经常容易出现，尤其在南方的梅雨季节或夏季等降水较集中的季节。与此类似的情况还有，建筑物基底位于含水层，且水头有一定的高度，在施工阶段由于施工需要在降水作业，而地下部分主体完成后，自重与地下水的浮力尚不能完全抵消时，先撤除了降水措施，导致地下建构筑物的上浮或偏斜。

该阶段抗浮设计水位的选择与施工情况密切相关，设计计算考虑的情况应在说明中明确，同时应对施工措施及施工限制条件明确作出要求，避免设计考虑的抗浮设计水位与实际施工中出现的地下水位出现较大的出入。对于大部分地上有建筑，竣工完成后自重能抵消浮力的建构筑物，尤其应注意施工阶段的抗浮设计。由于该种情况容易被设计人员所忽视或未曾考虑到，因此在实际的工程中该种情况发生的较频繁。

（二）在正常运行阶段

该种情况一般在设计时考虑的比较充分，受力也比较明确，设计计算考虑的关键是抗浮设计水位的选定，只要选定的抗浮设计水位没有问题，应该就存在什么问题。

（三）、在设备检修阶段

在某些市政工程中，例如雨污水提升泵房、污水处理厂中的埋地的水池等，由于在运行了一段时间后，需要对内部的设备检修，期间将排除地下构筑物中的水体，造成建构筑物自重短期内急剧变小，容易造成抗浮力不足，也容易产生上浮。

按照了理论来说就是自重大于浮力就可以了。但是这里应该特别注意两点：

第一、自重如何取值，我们使用pmcad的导荷可能有些问题，那就是我们输入的荷载是用来计算构件受力的，一般输入的数值比较保守，这里计算抗浮自重荷载变成了有利荷载了，应该输的尽量符合实际。

第二、对于水压力的计算一定要注意地勘提供的地下水位要看清楚，一定要使用抗浮水位。另外在这个基础上适当增大，因为建筑物周围由于施工后回填，可能导致排水情况发生变化。

地下结构抗浮

当地下结构物的自身重量(如顶板有覆土，也包括在内)不能抵抗地下水浮力时，地下结构物则产生上浮，导致结构变形损坏，由此需进行抗浮设计。

工程抗浮设计包括整体抗浮验算和局部抗浮验算。通过整体抗浮验算虽然可以保证地下结构物不会整体上浮，但不一定能保证结构物底板不开裂等变形现象。

因此，还应对结构物底板进行局部抗浮验算。地下结构物抗浮(或防浮)方法很多， 其类型有，增加自重法(包括顶板压载、基板加载及边墙加载)、下拉法(抗拔桩和锚杆)、排水减压法以及利用土层与地下结构之间的摩擦力、利用废弃的临时挡土设施和延伸基板法等。而工程中常用的抗浮措施是 如临时性抗浮(主要指施工期间)主要采用隔水、降水和排水等措施，永久性(指建筑物使用期间)主要采用抗拔桩下拉法和锚杆(索)下拉法。各种抗浮方案各有利弊和优劣。其选择的原则是：安全可靠、经济合理、技术先进和方便施工,还应根据工程特点、地质情况、场地条件和环境等因素(如基坑的支护形式、基坑深度、基坑底的土

层条件等) 综合考虑 因地制宜。选择一个最佳有效的抗浮方案。

1、增加自重法方案

增加自重法包括顶板压载、基板加载及边墙加载等方法增加地下结构物自身重量(即恒载) 使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的浮力 确保结构物不上浮。这种方法的优点是施工及设计较简单 缺点是 当结构物需要抵抗浮力较大时 由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量 故费用增加较多。

顶部压载措施

顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其它压载材料(见图 3.2所示) 使自身重量(即恒载)增加以抵抗地下水的上浮力 但增加的混凝土却占去原有覆土的位置 所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差而已。因为混凝土与覆土重量的差距不大 所以此法的效益不大 并且使地下结构与地表的距离拉近 由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮 否则 其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价 对规模较大埋深较深的地下结构物的抗浮 不宜采用此法作抗浮措施

基板加载措施

基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚(见图3-3所示) 使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力 但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力 所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量的差距远比混凝土与覆土的重量差距大 所以每增加单位体积的基底板混凝土 其抗浮效益比顶板压载法要大 但会提高工程造价。

若采用基板加载抗浮措施 不仅在地下室底需浇筑大量的压载混凝土 在材料上造成极大的浪费 厚板给施工也带来非常困难和不便。因压载加深基坑的深度 造成大面积深基坑的开挖 给施工用地及基坑土坡稳定等方面也带来不少的麻烦和困难。此法一般用于埋深较浅 不需要增加太厚混凝士的地下结构物的抗浮 否则 会大大增加工程量、增加工程造价和增加工期 对规模较大埋深较深的地下结构物的抗浮 不宜采用此法作抗浮措施

边墙加载措施

边墙加载措施是将地下结构物边墙的混凝土加厚。这种作法虽然增加了水的上浮力 但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力 并且不需要加深基坑开挖 但开挖的范围却因此增宽 在地价昂贵的地区 经济效益也将因此折减 并且土方开挖量也将增加 造价、工期也将增加。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵的地区的规模较小地下结构物的抗浮 否则 不宜采用。

利用土层与地下结构之间的摩擦力

土壤与地下结构物间有个摩擦力 这种力量也可以抵抗地下结构物的上浮。该力的大小依土壤的侧压力及各土层的摩擦情况而定。但是这种侧压力的大小很难准确确定 所以它的可靠度不高 如需采用 其设计的安全系数应当提高 并且要在地下结构物有相当的位移后 才能真正地起动这种摩擦力。若地下水位不时变动则这种位移也会变动 这种位移的数量及其随水位变3.3利用土层与地下结构之间的摩擦力土壤与地下结构物间有个摩擦力 这种力量也可以抵抗地下结构物的上浮(见图3—5所示)。该力的大小依土壤的侧压力及各土层的摩擦情况而定。但是这种侧压力的大小很难准确确定 所以它的可靠度不高 如需采用 其设计的安全系数应当提高 并且要在地下结构物有相当的位移后 才能真正地起动这