華東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200070

如今隨著城市的不斷發(fā)展，建筑地下室的使用功能及體量規(guī)模也隨之發(fā)生改變，對于地下室的安全性、耐久性以及適用性的要求越來越高，然而地下室設(shè)計是一項綜合性較高的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的基礎(chǔ)上還需面對地下室滲漏、裂縫、浮力等問題，這也促使設(shè)計人員在地下室設(shè)計過程中需要考慮更為全面。

1 滲漏問題

1.1 滲漏問題產(chǎn)生的原因

常規(guī)的地下室結(jié)構(gòu)以混凝土框架結(jié)構(gòu)為主，主要材料為鋼筋混凝土，混凝土自身的材料特性使結(jié)構(gòu)通常帶裂縫工作，因而解決滲漏問題尤為重要。產(chǎn)生滲漏問題的主要原因如下所述。

（1）施工過程原因。施工過程中，由于地下室混凝土體量較大，施工單位難以保證混凝土振搗密實使其不出現(xiàn)蜂窩麻面的現(xiàn)象。

（2）施工養(yǎng)護原因?；炷猎谒^程中產(chǎn)生收縮應(yīng)力，并且由于內(nèi)外溫度變化引起溫度應(yīng)力，在施工養(yǎng)護過程中又難以保證其質(zhì)量。

（3）混凝土材料特性?；炷帘旧硎嵌嗫左w，非勻質(zhì)材料，內(nèi)部為大小不一的細微孔縫，普通混凝土一般都會滲水。

1.2 滲漏問題的預(yù)防措施

（1）設(shè)置后澆帶。在施工過程中，后澆帶能釋放混凝土初期較短時期內(nèi)的約束力。

（2）設(shè)置膨脹加強帶。由于地下室混凝土中一般會摻入膨脹劑，膨脹加強帶能補償收縮混凝土早期變形。

（3）增加鋼筋。對于約束變形薄弱部位增設(shè)水平溫度筋，例如地下室外墻內(nèi)亦可增設(shè)水平暗梁，從而抵抗拉力。

（4）采用防水混凝土。優(yōu)化混凝土配給方法或摻入大量外加劑或膨脹劑以增強混凝土的抗裂性和抗?jié)B性。

（5）采用柔性外防水。地下室的各個迎水面采用柔性外防水層設(shè)計，通常以防水涂料為主，但會使得成本提高。

綜合采用以上措施，能有效解決滲漏問題。靈活調(diào)配各個方法之間的組合應(yīng)用，例如工程量較小的工程可以采用側(cè)壁和底板用防水混凝土加柔性外防水組合，這種建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的方式在避免混凝土材料自身收縮開裂的同時，柔性外防水還能制約地下水對迎水面混凝土的侵蝕，降低開裂的概率，從而降低滲水概率。

2 裂縫問題

2.1 裂縫問題產(chǎn)生的原因

建筑規(guī)模越來越大，超長結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨常見，然而超長結(jié)構(gòu)所帶來的開裂問題也越發(fā)明顯。若結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，會嚴重影響建筑的使用與壽命，產(chǎn)生裂縫問題的原因如下所述。

（1）設(shè)計原因。平面布置尺寸超長不合理，不可設(shè)置伸縮縫等。

（2）施工原因。混凝土自身收縮變形或者混凝土養(yǎng)護中的溫差過大。

2.2 裂縫問題的預(yù)防措施

（1）配筋設(shè)計。布置直徑小且間距小的分布鋼筋，并且在應(yīng)力集中處設(shè)置加強筋。

（2）設(shè)置后澆帶。每隔55m左右宜設(shè)置1條后澆帶，與常規(guī)后澆帶設(shè)置方法不同的是超長結(jié)構(gòu)的后澆帶鋼筋宜斷開，寬度應(yīng)按所需的最小尺寸以及施工空間條件確定。

（3）水泥品種。為較好控制混凝土水化熱過程的溫度，宜選用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥。

