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第1篇：抗浮設計范文

關鍵詞：地下室；抗浮設計；抗浮措施；復位；

1、地下室抗浮失效問題分類及其破壞特征

地下室抗浮失效問題分為整體抗浮失效和局部抗浮失效兩大類。

整體抗浮失效是指當建筑物的自重不能夠克服地下水浮力，建筑物發生整體上浮位移或傾斜。其失效形式與地下室結構剛度關系密切，若地下室結構剛度小，可能會出現局部上浮或傾斜，剛度大則可能整體向上浮移。局部抗浮失效是指水浮力不超過建筑物的總重量，但

局部自重小于水浮力，造成抗浮承載力不均衡。其失效形式使得地下室產生裂縫，部分結構上浮。由于受周邊墻體以及內部框架柱、墻的制約，裂縫一般分布于底板或地梁跨中，且其分布范圍廣并具有一定規律性。

2、地下室抗浮計算理論依據

2.1 浮力的計算方法

地下室抗浮驗算的關鍵是準確計算地下室結構所承受的水浮力。該問題可采用阿基米德定律來計算。該定律簡要表述如下：

F浮=ρw V w g （1）

式（1）中，ρw 為水的密度，一般取 10 KN/m?；V w為建筑物浸入地下水部分的體積；g 為重力加速度。在實際抗浮計算中，V w按式（2）計算：

V w=A j h w （2）

式（2）中，h w 為抗浮設計水位高度，A j 為建筑物底板面積。

由浮力計算公式可以看出，確定抗浮設計水頭高度是抗浮設計至關重要的一步。

2.2 地下室結構抗浮設計水位的合理取值

地下室抗浮設計水位的確定按照現行國家規范的要求，需由巖土工程勘察單位在地質勘察報告中提供。規范明確規定：

1）當有長期水位觀測資料時，場地抗浮設防水位可采用實測最高水位； 無長期水位觀測資料時按勘察期間實測最高水位并結合場地地形地貌及地下水補給條件確定；

2）場地有承壓水且與潛水有水力聯系時應實測水位并考慮對抗浮設防水位的影響。

3）只考慮施工期間的抗浮設防時水位可按一個水文年的最高水位確定。

勘察資料未提供抗浮設計水位時， 應取建筑物設計基準期內可能產生的最高水位。 當地下水賦存條件復雜變化幅度較大， 區域性補給和排泄條件可能有較大變化或者工程需要時應進行專門論證提供抗浮設防水位的咨詢報告。

2.3 地下室抗浮穩定性驗算

建筑物基礎應滿足抗浮穩定性驗算如式（3）所示：

（3）

式中：Gk為建筑物自重及壓重之和；N w，k為浮力作用值，Kw為抗浮穩定安全系數，一般情況下可取 1.05。

3、地下室抗浮措施

3.1 無抗浮構件作用下的抗浮措施

3.1.1 壓重抗浮

當不滿足抗浮穩定性驗算時，對于不采用抗浮構件作用的地下結構，可采用增加自重的方式來滿足抗浮要求。

1）增加地下室結構自重，如適當增加頂板或底板的厚度。

2）增加結構層數，如增加設備層，非使用空間等。

3）用大容重材料對地下室地面進行回填。

4）在地下室頂板增加覆土厚度。

3.1.2 降低抗浮設計水位

由浮力計算公式可以看出，降低抗浮設計水頭高度可減小水浮力。通過結構優化，在確保地下室使用凈高的前提下減小地下室的埋置深度可實現降低抗浮設計水位的要求。 具體可采取如下措施：

1）采用平板式筏板基礎，較梁板式筏板基礎梁底標高略有抬高，水浮力相應減小。

2）頂板采用寬扁梁或無梁樓蓋 ，厚頂板不僅增加了結構自重，而且在保證使用凈高的情況下，底板標高可相應抬高，有效降低了抗浮設計水位。

3.2 設置抗浮構件作用下的抗浮措施

3.2.1 設置抗拔樁

通過抗拔樁本身自重和與周邊土的摩擦力實現與水浮力相抗衡的抗拔力，可均勻布置于筏板下，也可較集中地布置于柱、墻下。

設置抗拔樁時的抗浮計算

（4）

式中：Gk為建筑物自重及壓重之和，N w，k為浮力作用值，Kw為抗浮穩定安全系數， 一般情況下可取 1.05，n 為抗拔樁的根數，N k為按荷載效應標準組合計算的基樁拔力。

