臧萬軍，張雨露，趙曦雯

(1.福建工程學院 土木工程學院，福建 福州 350118；2.地下工程福建省高校重點實驗室，福建 福州 350118)

地鐵車站底板多位于地下水位以下，地下水的賦存狀態(tài)對地下結(jié)構(gòu)的承載力、變形、穩(wěn)定性和耐久性有較大影響，地鐵車站設計時不但要考慮車站承載力，還要對車站進行抗浮驗算，設計與施工階段對地下結(jié)構(gòu)抗浮不重視將會埋下巨大隱患，過大的水浮力可能會對結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞[1-3]。地下結(jié)構(gòu)抗浮設計有抗浮設防水位確定和結(jié)構(gòu)底板所承受水浮力計算兩個主要問題。抗浮設防水位是進行結(jié)構(gòu)抗浮設計的首要問題，《高層建筑巖土工程勘察標準》[4]按有、無長期水位觀測資料規(guī)定了抗浮設防水位；《建筑工程抗浮技術(shù)標準》[5]確定抗浮設防水位應綜合分析抗浮工程勘察報告、場區(qū)地下水水位預測咨詢報告等；游慶[6]分析了不同水文地質(zhì)條件中的地下結(jié)構(gòu)，提出以“疏”代“抗”降低地下水位來滿足地下結(jié)構(gòu)的抗浮要求；王軍輝[7]認為場域法和區(qū)域法在抗浮水位分析方面有著很好的應用。目前，在場地水文情況不確定或相關(guān)資料較少的情況下，設計人員往往采取結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)的最高水位作為抗浮設防水位。工程中多按照靜水壓力計算水浮力荷載，但現(xiàn)場實測的孔隙水壓力和室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)、地下結(jié)構(gòu)所受浮力與按照靜水壓力計算結(jié)果存在一定差距。對不同地層中水浮力的折減，學術(shù)界也有不同觀點[8-10]?？垢〈胧┲饕薪Y(jié)構(gòu)配重法、圍護結(jié)構(gòu)法、抗浮樁法、抗浮錨桿法、泄水減壓法等，但適用條件還需根據(jù)不同場區(qū)條件合理確定。

本文以某沿海城市富水地層地鐵車站結(jié)構(gòu)為研究對象，通過室內(nèi)試驗得出抗浮計算中相關(guān)參數(shù)，采用理論驗算和三維數(shù)值模擬結(jié)合的方法，分析不同抗浮措施對地鐵車站結(jié)構(gòu)底板位移、變形影響規(guī)律，對原有的抗浮設計方案進行抗浮穩(wěn)定性驗算，并提出優(yōu)化設計方案。

1 工程概況

某沿海城市明挖地下二層島式地鐵車站，長226 m，寬19.7 m，高14.1 m，橫、縱向柱跨均為9 m，側(cè)墻厚1 m，頂板厚0.8 m、中板厚0.4 m、底板厚0.9 m，柱尺寸為1.2 m × 0.8 m，頂板梁尺寸為1.2 m × 1.8 m、中板梁尺寸為1 m × 1.2 m、底板梁尺寸為1.2 m × 2.21 m，各層板采用C30混凝土，其余構(gòu)件采用C35混凝土。地下連續(xù)墻嵌固深度9 m，頂部設置有截面尺寸為0.9 m × 1.3 m的壓頂梁，連接地下連續(xù)墻與車站主體結(jié)構(gòu)，車站上部覆土計算深度3.3 m。各地層主要參數(shù)如表1所示。

表1 地層巖土力學參數(shù)

根據(jù)車站巖土工程勘察報告，本場地的地下水按賦存介質(zhì)可分為4類：人工填土中上層滯水、第四系土層中的孔隙潛水、殘積層及全、散體狀強風化帶中的風化殘積孔隙裂隙水和賦存于碎裂狀強風化～中、微風化帶的基巖裂隙水。上層滯水及第四系孔隙潛水、承壓水主要接受大氣降水下滲補給，水量有限，勘察期間揭示地下水位埋深1.9～4.8 m。

2 單樁極限側(cè)阻力測定

分別對工程現(xiàn)場不同地層土樣進行室內(nèi)單樁豎向抗壓靜載試驗，計算單樁在不同地層中極限側(cè)阻力。使用自制試驗裝置，在裝填模型箱底部預留孔洞使試驗樁不承受樁端阻力，所有抗壓承載力均由樁側(cè)摩阻力提供，不同地層土樣中單樁抗壓極限承載力除以樁-土界面面積即為該地層中單樁極限側(cè)阻力。

