淺析地下結構的抗浮設計

張月開

(貴陽建筑勘察設計有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 抗浮水位

抗浮設計最重要的兩個關鍵參數就是①抗浮水位，②安全系數Kw。

關于抗浮水位，大到國家規范，小到全國各省市的地方標注的取值都不盡相同，南方和北方，東部沿海和西部地區都有自己相應的規定。如北京地區規定：對防水要求嚴格的建筑物，設防水位可按歷年最高水位；對防水要求不嚴格的建筑物，其設防水位可參照3～5年內最高水位及勘察時實測的靜止水位確定。廣州地區規定：取建筑物設計使用期限內(包括施工期)可能產生的最高水位，若勘察報告未提供地下水最高水位，則可取建筑物室外標高。貴州地區規定：根據勘察期間地下水位，并通過收集場地的動態資料，給定年最高水位、歷史最高水位及其動態變化規律確定。

2 安全系數

安全系數，目前常用的Kw=1.05。個人認為此參數不能取恒定值，對于靜水水位本來就高的，此參數應取值1.2～1.3，若某工程設計有抗浮錨桿，安全系數取的1.05，一旦因為施工原因或是地下水位比設計的要高，可能導致某顆錨桿失效，荷載會傳遞給周圍的個體上，進而形成多米諾骨效應，導致連鎖破壞，所以要保證足夠的安全系數，在不能保證每個構件都能達到極限受拉承載力的前提下提高安全系數。反之，對于靜止水位本來就遠低于底板標高，或是產生底板浮力的可能性很小的時候，此參數還可比1.05更低，畢竟建筑物中還有一定的有利活荷載設計沒有考慮在內。

3 幾個工程抗浮設計案例

本人在2013年設計的《中國貴陽·烈變國際廣場項目》和《威寧·濱城花園項目》同時出現了底板開裂的情況。兩個項目均是2013年設計，2014年地下結構已完工，兩個項目有相似的情況：①地勘報告顯示，場地地下水很深，可不考慮抗浮設計，②均為獨立基礎，持力層為巖石，底板直接落在巖石上，故底板設計時僅按0.15%構造配筋，③兩個項目全埋地下室均為3層，背面靠山，前側沿路。但在2015年夏天暴雨過后，底板，柱根不約而同的開裂了，就通知各參建單位到現場查看，請專家來查明原因。地勘報告上顯示不考慮抗浮設計也是根據相關規定確定的，最終得出的結論是由于山上大量的水滲漏在底下，而建筑物又切斷了原有的水流通道，地下水沒有及時排走導致水壓力把底板頂開裂。而解決的辦法是在底板適當的位置增設集水井(不設底板，與地下聯通)，讓水從集水井里集中抽走。兩個項目這樣使用至今再也沒有出現類似的問題。針對這些事情我們也進行了總結和分析，類似這樣的工程，地勘不提抗浮水位或是地勘顯示不考慮抗浮水位，按照幾米的水浮力考慮比較安全。如果不將底板下的水釋放掉，那么我們設計考慮2m或5m都無濟于事，因為地下3層都足足有12m之多，設計不可能按12m考慮抗浮設計，這樣帶來的代價建設單位難以承受。在我們后來的設計中，類似的情況我們就采用在地下室周圈設置排水盲溝，阻止地上的水滲入地下室底板以下產生水壓力，同時在底板下鋪設300～500厚碎石墊層，用于濾水，并在適當的位置設置集水井，或在側墻上設置泄水口，以防止底板開裂甚至整體上浮的出現。本人在2014年還設計了《花溪·萬宜酒店綜合體》項目，該工程臨近河流，根據地勘提的抗浮水位為5.97m，設計按6m抗浮水頭考慮，該工程中庭設有采光井，中庭部分整體抗浮不足，局部采用抗浮錨桿，安全系數Kw取值為1.2，同時在建筑周圍設置3個深井，用于監測地下水位高度變化，防止水位高于設防水位，當水位高于設計抗浮水位時，就通過這3個深井向外抽水，降低水位，平時加防抽水用于其他生活用水，大量的節約了生活用水的使用費用。本工程2016年正式投入使用，使用至今未出現抗浮問題。

本文作者水平有限，旨在拋轉引玉，如有不足之處還請斧正。

4 結 語

(1)水浮力和地震一樣，屬于概率論，各地區有各地區的地質情況，要根據具體情況分析，不可一味的盲目加大，造成經濟浪費，且達不到預期效果。

(2)靜止地下水位本來就高的，應適當放大安全系數，增加安全儲備，防止形成多米諾骨效應而導致結構整體失穩破壞。

(3)合理選擇抗浮設計方式，設置多道防線，抗排結合，合理運用，能達到事半功倍的效果。