周明華

（中國城市建設(shè)研究院有限公司浙江分院，浙江 杭州 310004）

近年來，我國現(xiàn)代化的快速發(fā)展帶動(dòng)著城市化建設(shè)的加快，城市化建設(shè)的加快導(dǎo)致城市建設(shè)用地與建設(shè)用地?cái)?shù)量不足形成矛盾。由此我國對于建設(shè)中的地下結(jié)構(gòu)的開發(fā)越來越重視。人們對地下空間和地下車庫的需求也越來也多，由此而引發(fā)的地下結(jié)構(gòu)的層數(shù)在不斷的增加，隨著我們對于地下空閑需求的增大，地下空間的開發(fā)也在逐漸增多，因此地下室抗浮設(shè)計(jì)逐漸成為了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，選擇合理確定地下室抗浮水位高度的辦法和地下室抗浮設(shè)計(jì)辦法，這將會關(guān)系到地下室施工建設(shè)成本的控制與地下室施工期間的安全。不然就有可能導(dǎo)致地下室工程建設(shè)成本增加，地下室抗浮能力不足而引起地下室結(jié)構(gòu)的破壞，因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員探索地下室抗浮設(shè)計(jì)具有重大意義，不僅可以保障地下室結(jié)構(gòu)的安全性和使用功能，同時(shí)可以為地下室的建筑施工優(yōu)化成本。

1 建筑地下室抗浮設(shè)計(jì)中存在的問題

在眾多的高層建筑地下室工程因水浮力的作用下而造成的工程事故當(dāng)中，我們研究發(fā)現(xiàn)有些地下室設(shè)計(jì)人員對于地下水作用的認(rèn)識不夠，地下室抗浮設(shè)計(jì)的基本概念掌握不夠清晰，常見的幾種情況如下：

（一）設(shè)計(jì)人員更加重視高層建筑地下室的梁、板、柱、墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)，忽視了高層建筑的整體抗浮驗(yàn)算分析與設(shè)計(jì)，忽視了地下室施工期間的抗浮措施，總是盲目的認(rèn)為具有上萬噸自重的高層建筑地下室不可能在水浮力的作用下浮起來。

（二）某些高層建筑的地下室底板出現(xiàn)裂縫，地下室出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，有些地下室甚至成為了地下游泳池，然而設(shè)計(jì)和施工人員錯(cuò)誤的把某些實(shí)際上是因?yàn)榈叵滤淖饔眠h(yuǎn)大于設(shè)計(jì)荷載而造的工程事故認(rèn)定為溫度應(yīng)力作用、砼施工質(zhì)量問題等。

（三）對于高層建筑中基底為不透水土層的地基（基巖、堅(jiān)硬粘土），深基坑支護(hù)又采用了止水帷幕或樁、 錨、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，在進(jìn)行高層建筑地下室施工前忽視水的浮力。

2 建筑地下室抗浮水位

根據(jù)JGJ72-2004第8.6.2條：當(dāng)有長期水位觀測資料時(shí)，場地抗浮設(shè)防水位可采用實(shí)測最高水位，無長期水位觀測資料或缺乏時(shí)，按勘察期間實(shí)測最高水位進(jìn)行確定。目前，個(gè)別調(diào)查單位提供的調(diào)查對象在地下室沒有嚴(yán)格的抗浮水位。一些設(shè)計(jì)師缺少對調(diào)查報(bào)告的分析，在確定地下室抗浮設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)一些失誤，因此對于建筑地下室的設(shè)計(jì)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

（一）現(xiàn)場勘察單位所提供的最高抗浮設(shè)計(jì)水位，是過去數(shù)十年內(nèi)最高水位，是否真實(shí)，值得商榷。如提供的抗浮設(shè)計(jì)水位明顯偏低時(shí)，有可能導(dǎo)致建筑地下室整體抗浮穩(wěn)定性不足而造成結(jié)構(gòu)的破壞。

（二）建筑工程施工前，勘察單位根據(jù)現(xiàn)場測得的場地原始地形標(biāo)高，及歷年洪水位標(biāo)高作為抗浮設(shè)計(jì)水位，然而本工程建設(shè)完成后，城市規(guī)劃道路標(biāo)高及項(xiàng)目周邊場地標(biāo)高加高，而地下室抗浮設(shè)計(jì)是根據(jù)勘察報(bào)告提供的抗浮設(shè)計(jì)水位，則抗浮設(shè)計(jì)水位明顯偏低，可能導(dǎo)致地下室抗浮性能不足，造成結(jié)構(gòu)破壞。地下室抗浮設(shè)計(jì)水位應(yīng)根據(jù)綜合因素確定，如工程竣工后場地地面高程，地下室入口高程，及項(xiàng)目周邊市政道路高程。

（三）當(dāng)在斜坡進(jìn)行建筑物地下室的抗浮穩(wěn)定性設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)考慮地下室滲水問題以及引起的地下室結(jié)構(gòu)不均勻載荷的影響。當(dāng)?shù)叵率蚁虏块_放而另外三面被土覆蓋時(shí)，地下室底板的抗浮水位高于勘察報(bào)告提供的開放側(cè)，不能統(tǒng)一用于整個(gè)地下室。如果地下室設(shè)計(jì)的水位不合理，那么建筑施工必將造成成本增加和資源浪費(fèi)，為了避免不必要的建筑成本，應(yīng)該將地下室沿斜坡方向分成幾個(gè)部分，每一部分選取合理的抗浮水位。

