淺談建筑物抗浮設(shè)計(jì)的一般性方法

1、<p>　　淺談建筑物抗浮設(shè)計(jì)的一般性方法</p><p>　　從本世紀(jì)初開始的近十年間，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相當(dāng)迅猛，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層、超高層建筑如雨后春筍般的拔地而起，在一些一線城市的中心地帶，高層建筑更是一棟挨著一棟，規(guī)劃地面空間日趨飽和已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。為滿足城市使用功能的需要，同時(shí)滿足建筑物設(shè)計(jì)安全性的要求，在建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，往往需要一定的埋置深度而設(shè)置地下室或地下結(jié)構(gòu)等。在近幾年的一些

2、媒體報(bào)道中，總能聽到這樣的聲音：未來(lái)城市向哪發(fā)展？向地下要空間！ </p><p>　　1、抗浮問(wèn)題的產(chǎn)生 </p><p>　　向地下要空間，發(fā)展地下建筑，建筑物的抗浮設(shè)計(jì)便是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。而要進(jìn)行建筑物的抗浮設(shè)計(jì)，首先要確定建筑物所在區(qū)域地下水設(shè)計(jì)抗浮水頭高度。例如江浙沿海一帶的城市，地處我國(guó)南方，常年雨水較多，不僅地下水位高，而且地下水位的變化幅度較大，季節(jié)性降水，如臺(tái)風(fēng)季節(jié)的

3、降水可能使地下水位的高度上升到地表，甚至出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，如臺(tái)州市建設(shè)工程設(shè)計(jì)審查中心提供的臺(tái)州椒江市區(qū)當(dāng)?shù)氐目垢『樗粸辄S海高程3.774m，而其地面道路就在這個(gè)高程附近。 </p><p>　　在沿海一帶的民用建筑工程巖土工程地勘察質(zhì)報(bào)告中，一般提供勘察期間的測(cè)量得到的水位高度，由于受季節(jié)性降水的影響，在雨水季節(jié)地下水位就高，而枯水季節(jié)地下水位就明顯較低，因此缺乏代表性，不能作為抗浮設(shè)計(jì)的依據(jù)。實(shí)際上地下室和地下

4、結(jié)構(gòu)的上浮往往是短時(shí)間內(nèi)暴雨導(dǎo)致地下水位突然升高所引起的。某些沿海地區(qū)的地方性規(guī)范對(duì)地下室和地下結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)水位應(yīng)該取“建筑物設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)（包括施工期）可能產(chǎn)生的最高水位[5]”。一般認(rèn)為，對(duì)排水通暢的場(chǎng)地，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)得到的地下水最高水位作為抗浮設(shè)計(jì)水位是合理的。實(shí)際上，在建筑工程巖土工程地勘察質(zhì)報(bào)告中所提供的設(shè)計(jì)水位往往是位于地表以下0.5米附近，由于上述種種原因，在一些實(shí)際工程中，地質(zhì)報(bào)告往往無(wú)具體的抗浮水位資料提供，在工程設(shè)計(jì)中

5、，一般取室外道路面為建筑物的抗浮設(shè)計(jì)水位高度。 </p><p>　　上述確定抗浮設(shè)計(jì)水位后，建筑物所承受的水浮力計(jì)算方法，學(xué)者們提出了一些符合本地區(qū)地質(zhì)情況的水浮力計(jì)算方法，其基本原理是根據(jù)阿基米德定律：浮力等于它的排開水體積的重量，常見的地下室處于潛水層，下層為隔水層，其浮力計(jì)算為 ，其他情況，如1）地下室穿過(guò)上部潛水層，底板位于隔水層；2）地下室位于上部隔水層，且未穿越，隔水層下部為承壓水層；3）地下室穿越

6、隔水層，底板位于承壓水層；4）地下室穿過(guò)上部潛水層，底板位于隔水層，隔水層下部為承壓水層；5）地下室穿過(guò)上部潛水層和隔水層，底板位于承壓水層。其水浮力計(jì)算公式可見張欣海[6]水浮力分類計(jì)算方法。 </p><p>　　2、抗浮措施的介紹 </p><p>　　我們常見的地下空間一般是地下停車庫(kù)，其自重及其上部的覆土重往往要小于最高洪水位產(chǎn)生的水浮力，如果不采取措施的話，地下停車庫(kù)很有可能會(huì)

7、上浮，因此設(shè)計(jì)者一般會(huì)采取一定的抗浮措施。 </p><p>　　實(shí)際工程中可采用抗浮方法很多，大體上可分為兩大類，疏導(dǎo)消除型和抵抗型。 </p><p>　　2.1 疏導(dǎo)消除型 </p><p>　　疏導(dǎo)消除型是一種比較直接的方法，通過(guò)排水、降水、截水使地下水位保持在一定的標(biāo)高之下，減小地下水對(duì)地下室或地下結(jié)構(gòu)的浮力。降水的主要措施是在底板附加標(biāo)高處設(shè)置盲溝，或在