（4）砂石級配。同等水灰比情況下，粗骨料和中粗砂可以有效降低水泥用量，并滿足設(shè)計需求。

（5）外加劑與外參料。隨著施工技術(shù)與化工科技的高速發(fā)展，越來越多的新品種外加劑和外參料進入市場，但是要注意的是其使用前均應(yīng)先做試驗，以確定各種外加劑與外參料之間不會產(chǎn)生不良反應(yīng)。

（6）施工養(yǎng)護?；炷潦┕ゐB(yǎng)護始終是一項重要環(huán)節(jié)，控制好混凝土表面溫度并且做好測溫監(jiān)測工作，合理選擇養(yǎng)護方法，防止混凝土收縮開裂。

抗裂應(yīng)注意合理結(jié)構(gòu)設(shè)計與合理施工方法相結(jié)合，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計上設(shè)置后澆帶和配筋設(shè)計，以及各類施工工藝，包括材料的選用以及施工養(yǎng)護的重視，才能有效解決裂縫問題，使結(jié)構(gòu)既不產(chǎn)生過大的變形，又不產(chǎn)生過大的應(yīng)力，確保結(jié)構(gòu)承載力和使用的需要。

3 浮力問題

大型地下室結(jié)構(gòu)上部一般存在一棟或者多棟獨立塔樓，塔樓部分由于上部荷載較大，故不存在浮力問題，但是樓宇之間的區(qū)域或者純地下室區(qū)域便存在覆土及常規(guī)活荷載，故需要格外注重浮力問題。地下室各區(qū)域受上部荷載差異較大，因此底板的抗浮能力也有較大差異，需要分別對地下室各個區(qū)域進行受壓能力與抗浮能力計算。

3.1 減小建筑埋深，間接減小水浮力

（1）基礎(chǔ)設(shè)計。通常地下室底板采用倒樓蓋式筏板基礎(chǔ)或梁板式筏板基礎(chǔ)。梁板式筏板基礎(chǔ)一般采用低位板形式，即基礎(chǔ)上可以回填覆土從而增加整個基礎(chǔ)重量達到抗浮作用，但倒樓蓋式筏板基礎(chǔ)的優(yōu)勢是其基礎(chǔ)厚度比梁板式筏板基礎(chǔ)薄，從而可以減小建筑埋深，一般可優(yōu)化0.4m左右的埋深，從而減小整體水浮力作用且可以減少開挖深度，降低工程造價。

（2）樓蓋設(shè)計?？梢圆捎脽o梁樓蓋或者寬扁梁，有效利用縱下埋深空間，盡可能減小結(jié)構(gòu)高度以滿足建筑及設(shè)備需求。根據(jù)工程方案比較經(jīng)驗，采用寬扁梁較采用常規(guī)梁板設(shè)計可優(yōu)化200mm左右的結(jié)構(gòu)高度，采用無梁樓蓋較采用寬扁梁又可優(yōu)化400mm左右的結(jié)構(gòu)高度（跨中區(qū)域，不含柱帽），從而減小建筑埋深，提高整體經(jīng)濟性指標。

3.2 增加結(jié)構(gòu)自重，直接抵抗水浮力

（1）增加基礎(chǔ)自重。通常采取增加底板厚度以及基礎(chǔ)頂面覆土厚度，從而增加結(jié)構(gòu)自重，但基礎(chǔ)增厚的同時，會導(dǎo)致埋深加深。由于增加混凝土和覆土厚度所增加的重力大于相應(yīng)厚度所產(chǎn)生的水浮力，故此方法理論可行，實際工程中可適當應(yīng)用。

（2）增加樓蓋自重。樓蓋采用大板設(shè)計，一方面可以增加結(jié)構(gòu)自重，另一方面可以取消布置次梁，提高豎向空間利用度。但此方法對主框架梁的負擔較大，可優(yōu)化程度需要以不影響建筑凈高為前提，因此抵抗水浮力的作用有限，實際工程可以適當考慮。

