陳希 郭雅靜

摘要：通過對抗浮設計的理論介紹，典型工程實例分析，比選不同抗浮設計措施，從而得出較優(yōu)抗浮方案。對工程特點進行分析，探討進一步降低投資成本的可能性以及需注意的問題。

關(guān)鍵詞：抗浮設計；垃圾倉；抗拔樁；抗浮錨桿；抗浮配重

引言

近年來隨著我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，垃圾焚燒技術(shù)得到了廣泛的認可和應用，各大城市周圍都興建了垃圾焚燒廠。當?shù)叵滤惠^高時，垃圾倉的抗浮問題便因處理方式多樣化和造價高而受到更多的關(guān)注?？垢≡O計是地下室和基礎設計的重要內(nèi)容，抗浮設計不當則會造成嚴重的工程事故，輕者發(fā)生裂縫、漏水，重者結(jié)構(gòu)整體上浮、傾斜，且要想事后加固，困難、代價極大。因此，本文將結(jié)合典型工程實例，說明抗浮措施的選擇方法，并對降低造價的可能性進行進一步討論，最終得出結(jié)論。

1理論介紹

1.1抗浮原理

當建構(gòu)筑物基礎底面位于地下水位以下時，就會受到地下水浮力的作用。水浮力大于建構(gòu)筑物基礎以上部分全部重量時，建構(gòu)筑物就會浮起來；相反水浮力小于等于建構(gòu)筑物基礎以上部分全部重量時，建構(gòu)筑物才是安全的。而用來進行抗浮設計的地下水位標高被稱為抗浮水位?？垢∷煌ǔＪ怯煽辈靻挝桓鶕?jù)該地區(qū)多年氣象資料及地形、地貌等因素綜合確定。并應在已施工圖審查合格的勘察報告中明確提出。

1.2抗浮設計內(nèi)容

抗浮設計通常包括以下兩個方面：

整體抗?。罕ＷC建構(gòu)筑物整體重量大于水浮力，即《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB5007-2011第5.4.3.1條Gk/Nwk>1.05，即結(jié)構(gòu)永久荷載大于水頭產(chǎn)生的浮力時，結(jié)構(gòu)整體抗浮驗算通過。當建構(gòu)筑物整體重量小于水浮力時，就應采取必要措施增加建構(gòu)筑物整體重量或提供額外拉力，平衡水浮力。

局部抗?。涸谡w抗浮已滿足的情況下，以水浮力和建構(gòu)筑物基礎底板自重的差值作為均布荷載，對基礎底板按倒樓蓋進行抗彎及抗剪強度的計算。保證建構(gòu)筑基礎底板不會發(fā)生過大變形和裂縫。

1.3整體抗浮措施

整體抗浮措施可概括為“一壓二拉”。

“一壓”為配重法，即通過增加結(jié)構(gòu)自重平衡水浮力。具體做法可以增加建構(gòu)筑物基礎底板的厚度或單獨增加混凝土配重層，也可以增加基礎底板的外挑長度，從而增加外挑底板上部的壓土重量。此種方法適用于地下水位較深的情況，如果地下水位標高較淺時，則需要大量配重材料，同時增加基坑深度，此法不適合。

“一拉”為抗拔樁，即通過抗拔樁提供的抗拔力平衡水浮力。具體做法為驗算樁基自重和側(cè)摩阻力，并配置抗拔鋼筋實現(xiàn)抗拔。此種方法適用于基礎已設置樁基情況。單樁的抗拔承載力需通過現(xiàn)場試驗確定。但應注意，預制方樁的焊接接頭質(zhì)量不可靠，工程中容易造成工程事故，故在工程中慎用預制方樁抗拔。

“一拉”為抗拔錨桿，即通過錨桿鋼筋連接結(jié)構(gòu)基礎與錨固體，以錨固體與土層之間的粘結(jié)強度提供抗拔承載力。錨桿鋼筋可以采用單鋼筋和多鋼筋形式。單根錨桿的抗拔承載力需通過現(xiàn)場試驗確定。需要注意的是，只有當?shù)鼗翞橹酗L化巖或風化程度更低的巖層時，抗拔錨桿才可作為永久性抗浮措施。當?shù)鼗翞橛倌噘|(zhì)或其他側(cè)摩阻力較小的土層時，不適用此法。

