隔水層在地下室抗浮設計中的應用分析

馬樂群

【摘要】隨著城市建設用地相對緊張，地下室抗浮在建筑工程中越來越常見，為了滿足需要，地下車庫、地下室的開發和利用越來越多。地下室等地下建筑不得不面臨的問題就是地下結構物的防水與抗浮問題，地下室防水一旦失敗很難補救，還將會影響建筑物的正常使用，甚至影響建筑物整體結構安全。因此，開展地下室防水研究，對保證建筑物整體結構安全，延長使用壽命具有重要意義。

【關鍵詞】地下室；抗浮設計；隔水層；

1、項目概況

1.1項目說明

某工程位于武漢市洪山區花山鎮嚴西湖邊，地貌為丘陵湖泊區。二期由觀瀾區和依云區組成。觀瀾區一層地下車庫，主要功能為地下車庫和設備用房，面積21596.44㎡。依云區：一層地下車庫，面積62878.56㎡。

1.2場地工程地質及水文地質情況

（1）場地工程地質情況

層號及名稱 層面

埋深

（m） 層厚

（m） 顏色 狀態及

密度 壓縮性 包含物及其它特征

（1）素填土 0 0.1～1.2 雜色 松散 主要由粘性土混植物根系和少量建筑垃圾和生活垃圾組成，土質不均，結構松散。堆積年限不足3年，硬質物含量低于10%。

（2）粉質粘土 0.2～6.0 0.6～5.6 褐黃～

黃褐色 可塑 中 含氧化鐵，云母片，干強度一般，韌性一般。

（3-1）粉質粘土 0.4～9.1 0.7～6.4 褐黃～

黃褐～紅褐色 可～硬塑 中 含氧化鐵、鐵錳質結核及少量條帶狀高嶺土。

（3-2）粘土 0.1～10.5 1.3～22.0 黃褐～褐黃～

紅褐色 硬塑～堅硬 中～低 含氧化鐵，鐵錳質結核，局部富集大量團塊狀灰白色或灰黃色高嶺土，局部偶夾碎石。

（2）地下水類型及地下水位情況

勘察期間部分鉆孔中見有地下水。本場地地下水主要為賦存于（1）素填土層中的上層滯水，水量有限，其水位、水量隨季節變化，主要受大氣降水、生活排放水滲透補給，勘察期間測得穩定水位埋深為2.0～7.0米。

2、地下室抗浮設計水位幾個參數的確定

當前在城市大型建筑的建設中，通常都會根據人們的需求設有地下人防室或者是地下車庫，這些都被統稱為“地下室”。截至目前為止，建筑防水工作也已經成為建筑工程施工中不可忽略的一個核心環節，尤其是涉及到地下室工程的建設，更是不容忽視隔水層設計施工。

2.1地下室的抗浮設計水位選取

一般情況下，抗浮設計水位可采用地質勘察報告會所提供的抗浮設防水位。當地勘中沒有提供該參數時，抗浮設計水位可綜合考慮如下幾種情況：

（1）設計基準期內抗浮設防水位應根據長期水文觀測資料確定。

（2）無長期水文觀測資料時，可采用豐水最高穩定水位（不含上層滯水），或按勘察期間實測最高水位并結合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

（3）當平整場地后的場地標高高于原有地面時，應按照整平后場地的情況來確定水位標高。

（4）對于臺地可按照勘察期間的實測平均水位增加2～4m；對于一、二級階地，可按勘察期間實測平均水位增加1～3m；雨季勘察時取小值，旱季勘察時取大值。

（5）施工期間的抗浮設防水位可以按照1～2個水文年度的最高水位確定。

2.2抗浮設防水位的確定

抗浮設防水位的確定是一個十分復雜的問題，它涉及到場地地形、區域水文地質等因素。在實際中有些勘察報告提出的地下室的抗浮設防水位并不嚴謹，鑒于抗浮設防水位是地下室抗浮設計中一個決定性的參數，所以需要設計人員對抗浮設防水位的確定方法有一定的了解。

（1）長期水位觀測資料時，場地抗浮設防水位可采用實測最高水位；當無長期水位觀測資料或資料缺乏時，按勘察期間實測最高水位并結合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

（2）場地有承壓水且與潛水有水力聯系時，應實測承壓水位并考慮其對抗浮設防水位的影響。

（3）只考慮施工期間的抗浮設防時，抗浮設防水位可按一個水文年度的最高水位確定。

2.3抗浮構件的布置方法

（1）抗浮錨桿布置

抗浮錨桿的布置總結起來有三種布置方式：

一、集中點狀布置，一般布置在柱下；二、集中線狀布置，布置于地下室底板梁下；三、面狀均勻布置，在地下室底板下均勻布置。

（2）抗拔樁的布置

由于抗浮樁一般布置于框架柱、底板梁體附近使底板整體受力較好，因此，在布樁設計時，應綜合考慮建筑物底板結構、房屋跨度等相關因素，結合單樁抗浮力設計值及結構單跨寬度，經過反復計算來確定抗浮樁的數量和分布。抗拔樁一般宜選用樁徑較小、單樁抗拔力相對較小的樁進行密布。抗拔樁的樁長宜盡量控制在單節樁的長度范圍內，這樣可以減少接樁費用以及避免由于接樁不牢固造成的抗拔力損失。通過對比不同抗拔樁的設計方案，在基于發揮抗拉鋼筋的抗拉程度和減少成本、便于施工的角度得出了“抗拔樁的樁徑宜取0.4m～0.6m，樁長宜取8m～16m”的結論。

3、隔水層在地下室抗浮設計中設計方案及效益

在設計中應充分認識到抗浮設計關鍵參數選取的重要性。抗浮設計應結合建筑項目自身條件，因地制宜，采用合理經濟的抗浮措施。同時在施工過程中應強調沉降觀測及降水控制。

現場條件：現場開挖后沒有發現上層滯水和承壓水。基坑四周為不透水的粘性土層，且挖出來的土，如果壓實能形成隔水層。地下室所在位置地勢較高，地面有便利的排水條件，地面不容易形成積水。

依據現場條件及水的特性，在地下室四周設置壓實的粘土層，形成不透水層，阻止地表水向下滲透，可以達到抗浮的目的，為防止少量的水滲透到地下室，在地下室底部設置排水盲溝，排除這部分少量水，以免形成浮力。地面上設置良好的排水溝，避免雨水匯集在地下室的周邊。

此方案，充分利用本場地的特性，采用隔水的方案進行抗浮，不用普通的地下室抗拔樁方案，初步估算，減少工程造價一千多萬元；經濟效益相當明顯，且加快了施工進度。這個方案雖然各方面都比較好，但應謹慎使用，在充分了解場地的特性后才可用于實際工程。

4、結語

總而言之，地下室的抗浮是地下室工程設計過程非常重要的一部分，設計人員應針對工程的實際情況，全面思考、精心設計，以確保地下室工程的結構安全。本文詳細地介紹了地下室采用隔水的方案進行抗浮，不用普通的地下室抗拔樁方案，通過了解場地的特性認真研究分析，提出一種較為合理、經濟的布置方式，并充分論述了其可行性，對今后地下室抗浮設計提供了參考。

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