2.1 裝填模型箱制作及試驗準備

裝填模型箱尺寸為40 cm × 40 cm × 20 cm(長 × 寬 × 高)，由6 mm厚鋼板焊接成型，側(cè)面鋼板用10 mm鋼筋橫向加固，底部中間開口10.5 cm×10.5 cm。模型箱幾何尺寸如圖1所示。預制樁尺寸為10 cm × 10 cm × 40 cm(長 × 寬 × 高)，采用C20細石混凝土澆筑，標準狀態(tài)下養(yǎng)護7 d。試驗前將模型箱放置于平整地面，把養(yǎng)護好的預制樁置于箱底開口處，分層裝填試驗土樣。每層厚度為5 cm，分層用擊錘夯實，分層處拉毛處理?？拷囼灅兜膮^(qū)域每層2 cm厚，分層用小橡膠錘擊實，通過每層土樣質(zhì)量控制其密實度，使裝填土樣重度達到天然重度。

圖1 模型箱幾何尺寸(單位: mm)

2.2 加載系統(tǒng)設計

試驗加載系統(tǒng)由反力架和液壓千斤頂組成，裝填模型箱置于混凝土墊塊上，預制樁在受壓過程中穿過預留孔洞向下位移。裝填模型箱土層上面加蓋一塊10 mm厚鋼板，由液壓千斤頂頂進鋼板對土層加載，模擬土層堆載情況，液壓千斤頂下放置壓力傳感器，可記錄加載力的大小，鋼板上放置墊塊，升高液壓千斤頂位置，方便加載。預制樁上部采用液壓千斤頂分級加載，千斤頂下有壓力傳感器記錄每級加載大小，壓力傳感器與預制樁之間放置一墊塊，防止加載過程中預制樁表面破碎，影響試驗結(jié)果。加載過程中預制樁會有向下的位移，在千斤頂上與反力架之間放置一彈簧，可防止預制樁向下位移后千斤頂與反力架脫離。在預制樁上的墊塊表面放置一電子位移計，測量預制樁位移量。試驗加載系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 加載系統(tǒng)示意圖

2.3 試驗過程及結(jié)果分析

根據(jù)巖土工程勘察報告中不同土層埋置深度，估算各土層平均承受壓力，試驗過程中各土層堆載值達到與工程現(xiàn)場土層壓力條件相似。

選用《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》慢速維持荷載法，某級荷載作用下樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的5倍，可終止加載，單樁豎向抗壓極限承載力取荷載-沉降曲線發(fā)生明顯陡降的起始點對應的荷載值[11]，不同地層中單樁荷載-沉降曲線如圖3所示。

圖3 不同地層中單樁荷載-沉降曲線圖

試驗過程中樁不承受樁端阻力，單樁豎向抗壓極限承載力均由樁側(cè)摩阻力提供。試驗樁長、寬均為0.1 m，在土體中埋置深度為0.2 m，即樁-土接觸面積為0.08 m2。單樁豎向抗壓極限承載力除以樁-土接觸面積0.08 m2即為堆載條件下單樁極限側(cè)阻力值。同一條件下單樁豎向抗壓承載力特征值按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計值的一半取值[11]，單樁側(cè)阻力特征值取單樁極限側(cè)阻力統(tǒng)計值的一半。不同地層中單樁極限側(cè)阻力統(tǒng)計值和單樁側(cè)阻力特征值如表2所示。

表2 不同地層單樁側(cè)阻力值

3 結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性計算

3.1 抗浮計算公式及穩(wěn)定狀態(tài)判斷

按照最不利工況對結(jié)構(gòu)進行抗浮穩(wěn)定性驗算，當結(jié)構(gòu)自身不滿足抗浮要求時，應增加抗浮措施并進行抗浮驗算[12-13]。根據(jù)《建筑工程抗浮技術(shù)標準》[5]第6.4.1條規(guī)定，地下工程按式(1)進行結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性計算。

(1)

式中，Kf為計算區(qū)域整體的抗浮穩(wěn)定性系數(shù)；∑W為計算區(qū)域總抗浮力標準值，kN；A為計算區(qū)域底板面積，m2；∑Ff為計算區(qū)域地下結(jié)構(gòu)底板所承受的浮力標準值總和，kN/m2。

根據(jù)《建筑工程抗浮技術(shù)標準》第6.2.1條規(guī)定，抗浮設防水位高程與地下結(jié)構(gòu)底板底面高程水位差產(chǎn)生的浮力標準值按式(2)計算。

