罗劲

我国现有的发展中，城镇化建设发展多以高层建筑为主，相应的高层建筑也是最难设计的，其复杂程度主要体现在地下室方面。地下室的设计及其质量是最基本的保障。而在这复杂的设计中，抗浮设计又是其中的难点，是保障其设计合理性的关键，所以抗浮设计方案一定要细化，从而提高其科学性。本文就此问题进行了深入的研究，整理分析了相关技术方法后，进而提出了相对应的改进意见，只为进一步提高地下室抗浮设计的科学性。

城市的发展进步，带来了更多的就业机会，人们因此聚集而来，而高层建筑可以很好地解决人员的居住问题，缓解城市建设用地紧张的问题，因此高层建筑一直是城市主推方向。但是利弊相依，高层建筑结构复杂，在地下室的设计中更是讲究诸多，科学的设计是前期必须要考虑的，在此之中，重中之重就是抗浮问题的设计，科学的抗浮设计、关键要点及注意事项都要根据建筑工程的具体状况进行有效的判别，只有这样，才能更加有效地去提高地下室的整体质量，很好地发挥出地下室的实际效益，从而间接地促进建筑的整体质量提升。

一、地下室抗浮设计概念

地下水位的高低状况，是地下室里面抗浮设计的主要考虑因素，也是以此来确定高层建筑承受浮力大小设计流程的。具备有效抗浮设计的地下室有利于实现高层建筑自身的平衡设计概念，同时还能平衡地下室的荷载量，使地下室更加稳定，同时反馈到高层建筑的稳定性。抗浮设计目前来说呈现两种情况：整体抗浮设计、局部抗浮设计，两者有不同也有共通，但是无一例外都要重视地下水浮力的问题，这是确保地下室抗浮结构设计的重要影响因素，因此一定要确定其设计方案的科学性。

二、高层建筑地下室抗浮设计注意事项

1.地下水因素

在高层建筑的基建部分，一般会对地下室结构区进行夯实处理，以确保地基土层达到建设要求中的密实性，但是在这期间此区域的水只进入而难排出，这种情况会使地下室区域的水位逐渐增高，从而引起地基上浮的问题出现，更有甚者会导致其抗浮设计完全失效，令高层建筑的地下室结构变形。

2.外部影响因素

建设时，有些特殊的工况情况下抗浮桩、抗浮锚杆等这些都会一定程度地被建设场地周围环境的物理或者化学因素影响，由此引发质量问题，这些最终都可能会引起抗浮设计的失效，且抗浮桩、抗浮锚杆等这些如果在外力的作用下被破坏，后续的维护也是很麻烦的，且很难复原，这样会导致地下室的无法使用。

三、高层建筑地下室抗浮设计存在的问题

建筑物受到地下水的冲击通常称之为地下室水浮力，这个冲击与地下水位有直接关联，当地下水所产生的浮力较大时，有可能会引起建筑物的整体上浮，或者地下室的局部构件被破坏的情况，这种情况都很难去人为修复，所以前期设计一定要有效地避免地下水浮力的冲击。当高层建筑地下室进行抗浮设计时，有以下几个问题要特别注意：

1.地下水的浮力存在问题

实践经验的缺失，导致对当下部分高层建筑在抗浮设计过程中，对于地下水浮力计算不精确，这样就导致了地下水浮力的计算结果不准确。与此同时设计人员的技术水平也有一定的不足，这样就导致在进行地下水浮力计算时存在一定的误差，甚至根本无法根据地下水的实际情况去确定具体的浮力数值区间，这样就导致计算结果无法满足时间要求，从而导致地下室抗浮设计不够合理。地下水浮力是整个抗浮设计中的核心要素，有效的计算方法，精准的数值是地下室抗浮设计最基本的保障，只有这些先确定下来才能有效地保证抗浮设计的科学性。所以，当前地下水浮力计算中存在的问题不容忽视。

2.地下水的水位存在问题

地下水浮力的计算中，地下水所存在的液位面是影响地下水所产生浮力的重要因素，因此在进行前期设计时，水位的调查是必不可失的一环，但是实际实行中，地质勘探问题的存在，导致了关于地下水测定水位难度的增大，这对于抗浮设计有很大的负面影响。地下室的抗浮设计，水位必须精准，只有这样才能很好地满足抗浮设计的要求，水文地质勘测可以有效地辅助水位测定，但是勘测中也有一些问题需要解决，这些都导致了地下室抗浮设计的不科学。

