抗浮设计论文范文第1篇

关键词:地下空间，设计水位，抗拔桩设计

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

引言：随着我国城市化进程的不断深入，城市建筑在向高层发展的同时，地下空间的利用已经成为了一种趋势。地下建筑设计中最重要的核心问题就是抗浮设计，其关键是以抗浮设计水位的确定和抗拔桩的合理设计方法为主。

本文在水浮力分类计算方法的基础上，提出了通过对含水地层的不同分布，对地下水赋存状态的不同情况与产生地下水位的不同，有针对性地选取合理的抗浮水位；并根据水位变化的范围来考虑桩基础的抗拔与抗压受力性状的变化，以此提出抗拔桩的合理设计方法。

一、抗浮设防水位的确定方法

1.对抗浮设防水位认识的现状

现有的岩土工程勘察报告只提及最高水位及常年平均水位。因此，设计人员出于安全考虑，通常以最高水位作为设计水位。但以勘察报告提及的最高水位作为设计水位显然缺乏合理性和经济性。

其实，地下水位包括历年最高水位、最低水位、静止水位、稳定水位等，它是随季节或补给条件而变化的。地下水位变化是一个随机过程，受人为因素和自然因素影响很大，因此，确定合理的抗浮水位十分困难，取历史最高水位明显是不合理的。

合理的确定方法应该是，在结构设计基准周期内(包括施工期)，对多层地下含水层的水位进行测量，确定各含水层的赋存状态和地下水位，在此基础上确定抗浮水位。

2.地下水的类型

根据赋存状态，一般将地下水划分为上层滞水，潜水和承压水。

(1)上层滞水：是指埋藏在地表浅处，且具有自由水面的地下水。它的分布范围有限，其来源主要是由大气降水补给。

(2)潜水：是指埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的地下水。潜水直接受雨水渗透或河流渗入土中而得到补给，同时也直接由于蒸发或流入河流而排泄。

(3)承压水：是指埋藏在上下两个隔水层之问的地下水。承压水主要是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。

3.地下室埋深与含(隔)水层的几种关系

就抗浮设计而言，抗浮设防水位确定与地下水位的类型以及建筑物所处位置都有关系一个共同的特点就是，对地下室的浮力作用取决于地下室底板直接持力含(隔)水层的类型及地下水位(水头)值，设计水位的确定是需要全面了解地下水各含水层状况。按照岩土工程勘察规范 强制性条文要求：“对多层含水层的水位测量，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层隔开”。因此，在进行岩土工程勘察时，对于地下建筑一定要按要求，根据地下室的埋深及所在地层，分层测量含水层的地下水位，为抗浮设计提供可靠的依据，做到安全指标和经济指标的统一。

二、浮力的合理计算

浮力的计算原理。基本原理是根据阿基米德定律：浮力等于它所排开水体体积之重量，即 式中p为单位面积水浮力；A为物体底面积；为水容重；h为物体在水中的高度。水浮力的实用计算方法这里就不做具体阐述。

三、考虑水位变化幅度对桩基设计的影响

1.水位变化幅度

当地下室底板处于上层滞水或潜水层中时，由于其受大气降水渗透或河流渗入土中而得到补给，同时也直接由于蒸发或流入河流而排泄。因此，其水位的变化直接受气候条件变化影响。

针对此情况，勘察部门应该对拟建场地进行较长期的跟踪观测和水文地质勘察，在此周期内给出历年的最高最低水位，为设计人员提供合理的抗浮设计水位的变化范围作为设计依据。

2.抗拔桩与抗压桩的关系

由于抗拔桩与抗压桩的工作机理不同，所以其受力模型不同。随着地下建筑受力状态变化，桩的受力性状也会出现变化，而这种桩受力模型的改变正是由于地下水位的变化而造成。

例如，当单建式地下室埋深较浅、地下水位又较高且变化幅度范围大时，考虑上部覆土等的较大恒载及上部消防车等的较大活载，由于水位变化，荷载组合形式不同，会出现抗拔桩转换成抗压桩的情况。