FW=γWΔhW

(2)

式中：FW為靜水位差產(chǎn)生的浮力標準值，kN/m2；γW為水的重度，kN/m3；ΔhW為抗浮設防水位與地下結(jié)構(gòu)底板底面地下水位差值，m。

建筑工程抗浮穩(wěn)定狀態(tài)根據(jù)抗浮穩(wěn)定性系數(shù)判定[5]，如表3所示。

表3 建筑工程抗浮穩(wěn)定狀態(tài)判定標準

地鐵車站結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性計算，抗浮設計等級取甲級，使用期抗浮穩(wěn)定性系數(shù)Kf≥ 1.10。

3.2 抗浮計算

取車站結(jié)構(gòu)標準段單位長度進行抗浮穩(wěn)定性計算。

(1)結(jié)構(gòu)自重+荷載計算

上層覆土自重

W1=19.7×3.3×18=1 170.18 kN

各層板總自重

W2=(0.9+0.4+0.8)×19.7×24=992.88 kN

各柱總自重

W3=0.8×1.2×(5.85+6.15)/9×25=32 kN

各梁總自重

W4=[1.2×(1.8-0.8)+1×(1.2-0.4)+1.2×(2.21-0.9)]×25=89.3 kN

各側(cè)墻總自重

W5=(5.85+6.15)×1×25×2=600 kN

基底混凝土保護層自重

W6=0.2×19.7×25=98.5 kN

(2)水浮力

計算時抗浮設防水位取至地表，按靜水壓力計算，結(jié)構(gòu)底板承受17.4 m水頭壓力。

A∑Ff=17.4×19.7×10=3 427.8 kN

(3)圍護結(jié)構(gòu)抗浮力計算

原抗浮設計中，沿車站主體結(jié)構(gòu)外側(cè)設置厚0.8 m、嵌固深度9 m圍護結(jié)構(gòu)作為抗浮措施，上部設置0.9 m×1.3 m壓頂梁。圍護結(jié)構(gòu)側(cè)壁摩阻力計算時，考慮到圍護結(jié)構(gòu)作用形式與抗浮樁作用形式相似，借鑒抗浮樁的抗浮力試驗結(jié)果和計算方式[13]。

圍護結(jié)構(gòu)側(cè)壁摩阻力

W7=1.2×10.3+5.6×15+3.3×30+5.7×40.5+1.6×34.5+2.9×45+2.8×75=821.91 kN

圍護結(jié)構(gòu)及壓頂梁自重

W8=0.8×23.1×25+0.9×1.3×25=491.25 kN

(4)抗浮錨桿的抗浮力計算

若對抗浮方案進行修改，采用直徑0.2 m，長12 m，在結(jié)構(gòu)底板間隔3 m均勻布置抗浮錨桿時，能夠提供的抗浮力

W9=3.14×0.2×(1.7×40.5+1.6×34.5+2.9×45+5.8×75)/3×6=866.1 kN

(5)抗浮樁的抗浮力計算

若對抗浮方案進行修改，采用直徑0.8 m，長12 m，在結(jié)構(gòu)底板間隔6 m均勻布置抗浮樁時，能夠提供的抗浮力

W10=3.14×0.8×(1.7×40.5+1.6×34.5+2.9×45+5.8×75)/6×3=866.1 kN

(6)抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)的抗浮力計算

采用抗浮組合，減小原設計方案中圍護結(jié)構(gòu)的嵌入深度，增設抗浮錨桿，與圍護結(jié)構(gòu)共同抵抗水浮力。修改原設計方案，將圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度減小至5 m，增設直徑0.2 m，長6 m，在結(jié)構(gòu)底板間隔3 m均勻布置抗浮錨桿時，圍護結(jié)構(gòu)側(cè)壁摩阻力

W11=1.2×10.3+5.6×15+3.3×30+5.7×40.5+1.6×34.5+1.7×45=557.91 kN

圍護結(jié)構(gòu)及壓頂梁自重

W12=0.8×19.1×25+0.9×1.3×25=411.25 kN

抗浮錨桿抗浮力

W13=3.14×0.2×(1.7×40.5+1.6×34.5+2.7×45)/3×6=308.4 kN

(7)抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)的抗浮力計算

采用抗浮組合，減小原設計方案中圍護結(jié)構(gòu)的嵌入深度，增設抗浮樁，與圍護結(jié)構(gòu)共同抵抗水浮力。修改原設計方案，將圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度減小至5 m，增設直徑0.8 m，長6 m，在結(jié)構(gòu)底板間隔6 m均勻布置抗浮樁時，抗浮樁抗浮力

