孫舉飛

（福建省建研工程顧問有限公司，福建 福州 350108）

隨著城市用地越來越緊張，現(xiàn)代建筑對(duì)地下空間的需求也越來越大。地下室的安全性不容忽視。近期因地下室抗浮設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工不到位引發(fā)事故時(shí)有發(fā)生。最近南昌某房地產(chǎn)商開發(fā)樓盤因連日暴雨而使周邊地下水位上漲，地下室因抗浮處理不當(dāng)引起地下室柱大面積破壞，損失嚴(yán)重，在社會(huì)上造成很大影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視地下室抗浮安全性。

1 抗浮設(shè)防水位

抗浮設(shè)防水位是地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以巖土工程勘察報(bào)告提供的抗浮設(shè)防水位為依據(jù)。但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)能根據(jù)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、場(chǎng)地周邊地形環(huán)境等判斷其是否合理。當(dāng)各方對(duì)抗浮設(shè)防水位的確定有不同意見時(shí)，宜通過專項(xiàng)論證確定。

抗浮設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)復(fù)雜、特殊的地質(zhì)引起重視，如當(dāng)基底存在巖石裂隙水情況時(shí)，應(yīng)特別重視，因?yàn)閹r石裂隙水具有很大的不確定性及危害性，甚至勘探期間未見地下水也不能代表其沒有抗浮問題。若忽略巖石裂隙水等特殊的地質(zhì)情況，可能造成嚴(yán)重后果。

2 壓重法

壓重法為通過增加地下室自重來抵抗水浮力的抗浮設(shè)計(jì)方法。壓重抗浮法應(yīng)滿足G+Gt ≥KsS，其中，G 為結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值；Gt 為增加的壓重標(biāo)準(zhǔn)值；S 為水浮力標(biāo)準(zhǔn)值；Ks 為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)。

增加自重G 的措施有增加結(jié)構(gòu)自重如增加地下室結(jié)構(gòu)板厚度或地下室加設(shè)混凝土墻等；增加壓重如增加地下室底板或頂板上的覆土厚度；或兩者均增加如地下室底板于外墻處挑出結(jié)構(gòu)板，可同時(shí)增加底板自重及增加外挑底板上覆土重量。

增加地下室結(jié)構(gòu)板自重時(shí)一般增加底板或頂板板厚，不增加地下室中間層樓板厚度。因?yàn)橹虚g層樓板一般受荷較小，而頂板需承受較大覆土及使用荷載，底板需承受水浮力荷載，通過加大底板、頂板板厚可提高樓板承載力，減小樓板配筋，而加大中間層樓板板厚反而可能因最小配筋率要求使板配筋加大。

每種增重措施的效果各不相同，應(yīng)通過綜合比較，從安全性、施工可行性、經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮，選擇合適工程的措施。

3 抗拔樁、抗拔錨桿法

抗力平衡法即通過抗浮錨固件構(gòu)件（抗拔構(gòu)件）提供抗拔力來抵抗水浮力的抗浮設(shè)計(jì)方法。應(yīng)滿足G+ ∑R ≥KsS，其中∑R 為抗拔構(gòu)件抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值總和。

灌注樁單樁抗拔承載力大，預(yù)制樁單樁抗拔承載力相對(duì)較小，但施工周期快、造價(jià)相對(duì)灌注樁低。預(yù)制管樁特別是PHC 樁的使用越來越普遍，由于PHC 樁的特點(diǎn)，用作抗拔樁時(shí)應(yīng)采取措施保證其安全性。為保證PHC 樁在受拉荷載下接樁的可靠性，抗拔樁宜采用機(jī)械快速接頭，樁頭端板應(yīng)增加錨固鋼筋滿足抗拔承載力要求，且必須對(duì)接頭采取有效的防腐蝕措施。為保證抗拔樁與承臺(tái)的連接可靠性，抗拔樁樁頂填芯深度應(yīng)滿足L ≥3m，且L ≥Nt /(k1πd f)，其中，L 為混凝土填芯深度；Nt 為單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值；k1 為經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù)，可取0.8；d 為管樁內(nèi)徑；f 為填芯混凝土與管樁內(nèi)壁的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?？拱螛稑俄斉c承臺(tái)的連接鋼筋應(yīng)滿足As ≥Nt /fy , 其中As 為樁頂填芯混凝土內(nèi)連接鋼筋的總截面面積，鋼筋應(yīng)沿樁周圍均勻布置，鋼筋伸入管樁內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)同填芯混凝土灌注深度，錨入承臺(tái)內(nèi)長(zhǎng)度應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的要求且不應(yīng)小于40 倍鋼筋直徑。除設(shè)置填芯混凝土內(nèi)連接鋼筋外，當(dāng)樁頂不截樁時(shí)，還應(yīng)在樁頂?shù)亩祟^板上焊接普通鋼筋，并錨入承臺(tái)內(nèi)；當(dāng)樁頂截樁時(shí)，應(yīng)保留樁身預(yù)應(yīng)力鋼筋，并將其錨入承臺(tái)內(nèi)，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于50 倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑且不應(yīng)小于500mm。

當(dāng)抗壓樁同時(shí)作為抗拔樁使用時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足抗壓樁與抗拔樁的要求。當(dāng)結(jié)構(gòu)在不抗浮的情況下采用淺基礎(chǔ)就能滿足地下室及上部結(jié)構(gòu)荷載要求的情況下，采用抗拔樁時(shí)，因樁受壓作用不大，經(jīng)濟(jì)性較差。此時(shí)在地質(zhì)條件允許的情況下，可使用抗拔錨桿法。

