地下室抗浮设计注意事项

地下室抗浮设计中的几个问题讨论(一)

湖南省建筑设计院刘冬柏王璇

原版本已进行修改，重新发表于《湖南勘察设计》2010年第2期

摘要：许多地下室因水浮力而导致结构整体上浮或地下室底板局部隆起，造成工程事故和经济损失。本文对这些工程事故产生的技术因素进行归纳总结，与同行共同探讨。

主题词：地下室，整体抗浮，局部抗浮，传力途径，锚杆

近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中出现整体上浮，最大上浮高度达到1.42m；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝，有些构件丧失承载能力；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝„„诸如此类问题时有发生，造成了不良的社会影响和财产的损失。本文对这些事故的产生原因归纳总结成以下四个方面，与同行们共同讨论：

一、抗浮设计基本概念

在多个地下室因水浮力作用而引发的工程亊故中，发现有些设计人员对地下水的作用认识不足，抗浮设计的基本概念不够清晰，常见的有下列几种情况：

1）重视地下室的梁、板、柱、墙的结构构件设计，忽视整体结构的抗浮验算分析，忽视施工中的抗浮措施，认为具有上万吨自重的地下室怎么会浮起来呢？

2）地下室底板裂缝、漏水，甚至成为地下游泳池，把某些实质上是由于地下水的作用力远大于手里构件的设计荷载而造的工程事故，归咎于温度应力作用或砼施工质量。

3）对于基底为不透水土层的地基（基岩、坚硬粘土），深基坑支护又采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护，忽视地表水可能引起的水浮力作用。

试想万吨级以上大船能在江、河、海中航行，可见水的作用力之大。地下室底板和侧墙形成了一个密闭的空间，就像一条“船”，它的水浮力是它浸泡在水中的体积乘以水容重。例如，一个50×100m的地下室，水位浸泡高度为5m，它的浮力为25000吨，而一般独立的两层混凝土地下室的结构自重约为15000吨，若不采用相应措施，必然上浮。地下室的抗浮设计就是要使这个船既不上浮，船身又不被破坏。因此，地下室的抗浮设计必须进行整体抗浮和局部抗浮验算。为防止地下室整体上浮，我们通常采用三类做法，“压”、“拉”和“压拉并举”。

地下室抗浮设计方法的几点建议

自我国改革开放以来，随着经济的快速发展，城市化进程加快，城市地下空间资源的开发和利用引来了越来越多的关注。许多居民区、办公区域都建立了地下车库，和各种各样的人民防空工程，以及独立的地下商场等。

标签：地下室；抗浮设防水位；抗浮措施

在地下建筑开发建设过程中，地下水对建筑物的影响是地下建筑工程遇到的特殊问题，地下水浮力是其中一个重要的影响因素。在进行地下室抗浮设计时，会遇到如何确定抗浮水位、采取何种抗浮措施等问题，各种抗浮方法都有其适用的条件和优势，采取适合的抗浮技术措施对地下室建设有很大的影响。

1、抗浮锚杆在地下室地板抗浮设计的应用

作为底下建设物的一个重要的问题，如何进行抗浮是必须要考虑的，常见的抗浮方法中都其存在的一些缺点和不足，都不能进行完全有效的解决强化抗浮问题，目前使用最为广泛的抗浮锚杆就是为了客服传统技术的缺点，对其进行优化处理后的结果。在使用抗浮锚杆中，解决了地下水由于浮力造成的开裂、结构上浮等问题之外，还能有效的解决传统方法费用高、使用操作复杂的难题。在抗拔能力和受力均匀方面也能对施工进行很大程度的提高。

2、抗浮稳定性

地下水对建筑造成的浮力是由地下水压力形成的，由于土体的性质影响，要比纯水条件下复杂得多，很多情况下与结构形式以及地下室埋置深度范围内的土层分布关系密切，需要做进一步分析。从力学上看，浮力就是结构所有体外表面所受水压力的矢量和，抗浮设防水位本质是地下结构所有体外表面所受水压力的矢量和对应的水头高度。地下建筑的抗浮稳定应满足：（结构自重及其上作用的永久荷载标准值得总和+抗浮措施提供的作用力标准值）>地下水对建筑物的浮托力标准值。为了衡量地下建筑的抗浮能力，定义“特征水位”，用符号“（Ha）”表示，特征水位（Ha）是地下建筑仅靠自重能平衡地下水浮力的最高水位，即抗浮稳定的临界水位。特征水位是反应地下室建筑在未采取额外抗浮措施时的整体抗浮稳定能力的重要指标。