W14=3.14×0.8×(1.7×40.5+1.6×34.5+2.7×45)/6×3=308.4 kN

3.3 抗浮穩(wěn)定性判斷

(1)不采取抗浮措施時

Kf1=(W1+W2+W3+W4+W5+W6)/A∑Ff=2 982.86/3 427.8=0.87<1.10

此時僅靠結(jié)構(gòu)自重和上層覆土自重，無法滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求，需要增加額外的抗浮措施抵抗水浮力。

(2)考慮圍護結(jié)構(gòu)自重和側(cè)壁摩阻力時

Kf2=(W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7+W8)/A∑Ff=4 296.02/3 427.8=1.25>1.10

計入圍護結(jié)構(gòu)自重和側(cè)壁摩阻力，滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求。

(3)采用抗浮錨桿時

Kf3=(W1+W2+W3+W4+W5+W6+W9)/A∑Ff=3 848.96/3 427.8=1.12>1.10

采用抗浮錨桿時，滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求。

(4)采用抗浮樁時

Kf4=(W1+W2+W3+W4+W5+W6+W10)/A∑Ff=3 848.96/3 427.8=1.12>1.10

采用抗浮樁時，滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求。

(5)采用抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)時

Kf5=(W1+W2+W3+W4+W5+W6+W11+W12+W13)/A∑Ff=4 260.42/3 427.8=1.24>1.10

采用抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)時，滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求。

(6)采用抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)時

Kf6=(W1+W2+W3+W4+W5+W6+W11+W12+W14)/A∑Ff=4 260.42/3 427.8=1.24>1.10

采用抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)時，滿足結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定性要求。

4 幾種抗浮措施的有限元分析

采用MIDAS/GTS NX有限元軟件計算車站結(jié)構(gòu)在水浮力作用下的位移、變形。分別計算車站底板水頭高度4、8、12 及17.4 m時，車站底板處的位移、最大變形，比較不同抗浮措施效果。

4.1 計算模型

根據(jù)車站實際規(guī)模及地層分布建立三維模型，計算過程中的影響寬度及深度約為地鐵基坑開挖深度的2～3倍，模型長 × 寬 × 深取280 m × 80 m × 60 m。模型邊界條件為底部完全約束，四周水平約束，頂部邊界自由。土體選用實體單元，本構(gòu)模型采用摩爾-庫倫；車站結(jié)構(gòu)頂板、中板、底板、側(cè)墻、圍護結(jié)構(gòu)采用板單元，柱、梁、抗浮錨桿和抗浮樁采用梁單元，本構(gòu)模型采用彈性本構(gòu)。無圍護結(jié)構(gòu)時車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻與土體之間設置界面單元，有圍護結(jié)構(gòu)時圍護結(jié)構(gòu)與土體之間設置界面單元，車站結(jié)構(gòu)底板與土體之間設置界面單元，抗浮樁與土體之間設置樁界面單元。

采用圍護結(jié)構(gòu)法時，圍護結(jié)構(gòu)沿結(jié)構(gòu)主體外側(cè)設置，嵌固深度9 m；采用抗浮錨桿時，抗浮錨桿直徑0.2 m，長度12 m，布置形式為3 m間隔均勻布置；采用抗浮樁時，抗浮樁直徑0.8 m，長度12 m，布置形式為6 m間隔的均勻布置；采用抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)時，圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度5 m，抗浮錨桿直徑0.2 m，長6 m，布置形式為3 m間隔均勻布置；采用抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)時，圍護結(jié)構(gòu)嵌固深度5 m，抗浮樁直徑0.8 m，長6 m，布置形式為6 m間隔均勻布置。計算時不考慮水在土體中滲流對水頭的折減，按全部水頭計算。模型如圖4所示，材料參數(shù)如表4所示。

圖4 有限元模型

表4 材料參數(shù)

4.2 計算結(jié)果分析

選取底板與縱向兩側(cè)側(cè)墻連接處的豎向位移為車站底板的豎向位移，車站底板范圍內(nèi)最大豎向位移與豎向位移之差為車站底板的最大變形，分別提取不同抗浮措施下車站結(jié)構(gòu)底板的豎向位移、最大變形進行對比分析。

