汾河沿岸地下車庫抗浮設計

王春燕

(太原普可佳工程設計有限公司，山西 太原 030002)

1 概況

本項目是位于太原地區汾河西岸的某小區，距離汾河1 km左右，項目包括33 層住宅及主樓間地下車庫局部有地上2 層商鋪;地下水主要由汾河及大氣降水補充;勘查期間(枯水期)靜止水位埋深-0.8 m～3.5 m 水位變幅1 m。地下車庫剖面圖如圖1所示。基底以下土質情況:①層粉質粘土，層厚約5.8 m，可塑～軟塑，中等壓縮性;②層粉土，層厚約6.46 m，稍密～中密，中等壓縮性;③層中細砂，層厚約6.46 m，稍密～中密;④層中細砂，層厚約7.15 m，中密～密實。

圖1 地下車庫剖面圖

基底各土層均有透水性。

2 抗浮概念及幾個問題的討論

1)抗浮設計水位:根據該場地勘察報告并結合現場實際情況，該場地地下水抗浮設計水位取至天然地面。2)抗浮設計的穩定性驗算包括兩部分:整體穩定性驗算和局部穩定性驗算。a.整體穩定性驗算:即規范公式所規定的計算。地下車庫作為一個整體，當其自重及其上恒載值總和大于建筑物所受浮力的1.05 倍時，該建筑滿足其整體穩定性驗算;b.局部穩定性驗算:即底板及外墻的配筋計算。在浮力的作用下，地下室的受力會發生很大變化。當結構跨度較大時，有時甚至會成為懸臂結構，因此，局部的抗浮設計不容忽略。3)當基底為不透水層的地基且深基坑支護采取了有效止水措施時，建筑與周圍的水分離，此時可忽略水的浮力。但現實中此種情況較少，該工程也不考慮此種情況。4)該工程只有一層地下室，建筑面積較大，導致地下室在水浮力的作用下無法用自身的重量來平衡，如不采取抗浮措施，將導致地下室整體上浮或局部產生破壞。

3 工程實例

由工程剖面圖及GB 50007—2011 建筑地基基礎設計規范5.4.3 條:

整體抗浮計算:

抗浮設計水頭高度:7.25 m。底板厚0.5 m，上做0.1 m 厚建筑面層。

頂板為0.25 m 厚鋼筋混凝土樓板，上覆1.3 m 厚素土。

單位面積水浮力作用值Nwk:

單位面積抗力Gk(建筑物自重及壓重之和):

62.4 ＜76.125 即Gk＜1.05Nwk。

由此可知，整體抗浮穩定性不滿足設計要求，需采取措施。

局部抗浮計算:

抗浮設計水頭高度:7.25 m。

底板厚0.5 m，上做0.5 m 厚鋼渣混凝土，0.1 m 厚建筑面層。

單位面積水浮力作用值Nwk:

單位面積抗力Gk:

由此可知，局部抗浮不滿足設計要求，需計算配筋。

4 解決方案

當整體抗浮穩定性不滿足設計要求時，有以下幾種解決方案:

圖2 壓重改造示意圖

1)抗浮樁:該方法主要利用抗浮樁側面與土體的摩擦來抵消水對建筑物產生的浮力。樁體承受拉力，樁體受力大小隨著地下水位的變化而變化。但因其造價較高及施工周期較長，本工程不予考慮。2)排水法:此方法是抗浮設計的另一思路，不采取常規的硬抗道理，而是采用放的方法來達到抗浮目的。具體的做法是采用在建筑物周圍設置降水井，需長期排水并觀測水位，在施工以及具體操作中均有難度，本工程排除此方案。3)壓重法:這種方法簡單有效，主要通過增加自身的重量來抵御水浮力。自重的增加包括增加頂板及底板厚度，增大配筋量，在頂板及底板堆設覆土或低標號混凝土等等，從而達到抗浮的最終目的。經對比工程造價及施工周期，該方法適用于本工程。根據實際情況增加壓重覆土厚度，增加壓重最有效的方法是在不增加底板埋深的基礎上頂板覆土，但覆土厚度無限制增加會引起頂板配筋量加大。綜合考慮，采用底板壓重，將原設計下柱墩改為上柱墩，其上覆500 mm 厚鋼渣混凝土，見圖2。Gk(建筑物自重及壓重之和):Gk=62.4 +30×0.5=77.4 kN/m2。Gk＞1.05Nwk。整體抗浮滿足要求。局部抗浮計算由計算機程序完成，最終底板配筋面積采用每平方米1 005 m2，滿足局部抗浮要求。

5 結語

本文引用工程實例，綜合分析對比各種抗浮措施，最終選用底板壓重這種較為經濟合理的方法，解決了汾河沿岸抗浮水位較高時純地下車庫整體抗浮穩定性問題。

伴隨著國民經濟快速發展，城市用地日趨緊張，合理利用地下空間已成為一種趨勢。在針對地下建筑的抗浮設計時，應針對各個地區及各個工程不同情況進行分析對比，最終達到安全經濟合理的設計目標。

［1］GB 50009—2012，建筑結構荷載規范［S］.

［2］GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范［S］.

［3］徐 建.建筑結構設計常見及疑難問題解析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.