广西汉华建筑设计有限公司
摘要：随着地下室的日益发展，抗浮设计显得日益重要。本文主要分析了地下室的抗浮设计分类、地下室抗浮水位控制、抗浮计算、地下室抗浮方案优选，最后探讨了抗浮设计常见方法。
关键词：房屋；地下室；结构；抗浮；设计
目前，伴随着我国社会经济的快速发展，人们的生活水平得到了大大的提升，也推动了城市的迅猛发展，随之发展起来的还有高层建筑，因此，建筑物的基础埋置深度增加，同时用作车库的广场式建筑的地下室部分也越来越多。所以，房屋建筑的地下室结构防水与抗浮设计日益重要，尤其是那些埋藏较深的地下室更要注意抗浮问题。
1.地下室的抗浮设计分类
水的浮力会引地下室的灾害事故，建筑物抗浮不足，多半是因为在设计地下室时，对地下水没有一个全面的认识，因此，必须了解抗浮设计的原理，明确地下室抗浮的意义与主要种类。第一种情况是：当地下室竣工后，便停止降水，这时如果地上结构层数较多，地上建筑结构还没有施工，只有地下室的重要不能对抗地下水的浮力。这时，需要验算地下室施工时的抗浮情况，并采取有效的抗浮设计。第二种情况是：地下水位增高，地下室埋藏较深，地上结构层数不多，这时，地下室结构的自重不能对抗地下水的浮力，就需进行整体结构的抗浮设计。第三种情况是：地下室本身的自重能有效抵抗地下水的浮力，但是，还是需要对地下室底板进行抗浮设计。
2.地下室抗浮水位控制
进行抗浮水位设置能确保建筑物的安全，也能维护业主的投资安全。因为房屋的基础各自处在不同的持力层上，计算浮力会有出入。
如果房屋是处在粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂缝发育的岩石地基上，因为地层的透水性好，可以不折减水浮力，但是如果房屋是在节理裂隙不发育的岩石地基上，或者房屋的底板紧贴岩石时，一定要折减水浮力，可以不考虑水浮力的作用。
如果房屋处黏土地基上，不能有效确定浮力，要考虑当地的过往情况。要结合勘察单位提供的岩土工程勘察报告，才能明确地下室抗浮室的防水位：严格控制地下室的防水，其防水位的设置可以根据历年最高地下水位；如果地下室对防水要求不严，防水位的设置可以参照近几年的最高水位及勘查时的实测静止地下水位情况。抗浮水位取值应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位，并结合当地的工程经验综合考虑，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。可采用平板式筏板，平板式筏板基础的重量与“低板位”、梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖，宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16-1/22，使用宽扁梁能有效降低地下结构的层高，降低抗浮设防水位。
3.抗浮计算
局部抗浮，一般按照1.05F（浮力）-0.9G（自重+覆重）<0；整体抗浮，一般按照1.2F（浮力）-0.9G（自重+覆重）<O进行。
尤其要重视具体的基础形式下、具体部位和具体情况。例如要同时考虑地下外墙水压力和土的压力；要处理好地下室中作为特殊部位的消防水池：具体而言应加大池底下降水浮力，考虑覆重减小等情况；并且考虑地下楼梯间和汽车坡道。
4.优选地下室抗浮方案
一般而言，现在比较常见的解决地下室抗浮问题的方案主要有两种：增加自重法和设置抗拔桩。
4.1增加自重法
抗浮设计首先应考虑采用增加自重或覆重的办法，即自重平衡法来平衡地下水浮力。
增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量，使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。此法施工设计简单，但是当结构物需要较大的抵抗浮力时，因为要增加自重，会需要很多需混凝土或配重材料，最终会增加成本费用，还可能影响对地下结构物室内使用净高。无论是增加结构自重或者增设覆重，都要经济合理的进行，要控制在一定限度内。
4.1.1顶部压载措施
顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。
4.1.2底板加载措施
基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。
4.1.3侧墙加载措施
侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。如果采用自重或覆土加覆重办法，抗浮计算仍不满足时，可采用抗浮桩处理。
4.2设置抗浮桩
目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用’，将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不设缝的大底盘地下室在主体结构和裙房之间产生更大的不均匀沉降差，这正是我们在设计中想极力避免的；同时设置抗拔桩后，计算基础底板内力及配筋时应考虑地下水压力，这样也会增加基础底板的荷载。因此，针对抗拔桩的使用时，应该结合工程的实际情况及当地的工程经验。
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