因此，需要就两种情况进行分类讨论，设计人员往往会忽略这个问题。对各工况下的荷载也没有统一、较合理的荷载组合方法。

下面将着重讨论一种考虑水位变化的桩基设计方法。

3.考虑水位变化的抗拔桩设计

计算步骤

(1)抗浮状态下设计。 ①浮力计算：根据地下室底板直接持力含(隔)水层的类型及地下最高水位(水头)值选取合适的浮力计算模型，确定产生最大水浮力的设计水位，并按照本文前述方法完成对水浮力的计算；②荷载组合恒载：地下室顶板覆土，结构自重；活载：车库内车辆，地下室顶板处车辆(消防车)；水浮力：在抗浮设计状态下，应取最大水浮力，并在设计中作为活载考虑。 根据建筑结构荷载规范GB5009-2001，对活载仅考虑其对结构的不利效应，分项系数取1．4。恒载其效应对结构有利时的分项系数取0．9，不利时的分项系数取1．35。

综上，抗拔桩设计公式为式中，K为安全系数，通常取结构的重要性系数。以此求出抗拔桩总承载力设计值；③桩长与桩数的确定，桩长确定应分两种情况讨论：当结构在任何情况下，桩基都是处于抗拔状态时，桩长仅根据单桩抗拔承载力的需要选取；当结构可能出现随水位变化，桩基由抗拔桩转变成抗压桩时，桩长需要根据抗压桩的需要选取合适的持力层，以此确定桩长。

在此基础上，综合各条件确定了桩长和桩径后，通过计算可得单桩抗拔承载力。则

(2)结果。选取抗浮设计总桩数与抗压设计总桩数的较大值作为设计总桩数的依据。

四、结论

在上述研究中，可得到如下结论：

(1)地下水浮力计算应该针对不同的含水层类型区别对待。浮力计算的关键是抗浮设计水位和赋存状态的确定。设计人员在进行浮力计算时，应根据地下室的埋藏深度及所在地层正确选择抗浮设计水位及计算模型。

(2)抗浮桩的设计应该考虑抗浮及抗压两种情况下的最不利组合，包括水位变化产生的最高最低水位，以及相应的最不利荷载组合。这样才能够使结构在抗浮、抗压两种状态下都保证安全。

参考文献

[1] 王建英，佘广洪，程学军．建筑物抗浮设计中几个问题的分析[J]．建筑技术，2005；36(7)：544—545．

抗浮设计论文范文第2篇

关键词:地下室；地下水层；抗浮设计；实测法

中图分类号：P332.3 文献标识码： A 文章编号：

随着城市化进程的加快，城市建设用地相对紧张，为了满足需要，地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室等地下建筑不得不面临的问题，就是地下结构物的防水与抗浮问题。抗浮设计关系到地下室工程的质量和造价，抗浮设计的重点就是设防水位的确定。所谓抗浮设防水位就是指地下室抗浮评价计算所需的、保证设防安全和经济合理的地下水位。但影响设防水位的因素很多，加之目前针对这方面的研究并不多，因此，对于抗浮设防水位的确定还存在着很多争议和不足。

1 问题的提出

地下室等地下建筑设计的关键就是抗浮问题，核心内容无外乎抗浮设计水位的确定和结构托浮力的计算。抗浮设计水位取值过高，势必要增加结构自重或抗拔桩等复杂的抗浮措施，造成浪费。抗浮设计水位确定过低，修建或使用期间遇到地下水位上升，则会造成结构开裂、渗水，甚至失效浮起，国内此类安全事故已发生多起。

现行的有关规范对抗浮设计均有说明，但均不具体。《高层建筑岩土工程勘察规程》8.6节中规定:“根据地下水类型、各层地下水位及其变化幅度和地下水补给、排泄条件等因素，对抗浮设防水位进行评价，当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄等因素综合确定。”《岩土工程勘察规范》7.3节中规定:“对基础、地下结构物和挡土墙，应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构物的上浮作用，原则上按设计水位计算浮力，对节理不发育的岩石和粘土且有地方经验或实测数据时，可根据经验确定。”可见，规范要求对结构物进行抗浮验算，但具体方法没有明确。现有的岩土工程勘察报告也是只提及最高水位及常年平均水位，常使一些对水文地质条件不太熟悉的设计人员出于安全的考虑简单地以最高水位作为设计水位，这种简单的设计方法显然缺乏合理性和经济性，因此探讨该问题很有必要。

2 抗浮设防水位确定方法

2.1 设防水位的概念

《高层建筑岩土工程勘察规程》2.1.6给出了抗浮设防水位的概念，即“地下室抗浮评价计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水水位。”设防水位是保证建筑物服役安全，在此期间不致因地下水上升、浮力加大而引起抗浮失效；另外，设防水位是场地水位，从较大范围的整个场地来考虑，而不是以某个单独建筑来考虑。