8、底板下設(shè)置濾水層和排水管道，讓地下水匯集到排水井中再用抽機(jī)水抽走；截水法主要是將深層水泥攪拌樁或高壓旋噴樁或地下連續(xù)墻作為止水帷幕，使其進(jìn)入隔水層一定深度，將建筑物周邊的地下水與外界水源隔開。 </p><p>　　目前，疏導(dǎo)消除型的措施應(yīng)用較少，通過(guò)疏導(dǎo)排水措施可以降低地下水位，減小地下水對(duì)地下室底板的浮力作用，理論上可以控制抗浮水位，地下水由于外界季節(jié)性雨水補(bǔ)充而突然升高的情況下，可以通過(guò)臨時(shí)突擊抽取地下水，

9、降低地下水位將其控制在設(shè)計(jì)的高度，該方法不但簡(jiǎn)單易行，而且經(jīng)濟(jì)高效；但是如果地下水位一直處于高位，需要長(zhǎng)時(shí)間抽取地下水來(lái)降低地下水位，不但不經(jīng)濟(jì)，而且還會(huì)引起其周邊建筑物因地下水的下降而發(fā)生地面下沉，造成工程隱患。因此疏導(dǎo)消除型的措施應(yīng)當(dāng)巧用、慎用。 </p><p><b>　　2.2 抵抗型 </b></p><p>　　抵抗型這種方法工程用的比較多，如采用抗拔樁

10、，抗拔錨桿，增加結(jié)構(gòu)配重等。 </p><p>　　增加結(jié)構(gòu)配重法適用于各類工程條件，配重的部位可以在建筑物頂板上，可以在建筑物底板上，也可以在建筑物邊墻上。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工和設(shè)計(jì)都很方便快捷，缺點(diǎn)是，當(dāng)建筑需要抵抗浮力的配重較大時(shí)，由于需要增加大量的混凝土或是其他配重材料，費(fèi)用增加較多，例如在建筑物頂板上增加配重，不但要增加配重所需的混凝土或其他配重材料，顯然還要增加大量的鋼筋來(lái)抵抗頂板增加的配重外荷載；如

11、果在建筑底板上增加配重，由于地下室的凈高要求，回填層增加了工程埋深而使浮力增大，外加配重增加的抗力實(shí)際效果已經(jīng)打了一半的折扣，此法效果也并非十分理想。如果在邊墻上增加配重，顯然其配重分布不會(huì)很均勻，單單采用這種方法來(lái)抵抗建筑物所受浮力，這種措施并不妥當(dāng)。還有一種抗浮方法是延伸底板法，可以認(rèn)為是另外一種增加配重法，具體做法是將地下室底板伸出側(cè)墻外而形成翼板，有翼板承托覆土來(lái)抵抗上浮力。此法一般適用于不受場(chǎng)地限制的規(guī)模較小且狹長(zhǎng)形地下建筑物

12、的抗浮。但是，由于要外伸底板而成翼板，基坑開挖的范圍也因此而加大加寬，土方和使用土地面積也要加大，在實(shí)際工程中，對(duì)于規(guī)模較大，抗浮荷載也大的工程，一般很少采用此法作為抗浮措施。 </p><p>　　在抵抗型抗浮措施中工程應(yīng)用比較普遍的應(yīng)該是采用抗拔樁抗浮，不管是其經(jīng)濟(jì)性上考慮還是從技術(shù)上考慮，都是比較理想的抗浮方法。單從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，一般采用的抗拔樁往往是既要起到抗壓的作用又要起到抗拔的作用，相對(duì)于抗壓樁來(lái)說(shuō)，無(wú)

13、非是在抗壓樁的基礎(chǔ)上增加一定量的鋼筋用于抗拔，增加的造價(jià)比較有限；單從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，抗拔樁的施工與抗壓樁沒(méi)有太多區(qū)別，只是在樁身構(gòu)造上略有不同而已，且經(jīng)過(guò)這么多年的工程實(shí)踐也證明采用抗拔樁抗浮是比較可靠的抗浮措施之一。 </p><p>　　但是，對(duì)于一些比較特殊的工程，采用普通抗拔樁進(jìn)行抗拔，可能不一定起到很好的效果，比如對(duì)于一些小型的加固工程，采用抗拔錨桿抗浮可能會(huì)更經(jīng)濟(jì)合理些，再比如對(duì)于浮力較大的工程，采用單

14、根普通的抗壓抗浮樁，如普通鉆孔灌注樁等，可能滿足抗壓的需要，但是不能滿足抗浮的需要，那么，如果同時(shí)再采用錨桿抗拔樁對(duì)結(jié)構(gòu)物抗浮，可能在經(jīng)濟(jì)上會(huì)更加合理。 </p><p>　　前人對(duì)抗拔樁做了非常多的卓有成效的研究，提出了相當(dāng)多的理論研究成果，例如錨桿抗拔樁、普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯(lián)合抗拔等，對(duì)于一些比較比較特殊的工程，采用普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯(lián)合抗拔設(shè)計(jì)理念對(duì)于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及節(jié)約工程造價(jià)來(lái)說(shuō)更有意義。 &l

15、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).JGJ94- 2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版社 </p><p>　　[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).JGJ 106 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版社 </p><p>　　[3]

16、中冶集團(tuán)建筑研究總院.CECS22： 2005 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社 </p><p>　　[4]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.2009年版.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施.結(jié)構(gòu)/地基/基礎(chǔ). 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.12 </p><p>　　[5]廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范. DBJ15-31-2003建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社 <