基樁抗拔力 N k應按照規范第 5.4.5 條同時進行群樁基礎呈整體破壞和呈非整體破壞時的抗拔承載力驗算。

3.2.2 設置抗浮錨桿

1）抗浮錨桿的計算

抗浮錨桿通過在底板與其下堅硬土層或巖土體之間設置錨桿和砂漿組成的錨固體建立抗浮力，因其布置靈活、受力合理、造價低廉等優點而得到廣泛應用。

抗浮錨桿可根據規范第 6.8.6 條進行計算：

Rt= ξf u r h r（5）

式中：Rt為錨桿抗拔承載力特征值，ξ 為經驗系數，對于永久性錨桿取 0.8，f 為砂漿與巖石間的粘結強度特征值，ur為錨桿周長，hr為錨桿錨固段嵌入巖層中的長度，當長度超過 13 倍錨桿直徑時，按 13 倍錨桿直徑計算。

2）抗浮錨桿的布置

抗浮錨桿可采用面式、線式或點式等 3 種形式布置，其各自優缺點比較如表 1 所示。

3.2.3 永久性降低地下水水位

通過設置永久性降水井或者其他措施根據設計要求動態抽水防止地下水水位上升也可降低地下水浮力。該方法用于常規方法無法滿足抗浮要求的情況，如無錫崇安寺一期工程地下室抗浮設計即采用人為控制地下水水位的方法，具有一定的經濟效益。

優點：（1）上部結構通過柱、墻向下傳遞荷載，錨桿在這些點下布置可充分抵抗浮力作用；（2）因錨桿布置具有局部密度大的特點，故錨桿荷載可相互協調，對個別錨桿承載力不足的情況具有一定的相互補償性。

缺點：（1）側壁摩阻力較小地層如軟巖或土體等不適用；（2）地下室底板鋼筋用量大。

4、地下室整體復位技術簡介

地下結構上浮后須采取相應措施使其復位， 目前常用措施有以下幾種。

4.1 結構加壓

增加結構自重可以快速有效地使已上浮的結構沉回原位， 即可通過在地下室底板或上部結構上放置密度較大的重物，此時應注意校核結構承載力，防止加壓過程中引起結構破壞。

4.2 降低地下水水位

采用抽水的方法降低地下水位以減少浮力，從而防止地下室進一步上浮。抽水過程中需加強水位監測，根據出水情況及結構下沉情況及時調整設備的出水量。但是僅通過降低地下水水位的方法不能使結構完全復位，必要時需配合其他措施綜合處理。

4.3 釋放地下水壓力

地下室上浮后地下水一般在底板下形成較大浮托力，通過在底板適當位置布置壓力釋放孔，有組織地引導地下水排出并及時抽排到場地以外，也可使地下室復位。

5、結語

1）地下室的抗浮設計是一個非常重要的問題，須予以重視。

2）地下室抗浮設計的關鍵在于選擇合理的抗浮設防水位，設計人員在設計過程中應充分結合場地特點和區域工程地質、水文地質以及周邊環境選擇合理的抗浮設計水位。

3）不滿足抗浮要求的建筑物務必采取抗浮措施 ，抗浮措施應結合工程實際在保證工程安全的情況下，盡量做到科學經濟、合理可行。

4）若因設計不合理而導致地下結構上浮后，應盡早采取有效措施，使上浮結構復位。并加固處理已變形或損傷的結構構件，使其達到承載能力的要求。

參考文獻：

[1]GB 50007-2011 建筑 地 基基礎 設計 規范[S].北 京 ：中國建筑工業出版社，2011.