地下水位是随机变化的，不但与地下水本身天然变幅、地层赋存条件以及气候变化、降水多寡等自然因素有关，而且还受地下水开采、水资源利用、水库蓄洪泄水等人为因素影响，变得十分复杂。因此，抗浮设防水位的确定应根据整个场地的水文地质条件，从地下水的类型、分布、埋藏深度、含水层数目、岩性结构、含水层构造特点以及地下水的补给、排泄条件等方面综合确定。

2.2 准备工作

首先，要了解场地的水文地质条件，搞清地下水的赋存状态。地下水依据赋存状态划分为上层滞水、潜水和承压水。上层滞水存于地表浅处，主要依靠大气降水补给。潜水埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，其补给得益于雨水渗透或河流渗入，排泄依靠大气蒸发或流入河流。承压水埋藏在上下两个隔水层之间的地下水，依靠大气降水与河流湖泊水通过潜水补给的。不同的地下水赋存状态对地下结构的作用效应亦不同。文献认为:滞水是弱透水层上积聚的具有自由水面的重力水，季节性强，通常是暂时性的，不考虑其浮力效应，不作为场地抗浮设防水位。

其次，要了解当前场地含水层的分布、补给、径流、排泄关系及其相互间的影响。通过地质勘察，探明场地地下水类型和分布，了解场地附近地面水体与场地地下水的侧向补给情况，掌握近3～5年内地下水位的年变化幅度。地下水位的动态变化主要受到大气降水与人类活动的影响。有关研究表明，大气降水对年动态变化有较大影响，但不会引起多年的水位升降变化，而人为因素影响剧烈，甚至于改变了各层地下水的赋存关系和渗流状态，对已建工程和拟建工程造成重大影响。

然后，要了解建筑物基底所在含水层层位和标高。结构基底浮力由基础所处的地下水层最高水位标高来控制。弱透水层的存在，改变了地下水的补排关系，形成了各自的赋存和渗流特征。在水力梯度驱动下，不同含水层间会发生越流渗透。由于弱透水层渗透性小，地下水垂直进入该层后水力坡度增大，水头衰减加快。文献介绍了北京某建筑场地现场测试地下水压的实验，经过现场37d的观测，验证了水头在通过弱透水层越流补给过程中发生较大“水头损失”的事实。

当基底位于两个含水层间的弱透水层中某一高程时，要根据上下层地下水最高水位标高，对地下水经过弱透水层渗流哀减后到达基底高程后的水头高程计算，经过哀减后，哪层地下水的水头高，基底的地下水浮力就由哪层地下水的压力决定。

2.3 设防水位的合理确定

抗浮设防水位的确定取决于地下结构基础底板所处土层地下水类型和水头高度，在查询本区域水文地质研究资料和多年水位动态变化统计资料的前提下，需对建筑物施工期及近百年使用期可能产生的最高水位进行合理计算。首先，对地下结构埋深与地下土层的相对关系情况进行分析，无外乎表1所列的几种情况。

表1地下结构与地下水层的相对关系

明确了地下结构物所受上浮力的控制含水层后，下一步需结合该水层补给、排泄条件和年度变化幅度对其后期的最高水位进行预测分析。经研究浅层地下水赋存与渗流特性、水位变化的历史过程和影响因素，开发了地下水位预测预报系统，已经很好地服务于工程建设。目前，我国很多城市还缺乏本地区水文地质系统研究的资料，没有长期观测网络，更没有相应的水文分析预报系统。因此，地下结构物抗浮设防就需结合水文地质条件和工程经验综合确定。目前，应用比较方便的经验公式是:地下水最高水位=勘察期间该层地下水最高水位+该层地下水在相当于勘察时期的年变幅+可能的意外补给造成的该层水位上升值。其中，该层地下水位在相当于勘察时期的年变幅即为:在枯水期勘察加整个年变幅，在丰水期勘察就少加甚至可以不加；意外补给系指非本区大气降水的补给，如水库放水或引水工程等。

3 浮力的实用计算

3.1 浮力计算原理

根据阿基米德定律，浮力等于它所排开水体体积的重量，即

式中:p―单位面积水浮力；

A―物体底面积；

―水容重；

h―物体在水中的高度。

3.2 现场实测法

地下水经过弱透水层渗流，会有一定的水压力衰减，其程度与渗透系数ki和弱透水层厚度mi有关。水头损失， β是一个与土质相关的量。通过现场测试原始水压力或孔隙水压力，绘制勘察深度内的分布曲线，分析推断衰减规律，据此计算基底浮力。

