一、概述

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)的也得到迅速的發(fā)展。而城市土地資源的日益緊缺，建筑及城市交通逐步向地下發(fā)展。大商業(yè)建筑、高層及超高層建筑由于其功能和結(jié)構(gòu)本身的需要，大多設(shè)置了地下室。隨著建筑層數(shù)的日益增高，地下結(jié)構(gòu)已向多層發(fā)展，其基坑支護(hù)、地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地下室的施工及防水等日益成為建筑工程界關(guān)注的熱點(diǎn)。由于地下室工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復(fù)雜，也容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，因而對(duì)設(shè)計(jì)有一定的特殊要求。

　　二、地下室抗浮水位的合理選取

　　設(shè)防水位的確定對(duì)建筑物的安全和業(yè)主的投資有較大的影響。較多文獻(xiàn)已指出巖土地基中的地下水浮力的確定，不能簡(jiǎn)單按靜水壓力公式計(jì)算，即地下水的水壓力在垂直方向上并非隨深度增加而線性增加。從《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》和《巖土工程手冊(cè)》的規(guī)定中可以看出建筑物基礎(chǔ)位于不同持力層時(shí)，浮力計(jì)算有差別。當(dāng)位于粉土、粘土、砂土、 碎石土和節(jié)理裂縫發(fā)育的巖石地基時(shí) ，由于地層的透水性好，水浮力不應(yīng)折減，而位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基時(shí)，甚至工程底板與巖石密貼時(shí)，可考慮水浮力的折減，甚至不考慮水浮力的作用。當(dāng)建筑物位于黏土地基時(shí)，其浮力較難準(zhǔn)確確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。

　　根據(jù)勘察單位提供的巖土工程勘察報(bào)告，確定地下室抗浮設(shè)防水位時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范中確定的原則：防水要求嚴(yán)格的地下室，其設(shè)防水位可按歷年最高地下水位；對(duì)防水要求不嚴(yán)格的地下室其設(shè)防水位可參照近3～5年最高水位及勘查時(shí)的實(shí)測(cè)靜止地下水位。

　　由此，如何合理確定抗浮水位的取值，應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)、地理環(huán)境、地質(zhì)情況及場(chǎng)地條件等因素，還有工程勘察報(bào)告中提供場(chǎng)區(qū)歷年最高水位和近年的最高地下水位 ，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)綜合考慮 ，確定建筑物的設(shè)防水位和抗浮設(shè)計(jì)水位，使設(shè)計(jì)做到經(jīng)濟(jì)、安全。

　　在建筑允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設(shè)計(jì)標(biāo)高，間接降低抗浮設(shè)防水位。具體措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基礎(chǔ)的重量與“低板位”梁板式筏板基礎(chǔ)上填覆土的重量基本相當(dāng)，但后者的基礎(chǔ)高度一般要比前者高。地下室樓蓋提倡使用寬扁梁或無(wú)梁樓蓋。寬扁梁的截面高度一般為跨度的1/16～1/22，寬扁梁的使用將有效地降低地下結(jié)構(gòu)的層高，從而相對(duì)降低了抗浮設(shè)防水位。

　　三、地下室抗浮方案

　　目前針對(duì)地下室抗浮問(wèn)題主要有增加自重法和設(shè)置抗拔樁這兩種方案。

　　1、增加自重法方案

　　增加自重法包括地下室頂板壓載、地下室底板加載及邊墻加載等方法，增加地下結(jié)構(gòu)物自身重量（即恒載），使其自身的重力始終大于地下水對(duì)結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的托浮力，確保結(jié)構(gòu)物不上浮。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：施工及設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是:當(dāng)結(jié)構(gòu)物需要抵抗浮力較大時(shí)，由于需大量增加混凝土或相關(guān)配重材料用量，故費(fèi)用增加較多。還可能影響對(duì)地下結(jié)構(gòu)物室內(nèi)使用凈高。

　　1）頂部壓載措施

　　頂部壓載措施是將地下結(jié)構(gòu)物頂板的混凝土加厚或增加其他壓載材料，使自身重量（即恒載）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土卻占去原有覆土的位置，所以增加的重量?jī)H為混凝土與覆土重量之差。因?yàn)榛炷�土與覆土重量的差距不大 ，所以此法的效益不大，并且使地下結(jié)構(gòu)與地表的距離拉近 ，由此減少了地下結(jié)構(gòu)上方覆土厚度。此法一般用于埋深較淺、不需增加太厚壓載物且其頂部有條件壓載的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，否則，其頂部有條件壓載也會(huì)增加結(jié)構(gòu)自身造價(jià)和基礎(chǔ)造價(jià)，對(duì)規(guī)模較大、埋深較深的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。

　　另外，當(dāng)采用此法作抗浮措施時(shí)，施工時(shí)應(yīng)避開雨季；因?yàn)閯偡忭敽蟮叵率遥�還來(lái)不及做其他項(xiàng)目時(shí)，雨季使地下室處于其最不安全的時(shí)期。