第2篇：抗浮設計范文

關鍵詞：短柱 脆性破壞 剪跨比

1 概述

建筑物向地基傳遞荷載的下部結構就是基礎?；A是建筑物的根本，屬于地下隱蔽工程。它的勘察、設計和施工質量直接關系著整個建筑物的安危。因此基礎設計的重要性可想而知，其中地下室的抗浮設計更是不容忽視。

2 地下室的抗浮設計分為三種情況

2.1 地下室施工完畢后便停止降水，這時即便地上結構層數較多，但因上部結構還沒有施工，地下室的自重無法抵抗地下水的浮力。這種情況下應對地下室進行施工階段的抗浮驗算，并采取相關的抗浮措施。

2.2 下水位較高，且地下室埋深較大、地上結構層數較少。這種情況下，結構的自重無法抵抗地下水的浮力，需對整體結構進行抗浮驗算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力，但是地下室底板也需進行抗浮設計。

3 地下室的抗浮設計水位選取

一般情況下，抗浮設計水位可采用地質勘察報告會所提供的抗浮設防水位。當地勘中沒有提供該參數時，抗浮設計水位可綜合考慮如下幾種情況：

3.1 設計基準期內抗浮設防水位應根據長期水文觀測資料確定；

3.2 無長期水文觀測資料時，可采用豐水最高穩定水位（不含上層滯水），或按勘察期間實測最高水位并結合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定；

3.3 當平整場地后的場地標高高于原有地面時，應按照整平后場地的情況來確定水位標高。

3.4 對于臺地可按照勘察期間的實測平均水位增加2~4m；對于一、二級階地，可按勘察期間實測平均水位增加1~3m；雨季勘察時取小值，旱季勘察時取大值。

3.5 施工期間的抗浮設防水位可以按照1~2個水文年度的最高水位確定。

4 地下室抗浮驗算

在抗浮驗算當中，永久荷載的效應對結構是有利的，因此現行的《建筑結構荷載規范》規定荷載分項系數小于1.0，也可以按照安全系數法進行驗算：

S——地下水對地下室的浮力標準值；

G——結構自身重量及上部永久荷載標準值之合；

K——抗浮安全系數，可取1.05.

除對地下室進行抗浮驗算外，還應對地下室底板進行承載力驗算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

當K>1.05時，如果安全系數剛剛超過限值，可以采取增加自重的方法來抗浮要求。

5.2 設置抗拔樁、抗浮錨桿：

這里著重介紹一下抗浮錨桿的布置?？垢×εc水浮力平衡計算可分成兩種區域：柱、墻、梁影響區域和純底板抵抗區域。純底板抵抗區域的計算方法應是抗浮錨桿設計承載力除以每平方米水浮力（減去每平米底板自重），得到抗浮錨桿的受力面積；而柱、墻、梁影響區域應充分利用上部建筑自重進行抗浮，驗算傳遞的上部建筑自重是否能平衡該區域的水浮力，此外，還應驗算在水浮力作用下梁強度和裂縫滿足要求。

6 結論

地下室的抗浮設計往往被忽略，而導致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂縫滲水等等，都是直接影響到結構的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮應引起足夠重視。

參考文獻

[1]《全國民用建筑工程設計技術措施—結構（地基與基礎）》.北京：中國計劃出版社，2010.

[2]《建筑結構荷載規范（2006版）》（GB 50009-2001）.北京：中國建筑工業出版社，2006.

第3篇：抗浮設計范文

關鍵詞:抗浮錨桿,設計,施工

Abstract: combining with practical engineering, the fe asibility of design and construction measures was briefly discussed in this paper.

Keywords: fe asibility, design, construction

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：

近年來,隨著社會經濟的飛速發展,地下車庫、地下商場等城市地下空間的開發利用較為普遍。在建筑工程中,當由于自重無法平衡地下水的浮力或結構強度不能滿足抗浮計算要求時,應采取必要的抗浮措施?？垢″^桿因其造價低、構造簡單、受力明確、施工簡便等優點,近年來得到廣泛的應用。但多數工程都是應用于巖石層或粘土層這種地質條件單一的地層中,主要還是參照《土層錨桿設計與施工規范》(CECS22:1990)進行設計、施工。

1 工程概況

某城市廣場占地16萬m2,為地下一層,地上三層框架結構,總建筑面積46萬m2,地下室建筑面積達14萬m2。擬建場區地形較平坦,地貌類型單一,地層結構簡單,為粘土與砂礫層相間的地層,層序清晰。第四系厚度較大。除第①層素填土外,各土層地基承載力特征值自上而下總體呈增高趨勢,屬中等~低壓縮性土;無軟弱土層或特殊性土。下覆基巖為中生界白堊系陸相沉積泥質粉砂巖,巖石強風化帶厚度較小,屬極軟巖,巖體的基本質量等級一般為Ⅴ級?？辈熘形窗l現掩埋式沖溝、土洞、暗濱等不良地質作用。地基的穩定性和工程性質良好。

