谭桂斌
广东博意建筑设计院有限公司广东佛山528000
摘要：随着城市建设的快速发展，土地资源越来越紧张，城市空间利用开始向着高空和地下两个方向发展，地下室工程越来越多。在地下室工程中，由于地下水的存在，会对其产生浮力作用，影响地下室结构的稳定、安全，因此，就需要进行抗浮设计。本文就对地下室抗浮设计方法展开探析，结合工程实际，为地下室设计水平的提高提供帮助，以保障地下室工程的安全。
关键词：地下室；抗浮设计；设计方法
1地下室抗浮设计概述
1.1地下室抗浮设计的概念
地下室抗浮设计就是以地下水位的高低来确定建筑物承受浮力大小的设计过程，地下室抗浮设计有利于建筑整体自重的有效平衡，同时也有利于分布地下室所受的压重，在稳定地下室形态和功能的同时，还有利于实现建筑物整体的稳定。地下室抗浮设计根据设计面积和经验一般可以分为整体部分或局部的抗浮设计。地下室抗浮设计过程中地下水的浮力是重要的影响因素，设计地下室抗浮结构和功能是要展开对浮力的全面计算，进而形成更为有效的地下室设计方案。
1.2抗浮计算公式
根据我国建筑地基基础设计规范规定，当在建筑物的修建中，存在地下室的上浮问题时，应进行抗浮验算。在工程中，对于地下室抗浮设计应对设防水位进行确定，用于地下水位浮力的计算。规范中给出了计算公式：GK/NW，K≥KW。其中，KW为抗浮稳定安全系数，通常情况下，取值为1.05。根据规范规定，在抗浮稳定性无法符合设计要求时，可以采取相应的措施进行处理，通常可采用增加压重和设置抗浮构件的方式，本工程采用的抗浮设计是采用抗浮桩。当整体抗浮验算满足要求，而局部抗浮验算不能满足要求时，可以采取措施提高结构刚度。
2地下室抗浮措施
2.1压重抗浮
在进行地下室结构设计的过程中，很容易遇到抗浮安全度其中主要的原因就是建筑结构的自重程度相对较低。由于地下水对于建筑结构会产生一定的浮力。因此，比较直接的方法就是要不断增加结构的自重。可以在地下室内部的顶板上覆盖一层厚土，这样可以有效的增加建筑的抗浮能力。同时，也可以釆用回填土的形式来对其中的部分结构进行压重。对于底板结构来说，主要是以板柱和梁板两个部分构成。在设置的过程中可以有效的解决工程的抗浮问题和地板的防水处理能力。
2.2工程桩抗浮
工程桩，就是在工程中使用的，最终在建构筑物中受力起作用的桩，根据桩身材料可分为混凝土桩钢桩和组合材料桩等，按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，工程桩基础大多是现浇大直径柱，整体性好，工程桩周围与土层间摩擦力大。但同时也应当注意工程桩在使用过程中经常会出现的裂缝及耐久性较差的问题，因此在地下室结构抗浮设计中使用工程桩抗浮应当对于使用过程中可能涉及到的桩体变形问题进行有效预估。
2.3锚杆抗浮
当建筑物采用天然地基，即箱式、厚筏；又不能在前面提到抗浮措施时，可以用锚杆或树根桩等锚固措施进行抗浮。这样基岩或良好的锚固深度相对较浅，锚固长度相对较短等，但如果地下室底板下压水头大，松散砂层太厚，则存在锚杆施工难度。然而，当地下室底板软土层为厚或太长的自由段锚箱时，选择抗浮方案不合适，自由段锚固长时间的防腐蚀要求较高，相应的造价也会随之增加。除此之外，，由于地下水位应季节性不断变化，锚固力也一直在不断变化，如果使用非预应力锚杆会发生较大的变形，不利于结构的稳定。如果采用预应力锚杆，则不能保证地下水位结构有利于向上变形。当地下水位降低时，浮力将相对减少，和锚的残余应力将成为一个额外的负载的工程桩.