抗拔錨桿應(yīng)有可靠的錨固土層，錨固段不應(yīng)設(shè)置在未經(jīng)處理的有機(jī)質(zhì)土層、液限大于50% 的土層或相對(duì)密實(shí)度小于0.3 的土層中。錨桿可根據(jù)錨固段土質(zhì)、錨桿承載力、長(zhǎng)度選擇不同的錨桿類型?？拱五^桿可選用全長(zhǎng)粘結(jié)拉力型錨桿、拉力型預(yù)應(yīng)力錨桿、拉力型分散型預(yù)應(yīng)力錨桿、壓力型預(yù)應(yīng)力錨桿、壓力型分散型預(yù)應(yīng)力錨桿或擴(kuò)大段（端）錨桿、囊式錨桿等。

錨桿設(shè)計(jì)應(yīng)明確錨桿總長(zhǎng)及錨固長(zhǎng)度，錨桿抗拔承載力，成孔直徑，錨桿注漿材料，錨桿鋼筋配置等。應(yīng)對(duì)筋體與錨固體的錨固承載力驗(yàn)算、群錨效應(yīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算及錨固體裂縫計(jì)算。錨桿施工前應(yīng)選擇典型巖層進(jìn)行抗拔力基本試驗(yàn)，以確定巖土層摩阻力及錨桿抗拔承載力。

抗浮錨桿的布置形式可采用集中布置于柱下或分散布置（均勻布置或梅花形布置）于防水板?？垢″^桿集中布置于柱下時(shí)可更好得使錨桿承載力合力點(diǎn)與柱下水浮力合力點(diǎn)重合?？垢″^桿分散布置在防水板內(nèi)時(shí)，水浮力傳遞給錨桿更直接，但防水板應(yīng)有足夠的剛度，且防水板配筋要留有一定的富裕度防止錨桿可能的失效。

4 浮力消除法

當(dāng)平時(shí)地下水位較低，但抗浮設(shè)防水位較高，即地下室平時(shí)處于無地下水或較低地下水位狀況，但可能在某些時(shí)刻出現(xiàn)較高地下水位。此時(shí)用前述壓重法及抗力平衡法時(shí)，工程費(fèi)用高，但只在極少數(shù)時(shí)刻起抗浮作用，因此可考慮采用浮力消除法，措施合理既能保證抗浮效果，又能節(jié)省工程費(fèi)用，特別是地下室層數(shù)越多，基底越深的情況下經(jīng)濟(jì)效益越大。浮力消除法可通過排水限壓法、隔水控壓法或泄水降壓法將地下室抗浮設(shè)防水位降低至不再需要采取其他抗浮措施的高程。

排水限壓法即為通過疏排的方式控制地下水水位。地下水具備自行排泄條件的工程，如建于山坡上的地下室，可采用地下室底板下盲溝、排泄孔等自流排水限壓，此時(shí)宜利用地下室室內(nèi)集水坑設(shè)置排水通道作為附加安全儲(chǔ)備。地下水不具備自行排泄條件的工程，除設(shè)置盲溝外，還應(yīng)設(shè)置集水井或降水井，以使盲溝內(nèi)匯集的地下水得以流入井內(nèi)，并通過井內(nèi)設(shè)備抽排走?；卓讐菏鑼?dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)即為一種排水限壓法的措施。

基底孔壓疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了控制地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防水位的穩(wěn)定性，疏導(dǎo)地下室底板面以上的地下水，消除地下水對(duì)室內(nèi)地面的孔隙水壓力，用以達(dá)到疏導(dǎo)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的一道地下水疏導(dǎo)系統(tǒng)。通過采用基底孔壓疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為控制地下室抗浮水位標(biāo)高的疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在地下室底板下接室內(nèi)集水暗溝，通過集水暗溝與集水坑相連接，通過上述系統(tǒng)有效的把地下室抗浮水位控制在地下室結(jié)構(gòu)底板以下一定深度處，為室內(nèi)底板抗浮提供有效保障。疏導(dǎo)系統(tǒng)主要由HDPE 誘導(dǎo)排水板（包裹土工布）、碳納米高分子復(fù)合材料JY-05/PBAT 主排水板（包裹土工布）和土工膜覆蓋組成，排水板地下室底板范圍內(nèi)采用縱橫交叉布置，排水系統(tǒng)接至地下室室內(nèi)集、排水涵洞排水系統(tǒng)。

地下室底板位于砂土、卵石等透水層時(shí)，不適宜采用疏排水抗浮法。地下室底板宜位于弱透水層，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土等。采用疏排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意采取以下措施保證疏排水系統(tǒng)的安全性：地下室外墻外圍回填土宜采用滲透性低的粘性土等，將地表水予以隔斷；排水出口應(yīng)采取防倒灌措施；地下室底板應(yīng)考慮一定的水頭壓力作為安全儲(chǔ)備；應(yīng)定期檢查及清理疏水系統(tǒng)的集水涵洞、排水豎井、外接排水管，并對(duì)疏水目標(biāo)水位進(jìn)行巡察、監(jiān)測(cè)。

浮力消除法應(yīng)用得當(dāng)?shù)脑挘蓭盹@著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果，一旦處理不當(dāng)也容易造成嚴(yán)重后果。浮力消除法的使用最好有當(dāng)?shù)爻墒斓慕?jīng)驗(yàn)為借鑒。

5 結(jié)語

地下室除滿足整體抗浮要求外，還應(yīng)滿足局部抗浮要求。除應(yīng)重視地下室結(jié)構(gòu)抗浮安全外，也應(yīng)重視底板在水浮力作用下承載力、變形要求。無論是地下室整體抗浮不滿足而造成上浮，還是因底板抗浮承載力不足造成底板隆起，均會(huì)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重影響，且事后補(bǔ)救的代價(jià)都極大。