3.3 設(shè)置抗拔樁，直接抵抗水浮力

采用設(shè)置抗拔樁設(shè)計是較為常規(guī)且行之有效的抗浮措施。抗浮設(shè)計時需注意以下要點。

（1）抗拔樁不宜在柱下設(shè)置，因為柱底集中承壓荷載較大，與抗拔樁的抗浮反力共同作用下易對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的沖切破壞。

（2）抗浮設(shè)計水位一般由歷年最高水位估算而得，因此在地下水位自然狀態(tài)下抗拔樁處于高低起伏的變化中，其自身性質(zhì)從抗拔樁轉(zhuǎn)變?yōu)槌袎簶?，這種情況下會產(chǎn)生不均勻沉降。該現(xiàn)象在不斷縫的主體結(jié)構(gòu)與裙房交界處的大底板基礎(chǔ)尤為明顯。

（3）地下室浮力問題易被忽視，從而造成不可挽回的嚴重后果，設(shè)計師在設(shè)計中應(yīng)注重手算驗算，復(fù)核驗算結(jié)果，并且根據(jù)經(jīng)驗取其大者，確保浮力問題得到有效控制。

4 不均勻沉降

大型地下室中包含較多高層塔樓便會產(chǎn)生不均勻沉降的問題。嚴重的不均勻沉降會使上部建筑傾斜，產(chǎn)生地下室頂板開裂、破壞地下室防水等嚴重后果。文章根據(jù)工程經(jīng)驗總結(jié)了2個主要處理方向，以解決大型地下室不均勻沉降的問題。

4.1 釋放沉降，減小沉降差

主體結(jié)構(gòu)與地庫之間設(shè)置沉降后澆帶，該方法較為常見且實用，通常情況下，即沉降差不大且對鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)力較小的情況下，一般鋼筋不采用斷開處理。一般主體結(jié)構(gòu)封頂后，其沉降已經(jīng)得到大部分的釋放，再澆筑沉降后澆帶。該方法旨在優(yōu)先釋放主體結(jié)構(gòu)沉降量，使得主體結(jié)構(gòu)與周邊結(jié)構(gòu)沉降差減小，以解決不均勻沉降問題。但是該方法的缺點也是顯而易見的，首先，由于沉降后澆帶一般在主體結(jié)構(gòu)封頂后一至兩個月左右封閉，且需要確定主體結(jié)構(gòu)的沉降已經(jīng)穩(wěn)定后，這使得施工工期延長。其次，沉降后澆帶暴露時間較長，質(zhì)量難以得到保障。最后，主體結(jié)構(gòu)在施工期間長期處于無嵌固狀態(tài)，難以保證整體穩(wěn)定性。

4.2 約束沉降，減小沉降差

（1）采用端承樁，主體結(jié)構(gòu)與周邊地下室結(jié)構(gòu)均設(shè)置端承樁，使其受力處于同一持力土層上，有效減小沉降差。該方法基礎(chǔ)耗材較多，但在山地建筑或者地下土層較淺的基巖或者砂卵石層的基礎(chǔ)上，有顯著且經(jīng)濟的效果。

（2）采用地基處理調(diào)整地基反力，提高主體結(jié)構(gòu)與周邊地下室結(jié)構(gòu)下的地基反力，加強土層的承載能力，使沉降量得到有效控制。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)情況與地基土層條件，采用合適的方法，并在計算上考慮基礎(chǔ)的補償作用和適當考慮基坑開挖后的坑底反彈位移。

5 結(jié)束語

文章詳細闡述并解析在地下室設(shè)計中應(yīng)重視的幾個常見問題，但隨著時代的發(fā)展，未來建筑物將會面對更多更難的問題，當建筑物追求高度的同時，其深度勢必也會不斷加深，這同時也預(yù)示著地下室設(shè)計難度不斷提升。但是滲漏、裂縫、浮力和不均勻沉降問題始終不可避免，通過科學(xué)的優(yōu)化、合理的設(shè)計，確保設(shè)計質(zhì)量的同時通過簡便且經(jīng)濟的方法解決問題，是每個設(shè)計工作者的責任和義務(wù)。