地下室抗浮设计分析

广东铧建设计有限公司，广东 江门 529300

随着经济的发展进步，城市建设中对地下空间的开发应用力度逐渐增加，大量综合办公楼、居住小区以及写字楼等类型建筑都建设了众多地下室当作停车场、功能房以及人防地下室。随着建设规模的逐渐扩增，大面积的地下室逐渐增多，而地下室的面积和深度持续上升。由于水文条件、周围环境以及地质条件等方面因素的作用，现阶段地下室的设计和施工中存在大量技术问题需要解决。而地下室的抗浮问题就是其中主要的问题之一，大量实例表明如果设计工作人员不重视地下室的抗浮设计，会对建筑物应用产生非常大的安全问题，轻则地下室的底板开裂、渗水，重则造成地下室出现上浮倾斜等问题，无论哪种情况都会产生巨大的经济损失。

1 抗浮设计基本概念

地下室建设完成后，侧壁和底板会构成封闭体，如果地下水位较高，那么该封闭体将会承受较大的水浮力，侧壁与底板各个部分将会遭受外部水压力而产生变形问题。因此，进行地下室抗浮设计时应实施整体的抗浮验算和局部的抗浮验算方法。

（1）整体的抗浮验算。即在地下室受到水浮力影响下，不会出现上浮破坏问题。为了预防地下室出现整体上浮问题，通常采取两种方式来实现：一是“压”；二是“拉”。这里的“压”是指运用建筑自重（主要是结构自身的重量，而没有活荷载）对水浮力影响进行抵抗，当建筑自重难以进行抵抗时，采取增大构造自重或者是配重措施来满足抗浮的需求，该方式的局限性是假如地下的水浮力较大时，则超出结构自重较多，将会使材料的用量极大上升，导致经济性差等问题。这时，能够采取另一措施，即“拉”，“拉”是指通过增加抗拔桩和抗浮锚杆的方式，运用桩或锚杆来对地下水浮力进行抵抗，进而满足地下室的整体抗浮需求。无论采取何种方式，都要进行整体的抗浮验算，确保结构的抗浮力比1.05倍的水总浮力大。

（2）局部的抗浮验算。除了对侧壁和底板裂缝强度、强度以及变形进行验算，满足相关规范，还需要对地下室局部薄弱区域是否满足抗浮需要进行验算。当大面积的地下室上方建造高层建筑或低层建筑时，建筑的自重是不匀称的，而当其上部荷载较大时，地下室的整体抗浮能力也较大，应进行分块及分区抗浮验算。

2 地下室不满足抗浮要求的原因

（1）设计工作人员不清楚基本概念，对地下室实施抗浮验算的时候存在疏忽漏洞，造成地下室的抗浮能力较差。

（2）部分设计工作人员只对地下室的梁、板、墙在地下水的浮力荷载影响下的强度进行验算，忽视了地下室的整体抗浮验算，造成整体抗浮能力较差而产生破坏问题。

（3）实施整体的抗浮验算后满足规范标准后也可能存在问题，因为设计人员忽视了对地下室抗浮力较差的局部地区进行抗浮验算，造成部分地区因遭受超过设计荷载的水浮力而产生破坏问题，关键表现在底板隆起及相关地区结构构件遭受破坏等问题[1]。

（4）对地下室的底板进行抗浮验算时，仅对强度进行验算而不对变形裂缝宽度进行验算将导致底板出现裂缝，进而产生严重漏水问题。

（5）当地下室的基层是比较密实不透水层、地下水位较低时，设计工作人员忽略地下室受到的水浮力影响，没有实施地下室的抗浮验算，其施工又采取密实基坑支护方式，只要遇见暴雨情况，施工企业如果没有采用有效合理的降水方式，基坑将会成为一个大型的集水坑，进而出现盆池效应，最终地下室因受到过大的水浮力而导致出现结构破坏问题。因此，对地下室进行抗浮设计时，不仅需要进行全面细致的验算，还需要对地质勘查报告进行细致分析。在现场勘查的过程中，设计人员应该和地勘部门一同针对是否发生盆池效应进行研究，必要时提出降水与抗浮的相关意见。

