基于功能需求的房屋建筑地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)

張顯濤

（邢臺(tái)市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 邢臺(tái) 054000）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市地面空間的使用范圍不斷擴(kuò)大，地下停車(chē)場(chǎng)也越來(lái)越大，在一些地下水位在高海拔地區(qū)，由于地下水浮力大，如果不考慮地下水浮力的影響，經(jīng)常會(huì)造成地下室地板損壞，整個(gè)地下室出現(xiàn)浮置問(wèn)題，地下水位高水浮力考慮不夠，地下室無(wú)抗浮措施及損壞，地下室出現(xiàn)滲水。因此必須對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證地下室結(jié)構(gòu)的安全，應(yīng)充分重視地下室結(jié)構(gòu)的抗浮。

1 房屋建筑地下式結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)的概念和重要性

隨著人民生活水平的提高和土地價(jià)格的不斷上漲，需要建設(shè)更多的地下車(chē)庫(kù)和人民防空地下室來(lái)解決停車(chē)和人防問(wèn)題，地下空間的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視，對(duì)地下空間的要求也越來(lái)越高，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題也越來(lái)越多，為保證地下室的施工及以后地下室的使用不致因抗浮設(shè)計(jì)而引起結(jié)構(gòu)浮起或開(kāi)裂，特別是考慮到地下水大面積浮力的平衡，在地下大面積開(kāi)挖空間是困難的，在高層建筑中，許多建筑設(shè)計(jì)采用整體裙房或純地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地下室埋得越來(lái)越深。因?yàn)榇髽窍旅娴姆块g位置比較特殊特殊情況下，受施工季節(jié)影響，存在潛在的水風(fēng)險(xiǎn)，因此建筑物的地下室應(yīng)增加抗浮設(shè)計(jì)。

設(shè)置抗拔樁，增加地坪重量，強(qiáng)度大防滲、抗浮設(shè)計(jì)，加上大寬扁梁的應(yīng)用率，不會(huì)影響其他結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，最大限度地提高了基坑底部的高程，從而達(dá)到了抗浮功能，應(yīng)注意，梁板筏或平板閥板應(yīng)被用作地下室在高層建筑上的基礎(chǔ)背板。

2 房屋建筑地下式結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)的水位設(shè)計(jì)

《建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“當(dāng)建筑物地下室或地下結(jié)構(gòu)存在漂浮問(wèn)題時(shí)，應(yīng)檢查浮起阻力。”文章指出：抗浮設(shè)計(jì)水位是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，影響因素很多，不僅與氣候、水文地質(zhì)等自然因素有關(guān)，而且還涉及地下水開(kāi)采、上下游等復(fù)雜因素。河道配水、跨流域調(diào)水及大量地下工程建設(shè)。對(duì)于條件復(fù)雜的重要工程，有時(shí)很難預(yù)測(cè)勘察期間建筑物可能發(fā)生的變化和峰值水位。因此，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021，對(duì)于條件復(fù)雜的重要工程，有必要論證使用過(guò)程中的水位，并提出抗浮專(zhuān)項(xiàng)。

3 房屋建筑地下式結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)的方案

3.1 增加自重法

頂荷載是指加厚混凝土或增加地下結(jié)構(gòu)的頂部。增加額外的道床材料，增加地下結(jié)構(gòu)本身的重量，以對(duì)抗地面水的浮力。但原有覆蓋土的位置將被增加的混凝土所占據(jù)，因此覆蓋層土壤和混凝土之間的重量差是增加的重量。但一般來(lái)說(shuō)，土壤與混凝土的重量差別不大，所以這種方法的不好，并將地表與地下構(gòu)筑物的距離拉近，使地下構(gòu)筑物漂浮覆蓋層厚度減小，由此可見(jiàn)，頂壓載措施適用于有壓載帶的頂部，抗浮地下結(jié)構(gòu)，不加太多荷載，埋深較淺，而且很大對(duì)于深埋深的地下結(jié)構(gòu)物，由于其頂部的原因，不宜采用頂碴測(cè)量，壓載條件會(huì)增加結(jié)構(gòu)的成本。另外，采用頂碴措施防浮時(shí)，應(yīng)避免雨季施工。

基底的加載方法是加厚地下結(jié)構(gòu)底板的混凝土，以增加其自身重量，它抵抗地下水的浮力，但增加了水和混凝土的浮力，增加的重量是混凝土和水的重量差，因?yàn)榛炷梁退闹亓坎钸h(yuǎn)大于攪拌凝結(jié)土的重量，與覆土的重量相差較大，因此底板混凝土的抗浮效果隨單位體積的增大而增大，其效益大于屋頂壓載法，但會(huì)提高工程造價(jià)。地下室底板需澆筑大量道砟混凝土，造成大量材料浪費(fèi)。工作也帶來(lái)很大的困難和不便，道碴增加地下室地板的厚度，導(dǎo)致地下室房間間隙變小，給以后使用帶來(lái)不便。這個(gè)計(jì)劃花費(fèi)了大量的金錢(qián)和勞力，一般用于地下結(jié)構(gòu)抗浮，埋深較淺，不需加太厚混凝土。

邊墻荷載措施是加厚地下結(jié)構(gòu)邊墻混凝土，盡管這種做法增加水的浮力，但也擴(kuò)大了地下結(jié)構(gòu)上方覆土的范圍，盡管如此還可以獲得更大的抗浮性，不需要加深基坑開(kāi)挖，但開(kāi)挖范圍增大，在土地價(jià)格昂貴的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)降低，本法一般適用于非現(xiàn)場(chǎng)在土地價(jià)格有限且便宜的地區(qū)，防止小型地下結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)。

3.2 設(shè)置抗浮樁

目前，這是工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的解決方案，但是分析表明，由于地下洞室的防浮保護(hù)，該方法也有一定的局限性，水位以擬建場(chǎng)地最高水位和近幾年水位變化為依據(jù)。提出，即使經(jīng)過(guò)重新評(píng)估后的抗浮設(shè)置防水，也要很明顯，這種方法決定了地下水位在正常情況下很難實(shí)現(xiàn)，加上設(shè)計(jì)計(jì)算不準(zhǔn)確也使得抗浮樁具有一定的安全儲(chǔ)備能力，因此，“抗浮樁”一直在實(shí)踐中應(yīng)用。“壓樁”的作用，這種“反作用”會(huì)阻礙地下室的抗浮要求。合理的沉降，這種變化會(huì)使大型底盤(pán)在主體結(jié)構(gòu)的地下室之間的水槽差異更大，這正是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要做的。在安裝抗浮樁時(shí)，應(yīng)考慮基礎(chǔ)底板的內(nèi)力和加固，地下水壓也會(huì)增加底板上的負(fù)荷。因此，對(duì)于抗浮樁應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

地下環(huán)境不穩(wěn)定，地下室抗浮設(shè)計(jì)存在諸多不確定因素。場(chǎng)地條件、周?chē)h(huán)境及土層條件必須認(rèn)真分析，抗浮設(shè)計(jì)水位價(jià)值和反浮動(dòng)的計(jì)算必須準(zhǔn)確，有許多反浮動(dòng)的方法可供選擇，但它們必須以每個(gè)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的目標(biāo)。