（四）當(dāng)位于傾斜場地的建筑物地下室的抗浮設(shè)計(jì)打開時(shí)，局部室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下側(cè)開放，當(dāng)其他三個(gè)側(cè)面覆蓋土壤時(shí)，可以放置在附近地下室以及地下室底板在被覆地下室三面外墻外側(cè)的高度。

3 建筑地下室抗浮措施

建筑地下室通常是密閉的，地下室在地下水壓力的作用下，會受到向上的浮力。在進(jìn)行地下室設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)整體的抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。地下室抗浮設(shè)計(jì)有時(shí)成為地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，我們應(yīng)根據(jù)不同的抗浮水位采用不同的抗浮設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用的建筑地下室抗浮設(shè)計(jì)為：

3.1 建筑結(jié)構(gòu)自重抗浮

驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)整體抗浮穩(wěn)定性不能滿足要求，是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)整體自重不能滿足建筑地下室水浮力，我們可以通過增加地下室頂面或底板面覆土厚度，來實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)整體抗浮穩(wěn)定性。

3.2 抗壓樁兼做抗拔樁

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)工程采用樁基時(shí)，如建筑整體的抗浮穩(wěn)定性經(jīng)計(jì)算不能滿足要求時(shí)，可以將工程上的抗壓樁兼做抗拔樁使用；如還是無法滿足抗浮穩(wěn)定性要求，則可以相應(yīng)的增加樁基數(shù)量。同時(shí)，必須驗(yàn)算樁與承臺的連接是否需要滿足樁的抗拔承載力及相關(guān)的構(gòu)造要求。

3.3 設(shè)置抗拔錨桿

當(dāng)采用工程抗壓樁兼抗拔樁后，仍然不能滿足地下室抗浮穩(wěn)定的要求時(shí)，可以通過設(shè)置抗拔錨桿進(jìn)行地下室抗浮處理。對于結(jié)構(gòu)不能滿足地下室抗浮穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算得出凈水浮力的大小，以便設(shè)置抗拔錨桿及抗拔錨桿布置的數(shù)量。結(jié)構(gòu)上抗拔錨桿常見的布置形式是：圍繞柱底部集中、沿基礎(chǔ)梁布置方向設(shè)置以及地下室底板區(qū)域均勻布置。

4 高層建筑地下室施工期間上浮情況

4.1 建筑設(shè)計(jì)對地下室施工時(shí)水位的要求

建筑地下室設(shè)計(jì)中要明確說明：建筑地下室抗浮設(shè)計(jì)水位的標(biāo)高，地下室水位以及地下室水位應(yīng)降至建筑工程基礎(chǔ)底板下500mm以下，地下室水位標(biāo)高應(yīng)隨著地下室建設(shè)的進(jìn)展，分階段控制。并且需明確工程何時(shí)建設(shè)到何種進(jìn)度時(shí)，方可停止降水措施。

地下室設(shè)計(jì)圖紙要明確說明的內(nèi)容為：地下室防浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高，地下室水位和地面應(yīng)降至工程底部最低標(biāo)高500mm。

4.2 建筑施工期間地下室上浮原因

建筑施工期間出現(xiàn)地下室浮動(dòng)情況，產(chǎn)生地下室浮動(dòng)的主要原因是，地下室底板在向上水浮力大于上部建筑結(jié)構(gòu)自重的向下重力以及抗拔樁的承載力和抗浮錨桿的承載能力的總和。建筑施工后澆帶在施工完成以后，地下室頂板未及時(shí)進(jìn)行覆土回填，當(dāng)遭遇大雨或連續(xù)陰雨天氣等，地下室基坑外未進(jìn)行有效的降水措施，水位超過設(shè)計(jì)要求的控制水平，從而造成了建筑地下室的浮動(dòng)。

4.3 高層建筑地下室施工期間上浮的判斷

高層建筑結(jié)構(gòu)主樓以外的純基層浮動(dòng)部分存在的結(jié)構(gòu)部件變形規(guī)律為：我們通過測量工具進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)地下室純基底梁板柱結(jié)構(gòu)的構(gòu)件將明顯抬高。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對施工期間采用必要的措施，同時(shí)對基材采購方面加強(qiáng)質(zhì)量控制，如材料質(zhì)量，水封高度等。

5 結(jié)語

高層建筑的不斷增多，地下室已經(jīng)成為了許許多多高層建筑中的重要組成部分，然而地下室中抗浮設(shè)計(jì)是地下室工程中的關(guān)鍵部分，地下室抗浮設(shè)計(jì)的好與壞將會直接關(guān)系到地下室工程的造價(jià)和地下室建筑結(jié)構(gòu)的安全使用，以及地下室結(jié)構(gòu)的耐久性。高層建筑的地下室施工期間地下室的水位控制將會關(guān)系到施工期間的安全與建筑施工成本的節(jié)約，因此我們應(yīng)該充分重視地下室施工期間水位控制。同時(shí)，我們應(yīng)選擇合理的地下室抗浮設(shè)計(jì)，這不僅僅保證了建筑地下室工程的安全，也會減少地下室建筑施工的工程成本。