2工程概況

某垃圾焚燒廠垃圾倉長91m寬30m，深7m，垃圾倉四周設有結(jié)構(gòu)框架柱。

垃圾倉基礎一部分落于中風化巖（承載力特征值2000kPa），另一部分落于回填土，回填深度最大處達18m。根據(jù)地勘報告，場地抗浮設計水位標高為設計室外地面高程0.0m。垃圾倉剖面圖如圖1所示。

3基礎形式選擇

首先僅按豎向荷載確定基礎形式。根據(jù)勘察報告建議，基巖埋深較淺地段建議采用獨立基礎，以中風化巖作基礎持力層，地基均勻性屬均勻地基；基巖埋深較深地段建議采用樁基礎，樁型可采用沖擊成孔灌注樁，以中風化巖為樁基持力層，樁端進入持力層應≥1D。具體樁長樁徑可視上部荷載大小。由此確定垃圾倉基礎形式為淺基礎（基巖較淺處）、樁基礎（回填土深度較大處）、墩基礎（回填土深度較淺處）。

4抗浮措施選擇及計算

根據(jù)不同的基礎形式和地基特點，選擇不同抗浮措施不僅能節(jié)省造價，而且能方便施工。以下就不同的基礎區(qū)域進行分析計算。

4.1淺基礎區(qū)域

因淺基礎區(qū)域沒有樁基，若采用抗拔樁抗浮顯然不經(jīng)濟；且地下水位較高，若采用抗浮配重方式，則普通砼配重厚度需大于3m，也不夠經(jīng)濟。故選用抗浮錨桿較為方便、適用。主要計算過程如下：

單根錨桿抗拔力（按地基基礎規(guī)范公式6.8.6計算）0.8X0.6X4X0.1X13X32=79kN按70kN計算

單根錨桿抵抗浮力水頭70/2.2X2.2X10=1.4463>1.44

故淺基礎區(qū)域抗浮錨桿間距取2.2mx2.2m。

4.2樁基礎區(qū)域

樁基礎區(qū)域利用已有樁基，設計成抗拔樁則較為經(jīng)濟合理。主要計算過程如下：

樁基抗拔承載力特征值（根據(jù)樁基檢測報告7#9#）長樁280kN

單樁抵抗浮力水頭280/3X3X10=3.1>1.44

由此確定的樁間距結(jié)合豎向荷載確定的樁間距，取最小值，最終確定樁間距為3mx3m。

4.3墩基礎區(qū)域

墩基礎設計成抗拔墩以后可以貢獻一部分抗拔力，但因墩基礎較短，側(cè)摩阻力有限僅能抵消一部分浮力，還需要其他措施抵消剩余浮力。結(jié)合淺基礎區(qū)域的情況，確定采用抗浮錨桿。主要計算過程如下：

樁基抗拔承載力特征值（根據(jù)樁基檢測報告7#9#）短樁（墩）100kN

單樁抵抗浮力水頭100/3X3X10=1.11

單根錨桿抵抗浮力水頭70/4.0X4.0X10=0.43

1.1 1+0.43=1.54>1.44

故墩基礎區(qū)域錨桿間距為4mx4m。

5結(jié)語

根據(jù)以上工程實例，可以得出以下幾點結(jié)論：一、當?shù)叵滤惠^高時，僅靠配重抗浮并不合適，過厚的配重不僅增加了材料成本，同時還要加深基礎，從而增加了基坑支護的費用。二、當考慮豎向荷載不需要設置樁基礎時，如果為了抗浮而增加抗拔樁，顯然不夠經(jīng)濟。因為首先巖石地基樁基成孔較難，費用較高，其次樁基僅用來抗拔，并不能發(fā)揮樁基的長處，壓拔結(jié)合才能使樁基性能得到充分利用。三、抗浮設計應因地制宜，充分考慮工程特點、地址情況、周邊情況，遵從安全可靠、施工方便、經(jīng)濟合理的原則進行。