(1)車站結(jié)構(gòu)底板位移分析

不同水頭高度下采取不同抗浮措施時，車站結(jié)構(gòu)底板豎向位移如圖5所示。

圖5 車站結(jié)構(gòu)底板豎向位移

未采取抗浮措施情況下，車站底板水頭高度為4 m時，車站底板豎向位移0.38 mm，隨著水頭高度不斷增大，車站結(jié)構(gòu)豎向位移繼續(xù)增加。當車站底板高度為12 m時，車站底板豎向位移3.67 mm。當?shù)叵滤桓叨鹊竭_地表時，車站底板水頭高度為17.4 m，此時車站結(jié)構(gòu)和上部覆土層自重不足以抵抗水浮力作用，車站向上浮起，車站抗浮失效。

采用圍護結(jié)構(gòu)法，圍護結(jié)構(gòu)自重及其側(cè)壁摩阻力平衡一部分水浮力，車站結(jié)構(gòu)在水浮力作用下的豎向位移明顯減小，當車站底板水頭高度為17.4 m時，車站底板豎向位移為1.68 mm，滿足車站抗浮要求。

采用抗浮錨桿法或抗浮樁法，抗浮錨桿提供的錨固力或抗浮樁的樁側(cè)摩阻力能夠較大程度地抵抗水的浮力作用，車站結(jié)構(gòu)豎向位移比不采取抗浮措施時大幅降低，當車站底板水頭高度為4 m時，采用抗浮錨桿法或抗浮樁法車站底板的豎向位移量分別為0.26和0.12 mm，當水頭高度達到17.4 m時，兩種抗浮措施下結(jié)構(gòu)底板豎向位移分別增加至4.04和3.95 mm。

采用抗浮組合的形式，抗浮效果更加明顯。當車站底板水頭高度為17.4 m時，采用抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)組合的方法，車站底板豎向位移1.14 mm，采用抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)組合的方法時，車站底板豎向位移僅0.79 mm。

地鐵結(jié)構(gòu)抗浮設防計算中，地鐵上浮量取值偏于保守。文獻[14]對軌道結(jié)構(gòu)位移要求：隧道絕對變形量及水平位移量小于10 mm。文獻[13]開展抗浮樁現(xiàn)場試驗，結(jié)果表明，樁側(cè)阻力約為極限側(cè)阻力的50%時，所對應抗浮樁上拔量約為7 mm。本文計算過程中選用的樁側(cè)阻力特征值為極限側(cè)阻力的一半，對抗浮樁上拔控制量取7 mm，圍護結(jié)構(gòu)側(cè)壁摩阻力計算時借鑒抗浮樁的抗浮力計算方式，圍護結(jié)構(gòu)上拔控制量沿用抗浮樁上拔控制量7 mm。對本工程案例進行數(shù)值模擬分析，幾種抗浮措施下結(jié)構(gòu)底板豎向位移均在上拔控制量范圍內(nèi)。

(2)車站結(jié)構(gòu)底板最大變形分析

不同水頭高度下采取不同抗浮措施時，車站結(jié)構(gòu)底板最大變形如圖6所示。

圖6 車站結(jié)構(gòu)底板最大變形

未采取抗浮措施，車站結(jié)構(gòu)受到水浮力作用除發(fā)生較大的豎向位移，還有較大的變形，當車站底板水頭高度為4 m時，車站底板最大變形量為2.1 mm，車站底板水頭高度為17.4 m時，車站抗浮失效向上浮起，車站底板最大變形達36.5 mm，這是因為地鐵車站整體形狀窄長，長寬比較大，在受力情況下容易發(fā)生彎曲變形，中間段位置變形最大。

采用圍護結(jié)構(gòu)法抗浮，當車站底板水頭高度為4 m時，車站底板最大變形為0.96 mm，車站底板水頭高度為17.4 m時，車站底板最大變形達到5.75 mm，車站結(jié)構(gòu)變形較大，這是因為采用圍護結(jié)構(gòu)法時，雖然能夠有效減小車站整體向上位移，但易發(fā)生以兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)為支點的撓曲變形。

采用抗浮錨桿或抗浮樁，能夠有效減少車站結(jié)構(gòu)變形。車站底板水頭高度為4 m時，采用抗浮錨桿或抗浮樁時車站底板最大變形分別為0.85 和0.71 mm，車站底板水頭高度為17.4 m時，采用這兩種抗浮措施車站底板最大變形分別增長至2.37和2.04 mm。