四、高层建筑地下室抗浮设计的要点

1.地下水位取值

地下水位的整体调查工作是整个高层建筑地下室抗浮设计中必不可少的一环，前期的勘察资料呈现的明确的地下水位具体数值，再根据一系列的系统公式推算，这样可以有效地提高抗浮设计的科学性。当地下水位高于地下室基础底板的时候，需要根据当时工程所在区域的地形结构、地下水类型，地下水变化等一系列的情况来对基础底板进行荷载量验算，以此来保证基础底板的有效作用。此外，地下水的类型和补给关系、排泄关系等一系列的因素都会对地下水位的分析产生一定程度的影响，只有综合考量之后再对抗浮结构设计的可行性进行讨论定版才能保证结构的抗浮效果最好。地下水中水位的取值问题，会对抗浮设计产生十分直观的影响，所以在取值过程中多方位的考量是必要的：地下水水位的变化、历史数据中的极限值、工程下方的地下水走势等都是影响地下水水位变化的因素，都需要考虑在内，综合考量之后抗浮设计结构可承受当前地下水位极限数值，这样就能有效地提高高层建筑地下室抗浮结构质量。

2.整体抗浮与局部抗浮

在现有市场的高层建筑地下室抗浮设计中，整体抗浮和局部抗浮都需关注，在考虑整体以后再去对局部进行分析是两者先后顺序的体现。如果需要验证整体抗浮结构时，就要优先保证其设计对于地下水产生浮力的抵抗性，以此来确定整体的安全性及有效性；而局部抗浮设计则是在整体满足要求以后，对于局部特别要求所需的设计，一般局部抗浮设计时都是因为此处浮力比之整体较大，所以需要特别要求，在其设计时以不影响整体为原则。由此可知整体抗浮和局部抗浮有一定的交叉和重叠，但是又有优先级要求，这些是设计时容易忽略的问题，因此在设计中需要重点关注。

五、高层建筑抗浮措施的合理选用

1.压重抗浮

抗浮设计中有抗浮安全度这个说法，其不足主要是因为结构自重加恒载重量不足以对抗地下水浮力对于结构的冲击，在此问题上最直接的办法就是增加结构自重或者是增加结构载重，如：增加地下室顶板上方的覆土厚度，既可以解决水管网的隐蔽问题，还能有效提高抗浮能力。

如果抗浮结构设计的局部抗浮设计不能满足要求且采用的处理措施不奏效时，可以考虑采用重混凝土（铁屑混凝土或用重金属矿石作骨料的混凝土）抗浮，这样可以有效地缓解抗浮压力。

2.工程桩抗浮

常用的抗浮措施中有效地利用高层建筑其本身的工程桩是主流抗浮措施之一，因为其桩基一般为现浇大直径桩，其整体性很好，可以很好地利用与土层的摩擦力，尤其是嵌岩桩。在此之外，桩内还可以配置足够的连续抗拔钢筋，以此来满足桩身本体的强度，降低其变形量还有满足裂缝宽度限值要求。因此，在设计大直径的灌注桩时候，对于其抗拔力一定要用来验算抵抗浮力，这样可以有效地节省成本。就目前而言，高层建筑基础上常用的高强预应力管桩也能用于抗浮，但在使用时还是有注意事项：

一般的管桩表面都相对光滑，而且桩尖部位不能进入较硬的岩石层，这样的话就会出现一定的局限性，例如：当桩本身相对较长且周围的土层有较大摩擦力的时候，这样的单桩就可以提供有效的抗拔力，同时抗拔力与桩体本身的强度也有关系。当每个单桩长＞11m 时，管桩如果不达要求还需要接长的话，这时候的连接方式一般都会选用将2 根桩的端头板焊接起来，同时为了保证单桩本体的抗拔能力，对于接头的焊缝质量、焊接完成程度还有再次施打的时间间隔都应满足有关设计与施工规范要求，如不满足，则再次击打时很容易令接头受损；单桩桩头和桩承台的连接方式是重中之重，就现如今此行业的市场而言，大部分工程都会采用将桩头与钢筋一并截断，最后再在桩内吊钢模放插筋浇灌约1.5m 高混凝土的做法，这样的做法虽然可以很好地让其连接处的强度桩头和桩身相平衡，但是混凝土塞与桩壁的粘接强度设计值却有很大程度的降低，这是不容忽视的细节。当然将桩内纵筋剥出后直接锚入承台中也可以很好地提高桩与承台间的连接强度。

