利用支護結構抗浮的工程應用實例

陳 偉，俞 曉

（武漢科技大學城市建設學院，武漢 430070）

近年來隨著地下空間的不斷開發，地下結構的抗浮已成為一個經常面臨的問題。地下結構抗浮措施主要有：自重法、抗拔樁下拉法、延伸基板法、利用支護結構抗浮法等。其中自重法、抗拔樁下拉法是常用的抗浮措施；利用支護結構抗浮法設計新穎，耗費低廉，并能在很大程度上利用支護結構來彌補地下結構抗浮能力的不足。因此，如何選擇合適的抗浮方案以取得較好的經濟效益及社會效益，應該得到工程技術人員的進一步重視。

1 工程常用的三種抗浮措施

《建筑地基基礎設計規范》（GB 5007—2011）規定，抗浮穩定性不滿足設計要求時，可采取增加壓重或設置抗浮構件等措施［1］。自重法設計簡單，實際工程中造價往往過高。抗拔樁下拉法是利用樁體自重和樁側摩阻力來提供抗拔能力的一種抗浮措施［2］，可靠性較高。抗拔樁下拉法一般采用灌注樁作抗拔樁，該抗浮措施受到造價及施工條件的限制，且當上覆土層較厚時，其效率較低。利用支護結構抗浮法可靠性較高，且鏈接鍵的安置費用較低，降低了工程造價，但當地下結構與支護結構間距較大時，鏈接鍵的安裝難度也相應的增加，局部穩定性仍然需要設置其他構件以保證［3］。

2 實 例

2.1 工程概況

荊州某地下工程總建筑面積為34 335.7m2，全長為982.9m，±0.000m以上無上部結構。該工程平面布置如圖1所示。頂板上覆土層厚度為1.3～1.5m。支護樁采用鉆孔灌注樁，樁徑900mm，樁中心距為1 400mm。原設計在下沉式廣場區域采用抗拔樁抗浮法作為主要的抗浮措施。抗拔樁采用帶擴大頭的鋼筋混凝土灌注樁，樁身直徑為800mm，擴大頭直徑為1 600mm，樁長至少15m，共807根。

2.2 抗浮方案的優化

以灌注樁作為抗拔樁也存在一定的缺點：由于灌注樁與柱子連接，使抗浮樁的間距太大，需要很厚的底板才能抵抗浮力產生彎距和剪力，因而除樁自身造價高外底板造價也較高［4］。故在原有設計的基礎上，將主要抗浮措施改為利用支護樁抗浮法。

為了配合鏈接鍵的設置，支護樁樁頂設置鋼筋混凝土冠梁，截面尺寸修改為1 200mm×600mm。支護樁與主體結構外墻中心線的距離由原設計的1 500mm改為800mm；基板延伸長度由原設計的1 500mm改為無延伸。在保證下沉式廣場區域抗浮穩定性的情況下，將原設計的帶有擴大頭的鋼筋混凝土灌注樁改為預應力管樁。經設計上的反復考究，工程竣工后的實時監測驗證了利用支護結構抗浮的方案是安全的、可行的。原有設計與優化后對比如圖2所示。

2.3 經濟分析

自重法的造價主要由相關配重材料的費用來控制，抗拔樁下拉法由抗拔樁的費用及機械費用組成，兩者的工程造價往往過高。利用支護結構抗浮則造價低廉，其造價主要包括鏈接鍵、樁頂冠梁新增混凝土的費用及支護結構抗拔承載力實驗所需要的費用。

該方案與原有設計相比，利用支護結構抗浮減少了底板混凝土墊層的厚度和基坑開挖土方量；提高了基坑開挖時的降水水頭；沉入式廣場原有設計的帶有擴大頭的鋼筋混凝土灌注樁樁型改為靜壓預應力管樁或不帶擴大頭的鋼筋混凝土灌注樁，解決了抗拔樁的施工困難問題。

3 結 論

利用支護結構抗浮仍然存在一些問題：鏈接的形式及工作效率，局部沉降的保證等，這將為今后的設計工作者提供明確的研究方向，以進一步完善該抗浮措施的理論及實踐效用。

地下結構抗浮是結構設計過程中非常重要的一部分，合理的設計能實現結構安全度與經濟指標的協調統一。利用支護結構抗浮對支護結構進行了二次利用，保證了實現節約型工程建設的初衷，降低了工程造價，節約了社會資源。可以預言，在今后的抗浮措施中，利用支護結構抗浮將具有更加廣泛的發展前景。

［1］ GB5007—2011，建筑地基基礎設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［2］ 郜東明，譚躍虎，馬偉江.地下結構的抗浮分析［J］.巖土工程界，2006（7）：60－62.

［3］ 金 明，姚 剛.懸臂支護樁兼抗拔樁技術研究及應用［J］.施工技術，2008（1）：11－14.

［4］ 曾國機，王賢能，胡岱文.抗浮技術措施應用現狀分析［J］.地下空間，2004（3）：105－109.

［5］ 祁桂明.基坑圍護兼作抗浮結構的施工體會［J］.建筑地基.2005（3）：14－15.

［6］ 鄭剛要，張書江.地下工程的抗浮優化設計［J］.科技訊息，2008（4）：36－38.

［7］ Robert D Holtz，William D Kovacs.An Introduction to Geotechnical Engineering［D］.New Jersey：Prentice－Hall，Inc Englewood Cliffs，1981.