地下室抗浮设计

1 / 4 引言概述：

地下室抗浮设计是在地下室建设过程中至关重要的一环。在地下室施工中，由于地下水位的压力，地下室会产生浮升的风险，在设计中必须采取相应的措施来保证地下室的稳定性和安全性。本文将对地下室抗浮设计进行详细探讨，包括设计原则、抗浮措施以及施工中的注意事项。

正文内容：

一、设计原则

1.1地下水位分析：在进行地下室抗浮设计之前，需要对地下水位进行详细的分析。通过对地下水位的调查和监测，确定地下室地基所承受的水压力大小和变化趋势，从而提供设计依据。

1.2沉降分析：地下室建设过程中，地基沉降是不可避免的。设计师需要通过地基工程勘察和分析，确定地基承载能力和沉降量的合理范围，并采取相应的措施降低地基沉降对地下室的影响。

1.3抗浮设计计算：抗浮设计计算是地下室抗浮设计的核心内容。设计师需要根据地下室的结构和地下水的压力，进行浮力计算和承载力计算，确保地下室能够有效地抵抗浮升力。还需要考虑地下室的重力结构和承载能力，以保证其稳定性。 地下室抗浮设计

2 / 4 1.4抗浮控制策略：设计师需要制定详细的抗浮控制策略，包括采取何种措施来减小浮升力、增加地下室的自重和刚度、提高地下室的排水能力等。这些措施应当符合相应的抗浮设计标准和规范。

1.5施工监测和评估：地下室抗浮设计不仅仅是在施工前的计算和设计，还需要在施工过程中进行监测和评估。通过实时监测地下室的变形和地下水位的变化，及时调整设计措施，确保地下室的抗浮性能。

二、抗浮措施

2.1地下室顶板加强：地下室顶板是主要受力面之一，需要采取相应的加固措施来增加其抗浮能力。可以采用增设钢筋或混凝土加厚的方式来增加顶板的刚度和承载能力。

2.2基础加固：地下室的基础是抗浮的重要组成部分，需要采取适当的加固措施来增强其抗浮能力。可以采用加宽基础底座、增加基础深度或使用专用的加固材料等方式来提高基础的承载能力。

2.3排水系统设计：地下室的排水系统在抗浮设计中起着重要的作用。设计师需要合理设计排水系统，确保地下室内的水能够及时排出，减小地下水位的压力。可以采用管道排水、泵站排水等方式来解决地下室排水问题。 地下室抗浮设计

浅析地下室抗浮设计

摘要：近些年来，有不少地下室因抗浮问题而造成工程事故，现在用一个工程实例举例讲解下地下室抗浮设计。

关键词：抗浮水位；整体抗浮；局部抗浮；抗浮锚杆

一、项目概况

本工程位于成都市。本工程为全埋式地下室，地下室层数为二层，本项目结构形式为框架结构,属于抗震一般地段。本工程人防区域及非人防区域均为梁板结构。该场地属稳定建筑场地，适宜建筑。本工程结构嵌固部位位于基顶。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.45s。结构设计使用年限为50年，多遇地震水平地震影响系数为0.08。

二、抗浮设计水位

地勘资料：

本工程回填土孔隙大，渗透性强，且厚度较大，分布较广，周边水域补给源较多，对上层滞水采用疏排等措施很难满足抗浮要求，故建议应采取专项的抗浮措施，根据“《成都市建筑工程抗浮锚杆质量管理规程》第十六条抗浮设防水位宜满足一级阶段不能低于室外地坪标高以下1.0m要求”，本工程抗浮设计水位可按室外地坪标高以下1.0m考虑，可采取设置抗浮锚杆或抗浮桩等抗浮措施，同时应对抗水底板增加配筋量。地下室防水设防高度应高出室外地坪0.5m以上。抗浮结构施工前，宜选择具有代表性的地段进行现场抗浮结构的抗拔试验，以确定抗拔承载力的相关参数，为抗浮结构的设计和施工提供依据。

三、整体抗浮

根据建筑工程抗浮技术标准3.0.1条3.0.3条规定： 1、建筑工程抗浮稳定性应符合下式规定：

G/Nw,k≥Kw (3.0.3)

式中：G——建筑结构自重、附加物自重、抗浮结构及构件抗力设计值总(kN)；

Nw,k——浮力设计值(kN)；

Kw——抗浮稳定安全系数（本工程抗浮工程设计等级为乙级，使用期抗 浮稳定安全系数为1.05）。

2、若整体不满足抗浮设计要求时，通常有以下种处理方式：压重法；排水限压法、隔水控压法与泄水降压法；锚杆法；锚桩法。整体抗浮稳定性不满足设计要求而相差不多时可采取增加压重的方法，可采取地下室底板压重和顶板压重两种方式。压重材料可根据需要选用普通回填土、毛石混凝土、素混凝土、铁屑混凝土等，