基于功能需求的房屋建筑地下室结构的抗浮设计

2019-11-29张显涛

建材发展导向 2019年19期

张显涛

（邢台市建筑设计研究院有限公司，河北邢台 054000）

近年来，随着经济的发展，城市地面空间的使用范围不断扩大，地下停车场也越来越大，在一些地下水位在高海拔地区，由于地下水浮力大，如果不考虑地下水浮力的影响，经常会造成地下室地板损坏，整个地下室出现浮置问题，地下水位高水浮力考虑不够，地下室无抗浮措施及损坏，地下室出现渗水。因此必须对地下结构进行设计，保证地下室结构的安全，应充分重视地下室结构的抗浮。

1 房屋建筑地下式结构抗浮设计的概念和重要性

随着人民生活水平的提高和土地价格的不断上涨，需要建设更多的地下车库和人民防空地下室来解决停车和人防问题，地下空间的发展越来越受到人们的重视，对地下空间的要求也越来越高，设计过程中需要考虑的问题也越来越多，为保证地下室的施工及以后地下室的使用不致因抗浮设计而引起结构浮起或开裂，特别是考虑到地下水大面积浮力的平衡，在地下大面积开挖空间是困难的，在高层建筑中，许多建筑设计采用整体裙房或纯地下结构设计，地下室埋得越来越深。因为大楼下面的房间位置比较特殊特殊情况下，受施工季节影响，存在潜在的水风险，因此建筑物的地下室应增加抗浮设计。

设置抗拔桩，增加地坪重量，强度大防渗、抗浮设计，加上大宽扁梁的应用率，不会影响其他结构，在此基础上，最大限度地提高了基坑底部的高程，从而达到了抗浮功能，应注意，梁板筏或平板阀板应被用作地下室在高层建筑上的基础背板。

2 房屋建筑地下式结构抗浮设计的水位设计

《建筑基础设计规范》规定：“当建筑物地下室或地下结构存在漂浮问题时，应检查浮起阻力。”文章指出：抗浮设计水位是一个非常重要的设计参数，影响因素很多，不仅与气候、水文地质等自然因素有关，而且还涉及地下水开采、上下游等复杂因素。河道配水、跨流域调水及大量地下工程建设。对于条件复杂的重要工程，有时很难预测勘察期间建筑物可能发生的变化和峰值水位。因此，根据现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021，对于条件复杂的重要工程，有必要论证使用过程中的水位，并提出抗浮专项。

3 房屋建筑地下式结构抗浮设计的方案

3.1 增加自重法

顶荷载是指加厚混凝土或增加地下结构的顶部。增加额外的道床材料，增加地下结构本身的重量，以对抗地面水的浮力。但原有覆盖土的位置将被增加的混凝土所占据，因此覆盖层土壤和混凝土之间的重量差是增加的重量。但一般来说，土壤与混凝土的重量差别不大，所以这种方法的不好，并将地表与地下构筑物的距离拉近，使地下构筑物漂浮覆盖层厚度减小，由此可见，顶压载措施适用于有压载带的顶部，抗浮地下结构，不加太多荷载，埋深较浅，而且很大对于深埋深的地下结构物，由于其顶部的原因，不宜采用顶碴测量，压载条件会增加结构的成本。另外，采用顶碴措施防浮时，应避免雨季施工。

基底的加载方法是加厚地下结构底板的混凝土，以增加其自身重量，它抵抗地下水的浮力，但增加了水和混凝土的浮力，增加的重量是混凝土和水的重量差，因为混凝土和水的重量差远大于搅拌凝结土的重量，与覆土的重量相差较大，因此底板混凝土的抗浮效果随单位体积的增大而增大，其效益大于屋顶压载法，但会提高工程造价。地下室底板需浇筑大量道砟混凝土，造成大量材料浪费。工作也带来很大的困难和不便，道碴增加地下室地板的厚度，导致地下室房间间隙变小，给以后使用带来不便。这个计划花费了大量的金钱和劳力，一般用于地下结构抗浮，埋深较浅，不需加太厚混凝土。

边墙荷载措施是加厚地下结构边墙混凝土，尽管这种做法增加水的浮力，但也扩大了地下结构上方覆土的范围，尽管如此还可以获得更大的抗浮性，不需要加深基坑开挖，但开挖范围增大，在土地价格昂贵的地区，经济效益会降低，本法一般适用于非现场在土地价格有限且便宜的地区，防止小型地下结构的浮动。

3.2 设置抗浮桩

目前，这是工程设计中应用最广泛的解决方案，但是分析表明，由于地下洞室的防浮保护，该方法也有一定的局限性，水位以拟建场地最高水位和近几年水位变化为依据。提出，即使经过重新评估后的抗浮设置防水，也要很明显，这种方法决定了地下水位在正常情况下很难实现，加上设计计算不准确也使得抗浮桩具有一定的安全储备能力，因此，“抗浮桩”一直在实践中应用。“压桩”的作用，这种“反作用”会阻碍地下室的抗浮要求。合理的沉降，这种变化会使大型底盘在主体结构的地下室之间的水槽差异更大，这正是我们在设计中要做的。在安装抗浮桩时，应考虑基础底板的内力和加固，地下水压也会增加底板上的负荷。因此，对于抗浮桩应结合工程的实际情况和当地的工程经验。