3.锚杆抗浮

有些高层建筑是无法采用之前叙述的几种抗浮方法的，例如：使用天然地基（箱型或厚筏）的高层建筑就有这种可能。这个时候锚杆或树根桩等拉锚措施抗浮就可以适当地解决当前问题，此类方法适用于的要求比较苛刻，必须在基岩或者良好锚固土层埋深较浅、锚杆长度较短等情况，当地下水水头压力过大，松散砂层太厚的时候就会对锚杆施工产生一种严重的阻碍。特别要注意的有一种情况，如果地下室底板下方的软弱土层过厚或者其锚杆的自由段特别长的时候，是不适合抗浮方案设计的。此外，我们还要考虑地下水位的问题，随着季节的变换，地下水位随之变换，如果锚杆前期设计没有考虑到由于水位变换产生的拉力变化的话，就会导致锚杆大幅度变形，会不利于结构的稳定性，这个时候预应力锚杆的作用可以很好地解决此类问题，设计时考虑最高水位拉力负荷，如果水位上升，锚杆不会变形，如若水位降低，锚杆的剩余预应力会附在工程桩上，增加工程桩的设计荷重。

4.排水法抗浮

国内有很多工程已经引进了排水抗浮法这一抗浮设计，但是此类方法多用于建筑场地的标高相对较高或者拥有一个较低水平面排水系统的建筑工程。此方案名为排水法抗浮，顾名思义，主要工作原理是通过采排水盲沟的作用，把地下室周围一圈的地下水尽可能地都通过自流方式排到较低的疏水系统中，以此来从源头杜绝地下水升高的问题，地下水水位不上升，也就杜绝了其产生的浮力影响，这种方式相对而言省力且节省成本，但是仅限于特殊场地的应用，因此，并不能普遍使用。在排水抗浮法中，有一种相对效果比较好的方法：标准静水压力释放系统，此类方法在国内外的工程实例中都取得了良好的效果，实操中也没有明显的漏洞，其主要是把地下水位降低到地下室底板之下的某个标高，这样可以很好地分担地下室底板所承受的浮力，效果特别好的情况下甚至会让地下室底板完全不受力，这样不仅很好地防止了地下室上浮，还可以很好地减少地下室地板的厚度，主要工作原理如下：

第一，设计采用一种把地下水和地下室底板隔开的方案，即永久止水帷幕，此方案直接从室外地面一直向下延伸到其相对的隔水层；第二，为了减少水力的冲击，把地下室底板下方铺设一层高质量的砾石反滤层，这样可以很好地阻隔透过下部隔水层向上渗入的水中所带的泥砂，保证外侧只有清水流入，且沿着反滤层横向流动很好地降低对于地下室底板的冲击；第三，反滤层周围埋设多孔聚乙烯排水管网可以很好地形成完整实用的排水系统，可以把反滤层内部的水直接引流到专门的集水井中去；第四，要安装一些清洁箱在排水管附近，可以有效地清洁泥砂，保证通道的顺畅；第五，要根据情况使用低容量的水泵抽取集水井中的水。

上述方法相对而言在国内运用的时间还短，并不是十分的成熟，相应的经济指标和长期的使用效果都没有详细的统计呈现，所以在具体的施工中，可以当作备选用。

六、结语

抗浮设计在高层建筑地下室的设计中，呈现得并不是十分复杂。但是其在严谨程度上却是要求很高的：场地的条件、周围环境甚至于土层等都要仔细分析，并且荷载的取值和计算都必须相当的精准。只有这样根据工程自身的环境条件及相关要求设计出的抗浮方案，才能更好地达到经济实用的目的。