某工程在现场进行了弱透水层的水压力测试，绘制了水压力随深度的变化曲线，如图1所示。

图1某工程实测水压力与理论计算水压力比较

由图1中的结果可以看出，在弱透水层中的水压力要比理论静水压力低很多。因此，利用现场测试水压力结果进行抗浮设计，符合工程实际，相对传统的最高水位设防设计方法要经济得多。

3.3 实用计算方法

在没有现场水压力实测数据资料的情况下，需寻求一种经济稳妥的方法进行抗浮设计。结合表1内容，本文分情况探讨了基础底板水浮力计算方法，其模型和公式列于表2中。

表2建筑基础砌筑在不同土层时的水浮力模型

4 工程实例

4.1 工程简介

某工程地上5层，地下4层。地勘资料显示该场地有3层地下水:第1层台地潜水:水位标高29.25～35.82m，年变幅2～3m；第2层层间潜水:水位标高21.12～23.40m，年变幅1～2m；第3层承压水:水位标高16.43～19.12m，年变幅4～5m。每层间均有一厚度约5m的弱透水层。建筑物基底高程为19.50m，基底位于层间潜水层中。要求论证建筑物基底地下水浮力和建议抗浮措施。

4.2 设防水位论证

基础底板位于层间潜水中，按照2.3论证该场地层间潜水的最高水位。考虑到勘察期间正值丰水期，地下水位较高，所以，在勘察最高水位的基础上再加少量的年变幅是趋于安全的；为方便计算，并保证经济安全，这里考虑选择半个年变幅。对于本区的可能意外补给，需要考察周边地区水利设施活动对场地地下水的影响。本场地所在区域水位升高近4m。勘察资料显示，层间潜水水位年变幅约为承压水位年变化幅度的一半，那么，人为放水对层间潜水的影响亦按承压水情况的一半考虑，台地潜水不受河流泄水的影响。

场地各层地下水可能的最高水位计算为:

台地潜水:35.82+1/2(2～3)+0=37.32

层间潜水:23.40+1/2(1～2)+2=26.40

承压水层:19.12+1/2(4～5)+4=25.62

由于基底位于层间潜水层中，该工程抗浮设防水位标高按26.40m考虑。

4.3 基底水浮力计算

由地层剖面介绍可知，该工程基础埋深与地下水层关系符合表2中的计算模型m情况。依据提供的相应实用方法进行浮力计算，并依此结果进行结构物的抗浮验算和抗浮措施设计。

p=rw(hz+d)=10@(26.4-19.5)=69kN/m2

5 结论

综上所述，抗浮设防水位的确定关系到建筑物的抗浮安全和造价投资，这就要求在考虑建筑物地下室抗浮时，应根据场地工程地质、区域水文地质、建筑条件和地貌情况综合确定。分析各种因素对抗浮设防水位的影响，采用最合理、科学的确定方法，这样才能使得抗浮设计既经济又安全。

参考文献

抗浮设计论文范文第3篇

关键词：短柱 脆性破坏 剪跨比

1 概述

建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。基础是建筑物的根本，属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着整个建筑物的安危。因此基础设计的重要性可想而知，其中地下室的抗浮设计更是不容忽视。

2 地下室的抗浮设计分为三种情况

2.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。

2.2 下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需进行抗浮设计。

3 地下室的抗浮设计水位选取

一般情况下，抗浮设计水位可采用地质勘察报告会所提供的抗浮设防水位。当地勘中没有提供该参数时，抗浮设计水位可综合考虑如下几种情况：

3.1 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定；

3.2 无长期水文观测资料时，可采用丰水最高稳定水位（不含上层滞水），或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

3.3 当平整场地后的场地标高高于原有地面时，应按照整平后场地的情况来确定水位标高。

3.4 对于台地可按照勘察期间的实测平均水位增加2~4m；对于一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1~3m；雨季勘察时取小值，旱季勘察时取大值。

3.5 施工期间的抗浮设防水位可以按照1~2个水文年度的最高水位确定。

4 地下室抗浮验算

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：

s——地下水对地下室的浮力标准值；

g——结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；

k——抗浮安全系数，可取1.05.

