地下结构抗浮设防及抗浮设计方法

1抗浮设防水位的确定

无论如何，我们确定的抗浮水位一定是“最高水位”。勘察期间得到的实测水位与抗浮设防水位是两个不同的概念，往往抗浮设防设计的水位比实测水位高。我国南方的部分地区，经常发生地下水浸没街道的现象，因此可以认为潜水的最高水位就是地表，室外地坪的标高可以作为抗浮设防水位。如果承压水和潜水存在水力联系的话，在勘察过程中应该分别对潜水和承压水水位进行观测，获得它们的稳定水位，将二者中的高水位作为抗浮设防水位。地下水渗流场会对地下室的底部产生非均布荷载。当地下室位于斜坡地段或者其他可能产生明显水头差的场地上时，抗浮设计应该考虑非均布荷载对地下室结构的影响。在长沙梅溪湖周边的一个超高层住宅小区的地下室就出现了两个抗浮设计水位，该项目北边靠近山，南边靠近梅溪湖，根据勘探结果及各钻孔的稳定水位观察，结合周边水文地质和工程地质条件，北面抗浮设计水位为43.0m，南面抗浮设计水位为41.5m，分界线为地下室的中心线。地下室如果位于斜坡地段或者因为施工降水而产生稳定渗流时，渗透压力在地下室的底板上将会产生非均布荷载。应当在勘察报告内对这种非均布荷载进行说明，并提请抗浮设计人员注意该荷载对地下室结构的影响。位于高层建筑主体结构下的地下室，抗浮问题主要是局部抗浮问题，一般采用加厚结构板或者基坑临时强排水等措施就能够解决。但是，对于附属的裙房或主楼以外独立结构的地下室，抗浮问题除了局部抗浮外，还需要进行整体抗浮设计，通常采用增加自重、抗浮锚杆或锚桩等抗浮措施。

2地下室常用的抗浮方法的类型

当前的《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）只对建筑地下室的抗浮设计做出了概念性规定，对于设计依据和设计标准并没有做出明确的要求。所以在实际运用过程中仍然存在很多的问题，探索和研究处理地下室上浮的方法就显得极其重要。地下室抗浮问题目前主要是通过设置抗浮桩和抗浮锚杆来解决。

2.1设置抗浮桩

目前，在解决地下室抗浮问题上采用抗浮锚桩的工程较多。但是对这种抗浮方法进行仔细分析，我们不难发现该方法存在局限性。由于地下室的抗浮设防水位都是按照场地所在地方近年来的最高水位，并结合历年的水位变化情况而提出的。即便是经过重新评估后最终确定的抗浮设防水位，也是按照某些统计规律进行确定的。实际上，地下水位通常都不能达到由此方法确定的抗浮设防水位。此外，设计计算的不精确性也会导致抗浮桩具有一定的安全隐患。因此，抗浮桩在实际工作中，通常是发挥着抗压桩的作用。这种反作用将阻碍地下室的合理沉降，使得有抗浮要求的地下室的沉降与设计出现巨大的偏差。这种偏差将会导致某些不设缝的大底盘地下室在裙房和主体结构之间产生巨大的不均匀沉降差。而这种偏差将会对建筑物的结构产生巨大的危害，是我们在建筑结构设计中极力避免的情形。此外，在设置抗浮桩后，在底板的配筋以及基础底板内力的计算时还应当考虑地下水的压力，因为地下水的压力会极大地增加基础底板负载。因此，抗浮桩的使用应结合当地的工程经验以及工程实际情况，类似经验位于长沙南湖一号综合体，抗浮水位为34.0m，地下室底板板顶标高为29m，抗浮水深为5m，采用抗浮锚桩进行抗浮设计，目前该项目已经投入使用，未发现底板渗水现象。

2.2设置抗浮锚杆

与抗浮桩不同的是，抗浮锚杆并不会影响到地下室的净高。而且由于锚杆的间距非常小，可以将地下室的底板建造得较薄。抗浮锚杆的使用成本比抗浮锚桩的成本稍低，且施工简便，结构受力合理。这些优点使得抗浮锚杆在工程抗浮设计中应用得越来越广泛，类似经验有长沙市职工技术协作交流中心及困难职工帮扶中心建设项目，该工程抗浮设计水位标高为62.5m，地下室底板板顶标高为59.8m，抗浮水深为2.7m，采用抗浮锚杆进行抗浮设计，目前该项目已经投入使用，未发现底板渗水现象。在进行抗浮锚杆的设计时，锚杆的钢筋规格型号、锚杆直径等都必须满足设计的要求。当采用钢绞线作为杆体材料时，应采取有效的施工工艺和防腐措施来满足永久性抗浮锚杆的要求，锚固段杆体可采用涂刷防锈漆，防止杆体腐蚀，并在注浆体中掺入适量的膨胀剂，使锚杆注浆饱满、密实等。结语抗浮设防水位是在建筑物使用过程中基础所在的地下水层可能出现的最高水位，最高水位的确定和预测需要掌握多方面的资料，仅以详细勘察阶段的水位观测资料确定抗浮设防水位是不确切和远远不够的。为了相对准确地确定抗浮设防水位，我们需要长期积累大量观测资料并对该课题进行深入的研究。抗浮设计方案的选取应从安全、经济、施工方便等方面综合考虑。

作者：吴健雄 单位：中机国际工程设计研究院有限责任公司第三建筑所