　　2）底板加載措施

　　基板加載措施是將地下結(jié)構(gòu)物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同時(shí)也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土與水的重量之差。因?yàn)榛炷�土與水的重量差距遠(yuǎn)比混凝土與覆土的重量差距大，所以每增加單位體積的基底板混凝土，其抗浮效益比頂板壓載法要大，但會(huì)提高工程造價(jià)，采用基板加載抗浮措施 ，不僅在地下室底板需澆筑大量的壓載混凝土，在材料上造成極大的浪費(fèi)，厚板給施工也帶來(lái)非常大的困難和不便。因壓載增加了地下室底板的厚度，造成地下室凈空變小，給以后的使用帶來(lái)不便。此方案造價(jià)很高既費(fèi)錢又費(fèi)工，此法一般用于埋深較淺、不需增加太厚混凝土的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮。

　　3）側(cè)墻加載措施

　　側(cè)墻加載措施是將地下結(jié)構(gòu)物側(cè)墻的混凝土加厚，這種做法雖然增加了水的上浮力，但也由此加寬了地下結(jié)構(gòu)物上方覆土的范圍。這種做法雖然也可得到較大的抗浮力，并且不需要加深基坑開挖，但開挖的范圍卻因此增寬，在地價(jià)昂貴的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益也將因此折減。此法一般適用于不受場(chǎng)地限制、地價(jià)不貴地區(qū)的規(guī)模較小地下結(jié)構(gòu)物的抗浮。

　　2、設(shè)置抗浮樁

　　目前，設(shè)置抗拔樁是在地下室抗浮設(shè)計(jì)中使用較為廣泛的一種方法。但仔細(xì)分析，這種方法也有一定的局限性。因?yàn)榈叵率业目垢≡O(shè)防水位是根據(jù)擬建場(chǎng)地歷年最高水位，并結(jié)合近幾年的水位變化情況提出來(lái)的，即使經(jīng)過(guò)重新評(píng)估后確定的抗浮設(shè)防水位，也是按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律得出的結(jié)論。顯然，該方法確定的地下水位在一般的情況下是很難達(dá)到的；加之設(shè)計(jì)計(jì)算的不精確性，也使得抗拔樁都具有一定的安全儲(chǔ)備，因此，“抗拔樁”實(shí)際上長(zhǎng)期起著“抗壓樁”的作用，這種“反作用”將阻礙有抗浮要求的地下室的合理沉降，而這種變化將會(huì)使不設(shè)縫的大底盤地下室在主體結(jié)構(gòu)和裙房之間產(chǎn)生更大的不均勻沉降差，這正是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中想極力避免的；同時(shí)設(shè)置抗拔樁后，計(jì)算基礎(chǔ)底板內(nèi)力及配筋時(shí)應(yīng)考慮地下水壓力，這樣也會(huì)增加基礎(chǔ)底板的荷載。因此，針對(duì)抗拔樁的使用時(shí)，應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際情況及當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)。

　　另外，在抗拔樁樁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗拔樁主要依靠樁體的側(cè)摩阻提供抗拔力，其受力機(jī)理基本類似于錨桿，但由于土體中應(yīng)力垂分布使土體處于受拉狀態(tài)。因此，其側(cè)摩阻大小不能簡(jiǎn)單的依據(jù)承載樁的側(cè)摩阻來(lái)計(jì)算其承載力，必須進(jìn)行修正，修正系數(shù)可參考樁基規(guī)范；因此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)抗撥樁的設(shè)計(jì)承載力取值不應(yīng)過(guò)高，特別是預(yù)制管樁，光滑的圓斷面樁在飽和土浸水條件下其抗撥能力是很低的，一旦被向上抽撥，擾動(dòng)后樁的抗撥力將完全喪失。

　　抗拔樁樁體的配筋依據(jù)抗拔樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行抗拉配筋，依據(jù)樁體應(yīng)力分布原理，可采用不均一配筋法，即抗拔樁下段由于其拉力相對(duì)較小，可適當(dāng)降低配筋量，底端依據(jù)混凝土抗拉強(qiáng)度的大小，減小鋼筋籠長(zhǎng)度，從而降低工程造價(jià)。

　　四、其他應(yīng)該注意的問(wèn)題

　　地下室斜坡道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，斜坡道與主體分縫處做作處理。

　　高層建筑地下室還應(yīng)考慮整體抗浮與局部抗浮，因?yàn)楦邔咏ㄖ�地下室不是一個(gè)剛體，它會(huì)產(chǎn)生整體或局部的變形和破壞，水對(duì)地下室的浮力主要以水壓力的形式作用在地下室底板上�？垢≡O(shè)計(jì)首先應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體抗浮安全度，若滿足則再驗(yàn)算局部抗浮安全度，要按逐個(gè)柱的受荷面積來(lái)進(jìn)行，并主要針對(duì)那些上部結(jié)構(gòu)層數(shù)少，結(jié)構(gòu)自重小的部位，特別是地下室超出高層塔樓范圍較多的部位以及高層塔樓圍合的內(nèi)天井部位。

　　五、結(jié)語(yǔ)

　　在合理的選擇抗浮水位之后，在選擇抗浮方案時(shí)，可按其經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠和方便施工為原則。還應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、地質(zhì)情況、場(chǎng)地條件、環(huán)境和當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的實(shí)際情況等因素，綜合考慮，因地制宜，選擇一個(gè)最佳有效的抗浮方案。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]《巖土工程手冊(cè)》編寫委員會(huì).巖土工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994 :128-131.

　　[2]TBJ 2-85，鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[ S].

　　[3]G B 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[ S].

　　[4]陳穎.地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)中常遇問(wèn)題及解決措施[J].山西建筑，2010，36（4）:106- 107.