采用抗浮組合時也能有效控制結(jié)構(gòu)變形，當車站底板水頭高度為17.4 m時，采用抗浮錨桿+圍護結(jié)構(gòu)組合的方法，車站底板最大變形為1.86 mm，采用抗浮樁+圍護結(jié)構(gòu)組合的方法，車站底板最大變形為1.66 mm。圍護結(jié)構(gòu)自重及側(cè)壁摩阻力能夠有效抵御水浮力，控制結(jié)構(gòu)上浮。在此基礎上增設抗浮錨桿或抗浮樁，抗浮錨桿和抗浮樁通過錨桿的錨固力或抗浮樁的樁側(cè)摩阻力作用于車站底板平衡水浮力，同時也能有效約束底板變形。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》第3.4.3條，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大撓度應按荷載的準永久組合，應考慮荷載長期作用影響計算[15]。地鐵車站結(jié)構(gòu)按屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件計算且使用上對撓度有較高要求，當跨度l大于9 m時，撓度極限為l/400。車站標準段寬度為19.7 m，撓度極限為19 700/400 = 49.25 mm，幾種抗浮措施下車站結(jié)構(gòu)底板最大變形均在撓度極限范圍內(nèi)。

4.3 主動抗浮措施分析

圍護結(jié)構(gòu)法、抗浮錨桿法、抗浮樁法及抗浮組合的方式都屬于被動抗浮措施，水浮力大小并未改變，只是利用結(jié)構(gòu)自重和抗浮措施提供的抗浮力平衡水浮力。排水減壓法屬于主動抗浮措施，通過排水措施降低地下水位，可從源頭降低地下結(jié)構(gòu)受到的水浮力。

不采取抗浮措施，當車站底板水頭高度為17.4 m時，車站整體抗浮失效，向上浮起，采用排水減壓法降低地下水位，當車站底板水頭高度降到12 m時，此時車站自重和上層覆土重量可以抵抗水浮力作用，底板僅有3.67 mm豎向位移，當車站底板水頭高度降到8 m時，底板豎向位移減少36%至2.34 mm。采用主動抗浮措施，隨著地下水位降低，車站底板的水頭高度逐漸減小，車站豎向位移可以有效控制。

采用圍護結(jié)構(gòu)法，當車站底板水頭高度為17.4 m時，底板向上位移1.68 m，通過排水減壓降低地下水位，車站底板水頭高度降到12 m時，底板豎向位移減少29.2%至1.19 mm，車站底板水頭高度降到8 m時，底板豎向位移減少52.9%至0.56 mm。

某些工程中，圍護結(jié)構(gòu)兼具截水功能，阻隔地下水流向結(jié)構(gòu)底部，減小結(jié)構(gòu)底部水浮力。

5 結(jié)論

1)圍護結(jié)構(gòu)雖可減少車站結(jié)構(gòu)底板豎向位移，但是在水浮力的作用下，結(jié)構(gòu)底板將產(chǎn)生以兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)為支點的向上撓曲變形，結(jié)構(gòu)底板變形較大，結(jié)構(gòu)整體受力不利。不建議單獨采用圍護結(jié)構(gòu)法抗浮。

2)抗浮錨桿或抗浮樁抗浮，在抗浮錨桿或抗浮樁對車站底板的約束下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，對結(jié)構(gòu)底板變形的控制優(yōu)于圍護結(jié)構(gòu)法。當水位達到地表時，采用抗浮錨桿即可滿足抗浮要求，可有效控制成本。

3)抗浮組合能充分發(fā)揮兩種抗浮方式優(yōu)點，在抵抗結(jié)構(gòu)豎向位移、減小結(jié)構(gòu)底板變形方面比采用單一抗浮形式有明顯提高，場區(qū)地下水位較高時可采用抗浮組合。

4)排水減壓法抗浮通過降低結(jié)構(gòu)底板處的水頭高度，減小底板所受水浮力，從根源上解決結(jié)構(gòu)抗浮問題，抗浮效果更加顯著，可配合被動抗浮措施共同使用。

5)工程實例中，原抗浮設計方案中圍護結(jié)構(gòu)法即可滿足抗浮穩(wěn)定性要求。考慮底板變形情況，可采用圍護結(jié)構(gòu)加抗浮樁作為抗浮設計方案，圍護結(jié)構(gòu)可有效減小結(jié)構(gòu)豎向位移，設置一定密度的抗浮樁可減少結(jié)構(gòu)撓曲變形。變更設計方案為，嵌固深度5 m的圍護結(jié)構(gòu)加直徑0.8 m，長度6 m，間隔6 m均勻布置的抗浮樁作為抗浮措施。