除对地下室进行抗浮验算外，还应对地下室底板进行承载力验算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

当k>1.05时，如果安全系数刚刚超过限值，可以采取增加自重的方法来抗浮要求。

5.2 设置抗拔桩、抗浮锚杆：

这里着重介绍一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。

6 结论

地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮应引起足够重视。

参考文献:

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》.北京：中国计划出版社，2010.

[2]《建筑结构荷载规范（2006版）》（gb 50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

抗浮设计论文范文第4篇

关键词 地下空间；抗浮设计；水浮力；抗浮锚杆

中图分类号TV13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）39-0149-02

随着我国改革开放的不断深入，城市用地越来越紧张，城市地下空间的开发和利用日益得到政府部门的重视，许多城市利用广场、绿地等建设地下工程，但是建设地下工程，都受到着地下水的浮力作用，如地下铁道和隧道、地下商场、地下人行通道等地下工程都受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。因此，工程的抗浮设计是否正确合理，直接关系到工程的安全可靠和工程造价，应引起设计者的高度重视。

1 存在的问题

地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深＞7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：

1）没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识，导致在建设地下工程时没有做抗浮验算；

2）没有做好施工现场的地下水勘察工作，导致抗浮设计中地下水水位的取值不当，没有考虑到极端天气下出现的最高水位；

3）设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素，导致抗浮措施不当；

4）施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视。

2 地下工程抗浮措施的选择

下水浮力的作用机理，可以采取配重法来平衡水浮力，这种方法简单有效，主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力；工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题，其原理和配重法一样，只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的。

对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。

采用抗浮桩进行抗浮设计，主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的，抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系，因为制造抗浮桩的造价高，所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方。

抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体，保证锚固体和岩土层的结合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点，广泛的用于地下空间抗浮施工。在实际施工中，施工人员要根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施。

3 地下工程的抗浮设计

3.1 设计流程

对于地下工程抗浮设计总原则，应该满足下式要求：

式中：W为地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；

F为地下水浮力。

当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式要求时，应进行地下建筑抗浮设计。

在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时，地下建筑的抗浮设计按以下原则进行：

1）当结构重量大于地下水的浮力且满足（1）式时，不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用，但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位；

2）当结构重量小于地下水浮力时，地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力；

3）上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用，保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度，并满足构件的上拱抗裂要求。

3.2 水浮力计算

一般情况下，水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位，根据阿基米德定律依照公式：

（2）

其中，V0为水浮力；F3为地下建筑重力；F4为覆土重力；A为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积；F1为桩柱重力；F2为承台重力；F5为±0.000以上主体垂直荷载。

若计算结果v＞0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。

3.3 抗浮设计

当计算所得的浮力V>0时，应采取抗浮措施，在选择抗浮措施时，要做到经济合理，首先要分析工程地质和水文地质条件，并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况。

1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土；

2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。

4 地下建筑上浮后处理措施

当发生地下建筑上浮后，应尽快采取措施增加配重和降低地下水水位，以减小水浮力，再检查地下建筑上浮是否造成建筑结构的破坏，破坏过程是否可以修复。常用的几种地下建筑上浮处理方法：1）加载。设法迅速增加地下建筑的重量，以克服水浮力及地下建筑侧墙与土体之间的摩擦力，使卡在土层中的地下建筑沉回原位；2）抽水。可以在现场重新启动原有的抽水井或另行打设抽水井以降低水压；3）解压。在地下室底板上钻孔，以宣泄地下水，此外如果地下建筑外侧有足够的场地，可以考虑将周边塌方部分挖除，可以使地下建筑较易于下沉。

5 结论

地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分。设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析，正确计算水浮力与抗浮力，处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系，选择合理的抗浮措施，既保证地下工程的安全，又节省投资。

参考文献

[1]裴豪杰.地下结构的抗浮设计探讨，2004.

抗浮设计论文范文第5篇

关键词：地下室；抗浮设计；锚杆；注浆

引言

近年来，随着城市用地的日益紧张，建筑物地下室的埋深亦愈来愈大，部分地下室上部结构为裙房，如果地下水较浅，裙房结构自重不足以抵抗地下水浮力，地下室抗浮设计成为结构设计的重点问题。

对民用建筑工程地下室的抗浮验算，国家规范和各种地方规范提出了不同的要求，主要有四种：

（一）《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）第3.2.4条第4点规定：对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。

（二）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.4.3条，建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算，应符合下列规定：

1 对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求： ，式中：Gk――建筑物自重及压重之和（kN）

Nw，k――浮力作用值（kN）；

Kw――抗浮稳定性安全系数，一般情况下可取1.05.