2.4排水法抗浮
排水法抗浮主要是通过修建排水盲沟将地下室周围的地下水自流排到较低区域，这种方法只适用于建筑场地标高相对于周围地面较高或附近有较低水位的排水系统工程中，不能普遍使用当前比较流行的一种排水法抗浮是标准静水压力释放系统，该系统通过多孔聚乙稀排水管网将地下水位降到地下室底板以下，使地下室地板不受或受很小的水浮力，能够有效地防止地下室上浮。
3案例分析
3.1工程概况
某广场位于闹市区，为5层框架结构，柱距9.6m×9.6m，采用一柱一桩人工挖孔桩基础，桩径1000～1200mm，承台底标高为一1.800m，有效桩长5.0-8.1m，桩端持力层为中等风化粉砂岩，于2000年建成使用。由于市场发展，地面车位已不能满足实际需求。业主要求在不破坏现有建筑物的基础上，在其下部及西侧空地扩建层高为5．1m的地下室，作为地下超市和停车场。
3.2抗浮锚杆方案
（1）考虑西侧上部无建筑物，部分地下室采用锚杆抗浮，抗浮设计水位为拟建建筑物室外地坪下0.50m，相当于-0.950m标高处。拟建地下室底板标高为-5.100m。西侧纯地下室部分柱网尺寸为8.3mX6.0m，考虑底板厚为400mm底板底标高落在2号圆砾层上，接近强风化粉砂岩土。顶板面标高为-0．600m，板厚200mm，采用梁板结构，上部面层厚150mm，经计算每根柱下浮力为1300kN，考虑采用抗浮锚杆进行抗浮计算。抗浮锚杆孔径取120mm，钢筋采用1根28（HRB400），锚杆长4．5m，全部锚人中风化岩，为全长粘结型非预应力锚杆。单根锚杆抗拔力为180kN，每柱下需8根锚杆，锚杆间距1．6m。灌C35细石混凝土。底板配筋需考虑承担35kN/m2的水浮力。对上部有建筑物的新增地下室，整体抗浮满足要求，但因柱网较大（9．6mX9．6m），若设置地梁（高度约1．2m）会造成挖深太深，使桩基埋深不足，影响整个建筑物的结构类型，所以地下室底板只能按无梁板设计，底板厚需500mm，承担水浮力约33kN/m2。
3.3实施方案
由于本工程处在闹市区，且原房屋已营业，工期仅4个月，按抗浮锚杆方案施工周期长、费用高，且地下室底板与桩基础的连接要求较高，施工质量较难控制。经优化和充分论证，确定采取释放水浮力法来解决抗浮问题。
3.3.1本工程场地的有利条件
本工程基底位于透水层，距基底30，-40cm是厚约lm的强风化粉砂岩，以下为-2层中等风化粉砂岩，为弱透水层。
3.3.2确定施工方案
（1）采取相应的排水措施，地下室底板下设置盲沟（图1），根据柱网平面设十字交错盲沟，每跨设置一道；挡土墙边设明沟加集水井，四周挡土墙嵌入2层中等风化粉砂岩大于500mm，使外围地下水难以渗入地下室底板周围（图2）；水泵不间断工作，尤其在雨季应保证排水畅通；设水压监测系统，实时了解基底水压，压力达到预警值时报警。
（2）尽量降低层高，充分利用原地梁和新浇楼板间的空隙布置设备管线。
（3）地下室四周回填土不得使用建筑垃圾或含有机物的杂土，应选用透水性较差的粘土回填，每300mm一皮分层夯实。
（4）经济比较：本方案可节省锚杆588根，约15万元。将底板原厚400mm和500mm部分全部改为300mm，不用于抵抗水浮力，300mm厚的底板只为对独立的桩基起整体稳定作用，按构造配筋即可满足要求，可降低工程造价，节省资金约150万，工期缩短两个月。
4结语
随着城市化建设不断加深，建立地下室的工程越来越多，所以就需要谨慎地选择抗浮方案，这个方案不但要应用最新的技术，而且要节省经济成本。除此之外，还需要根据工程所处的地质环境等特点，设计出最佳的抗浮方案，来促进我国地下室工程的发展。
参考文献：
[1]鲁昂，建筑地下室抗浮设计若干问题探讨[J].建筑结构，2017，47（S1）
[2]陈萍.地下室抗浮设计探讨[J].建材世界，2017，38（02）：84-87.