3 地下室的抗浮技术方案

3.1 设计时期能够采取的抗浮方式

（1）使抗浮的设计水位下降。经过对结构的优化设计，地下室运用净高条件减小地下室的埋深，实现抗浮设计水位下降的需求。具体能够采用以下两种方式：第一，如果地下室的基础型形是筏板基础，尽可能采取平板式的筏型基础，这类基础形式与梁板式的筏型基础相比梁底标高有所增加，从而降低水浮力。第二，设计顶板时应尽可能减小梁高或者采取无梁楼盖方式[2]。其中，采取无梁楼盖的方式会增加顶板的厚度，厚顶板不但能增大结构自重，而且在确保运用净高条件下增加底板的标高，使抗浮设计的水位有效下降。

（2）增大结构自重。当结构整体与抗浮稳定性验算不相符以及结构自重和水浮力差距不大时，能够采取增大结构自重措施来满足地下室的抗浮需求。具体能够采用以下三种方式：第一，增大地下室的结构自重，如适当增大底板或是顶板厚度。第二，运用较大容重的材料对地下室的地面实施回填或者适当增大顶板的覆土厚度。第三，在条件许可情况下，采取增大层数等措施来增大结构自重，进而帮助地下室对水浮力影响进行抵抗[3]。

（3）布设抗拔桩。当地下水位较高、地下水的浮力远超结构自重时，需要布设相关抗浮构件对水浮力影响进行抵抗，而抗拔桩是方法之一，抗拔桩经过桩和土间的摩擦力与桩身自重对浮力进行抵抗，其能够匀称布置在筏板、柱和剪力墙之下，而且也能够把桩基础当作抗拔桩，且抗拔桩通常拥有较大的抗拔力，易遭受环境和施工等影响，造价也是比较高的。在布设抗拔桩的过程中，应注意对桩身裂缝的宽度进行验算，最大的裂缝宽度应不大于0.2mm。而且需要依照地下水的腐蚀性对桩身采用防腐措施，以保证抗拔桩的作用得到最大限度的发挥[4]。

（4）布设抗浮锚杆。抗浮锚杆主要依靠岩土体或者坚硬土层和锚杆间的黏结力提供抗拔力。由于抗浮锚杆施工工艺周期较短、布设灵活、施工便利、受力科学以及造价较低等多种优点而被广泛运用于基础施工。抗浮锚杆既能在施工与设计阶段运用，也能用在由于抗浮较差造成的事故中进行加固处理[5]。

3.2 施工时期能够采取的抗浮方式

根据实际项目经验可以得出，大量抗浮问题出现的原因是施工时期不重视抗浮或是没有采用有效合理的抗浮方式。尤其需要注意的是暴雨时期基坑发生地表水倒灌的问题，如果没有及时采用降水方式，极易导致地下室构造由于抗浮较差而造成工程事故。因此，在施工阶段，要通过采取布设降水井等方式将基坑内水位调到底板之下。在地下室构造施工结束后，应及时对基坑周围的黏性土进行回填且进行分层夯实，进而形成相应的止水层，能够合理预防施工时期地表水倒灌的问题。

4 结束语

地下室抗浮设计极为关键，相关施工单位和设计人员一定要有所重视。而且地下室的抗浮设计重点是在设计过程中需要充分结合现场地质特征、周边环境以及水文条件等确定出合理恰当的抗浮设计水位，而且必须对地下室进行整体和局部的抗浮验算，以此获得科学的康复数据，从而得到科学的抗浮方式，既确保施工方式的科学可行性和项目结构的安全性，又保证项目的经济效益良。而且在施工时期也需要采用有效科学的抗浮方式，进而预防施工阶段的抗浮问题，保证地下室的抗浮质量，提升工程的整体质量。