2 抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。

（三）《广东省标准《建筑地基基础设计规范》》（DBJ 15-31-2003）（简称广东标准）第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性应满足下式的要求：W/F≥1.05，式中：W为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；F为地下水的浮力的标准值。

（四）《北京市建筑设计技术细则（结构专业）》第3.1.8条第5款规定：在验算建筑之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取1.0.

以上四种计算要求中，国家规范和广东标准的抗浮要求是一致的。目前，常用的抗浮措施有加大结构尺寸或增加结构压重抗浮、抗拔桩抗浮、锚杆抗浮等。其中抗浮锚杆以其经济性、施工周期短等优点，在地下室抗浮设计中应用越来越多。但抗浮锚杆设计目前尚无统一的规定和计算方法，如何保证抗浮锚杆设计的安全可靠性、经济合理性就显得尤其重要。下面结合工程实例，主要论述了锚杆在地下室抗浮中的设计的应用，以供大家参考。

1 工程概况

某住宅小区，一共6幢，建筑面积108500，地上25～28层，地下1层。地下室底板面标高-4.9米，基础部分采用人工挖孔桩，持力层为中风化花岗岩层，计算沉降量为15～18mm，单层地下室部分采用天然筏板基础，基础持力层为残积砾质粘性土层，计算沉降量为5mm，为调整沉降差，地下室间设置沉降后浇带方可浇筑；场地较稳定，不存在岩溶作用；地基稳定性好，地下水丰富。

2 抗浮设计

3 锚杆设计

由于锚杆抗拔设计无明确的规范条文，设计时参考《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）和《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）内容进行计算和构造措施。

（1）土力学参数

（2）锚杆抗拔承载力特征值计算

锚杆设计直径为D=130mm，基底以下土层性质良好，按全粘结锚杆设计，根据土层及施工情况，设计锚杆锚固长度la为8m。根据《建筑地基基础设计规范》第6.8.6 条，对永久性锚杆的初步设计，可按下式估算：

Nak=ζ?furhr=112kN

式中：Nak为锚杆抗拔承载力特征值；ur为锚杆周长，为0.408m；hr为锚杆锚固段锚入岩层的有效锚固长度

本工程按各土层平均高度取值，即土层③5m，土 层④1.75m，土层⑤1.25m；?为水泥砂浆与岩土层的粘结强度特征值；ζ为经验系数，对于永久性锚杆取0.8。

设计取Nak=100kN。

（3）锚杆钢筋截面积计算

锚杆体选用三级钢，?y=360N/mm2

根据《建筑边坡工程技术规范》第7.2.2条

As≥Y0Na/ζ2?y= 523mm2

式中：

As为锚杆钢筋面积；Na为锚杆抗拔承载力设计值，Na=1.3Nak；ζ.....2为锚筋抗 拉工作条件系数，对于永久性锚杆取0.69；Y0为工程重要性系数，取1.0。

设计选用 1Ф28（HRB400级钢）

（4）锚杆钢筋与锚固砂浆的锚固长度计算

根据《建筑边坡工程技术规范》第7.2.4条

l≥Y0Na/ζ3πd?b=1.17m

式中：l为锚杆钢筋与砂浆间的锚固度；d为锚杆钢筋直径；?b为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，设计砂浆为M25时，?b= 2.1MPa；ζ3为钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，对于永久性锚杆取0.60。

（5）锚杆布置

（6）注浆设计

锚杆注浆采用425#普通硅酸盐水泥，细砂搅拌而成，砂浆的强度为M25，坍落度约75 mm左右，注浆压力应≥1.0MPa；且应采用二次注浆，二次注浆选用水灰比0.45～0.5的纯水泥浆，注浆压力≥2.0MPa。

4 锚杆验收

锚杆验收试验的锚杆数量取锚杆总数的5%，本工程共检测60根；最大试验荷载取锚杆设计特征值的二倍。根据《锚杆检测报告》的试验结果显示，全部样品在200kN荷载作用下，锚头位移稳定，未出现破坏现象，均满足设计要求。

5 结语

综上所述，本工程采用了锚杆抗浮技术，不但保证了工程的质量，而且在工期和经济上都取得了显著的效果；锚杆抗浮较其它技术抗浮有显著的优点。由于土层的不确定性，锚杆全面施工前应进行基本试验。

参考文献：

[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

[2]建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）

[3]岩土锚杆（索）技术规程（CECS22-2005）

[4]建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）