地層分布如下:

第①層素填土層、第⑤層中粗砂層、第⑦1層粉質粘土層此三層土層已開挖,其土層條件略去。第⑦層為粉質粘土,廣泛分布于場區。層厚0.80 m~9.00 m,層底標高1.47 m~8.82 m。第⑨層為粗礫砂,廣泛分布于場區,層厚0.50m~6.30 m,層頂標高-0.03 m~5.71 m。第⑾層為粘土,廣泛分布于場區,層厚5.20 m~14.60 m,層底標高-10.75 m~-3.43 m。第⑿層為粗礫砂,廣泛分布于場區,層厚1.40m~5.80 m,層頂標高-11.80 m~-6.78 m。

場區內地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙承壓水,含水層主要為第⑨層粗礫砂和第⑿層中砂,第⑦層粉質粘土和第⑾層粘土形成穩定的隔水層。施工期間,場區內地下水穩定水位標高在6.8 m左右,歷史最高水位標高約為10.50 m。

2 抗浮錨桿的設計

2.1抗浮方案選擇

本工程柱網基本為8 m間距,業主要求需設計抗浮措施的底板板厚僅350 mm,底標高為7.0 m?；疚挥诘冖釋哟值[砂層上200 mm~400 mm處。如采用配重法,不但會大量增加混凝土方量,且需要開挖至富含水的第⑨層粗礫砂層,施工前還要增加必要的止水措施。若采用錨柱法,需在底板中加暗梁以增加剛度,也會遇到需增加止水措施的問題。

故本工程抗浮宜采取小噸位錨桿,在底板上小間距均勻布置,局部地方適當增減。此方案既可降低底板的加筋費用,又可減少因個別錨桿失效而造成的局部破壞。由于不增加挖方,基本不會挖至粗礫砂層,可不增加止水措施,經濟效益十分明顯。

2.2初步設計方案

綜合比較土層與砂礫層相關參數,設計錨桿間距為2 m×2 m,單根錨桿抗拔承載力設計值Nt=100 kN,設計長度為9 m,其中自由段長為1.0 m,錨固段長度為8.0 m,錨固在第⑦層粉質粘土層,第⑨層粗礫砂層和第⑾層粘土層。錨桿錨孔直徑D=130 mm,錨筋1Φ25。錨桿鋼筋采用HRB335鋼筋。注漿材料采用水灰比為0.40~0.45的純水泥漿,水泥采用普通硅酸鹽32.5級水泥。為控制錨桿變形,采用二次高壓劈裂注漿工藝,注漿壓力不小于2.5MPa。

2.3試驗錨桿

現場于2010年1月25日根據設計參數施工了3根試驗錨桿,并于2010年3月2日委托本市勘察測繪研究院檢測中心對3根試驗錨桿進行了抗拔試驗,以提供土層抗浮錨桿抗拔承載力特征值。錨桿及檢測點平面位置如圖1。其中,A號試驗錨桿的Q~S曲線如圖2。試驗錨桿成果如表1。

圖1錨桿及檢測點平面位置示意圖

圖2試驗錨桿A的Q~S曲線圖

表1錨桿抗拔試驗成果表

試驗成果表明:試驗錨桿在上拔力240 kN時,經驗算已達到鋼筋屈服值。錨桿的極限承載力為210 kN,承載力特征值為105 kN。錨桿極限承載力荷載時對應上拔變形量是0.715 mm~1.538 mm;抗拔承載力特征值荷載時,對應上拔變形量是0.365mm~0.465 mm。錨桿上拔荷載210 kN時的彈性位移均小于1/2錨桿長度的理論彈性值。

試驗結論為:錨桿的抗拔極限承載力可按210kN使用;抗拔承載力特征值可按100 kN使用。根據試驗錨桿的試驗結果的結論,本工程抗浮錨桿的設計要求可滿足抗浮要求,現場可按設計要求進行抗浮錨桿的全面施工。

3 抗浮錨桿的施工

3.1施工工藝安排

對于錨桿施工來說,本工程地質條件較為復雜,粘土與粗礫砂相間分布且地下水較為豐富,造成施工中鉆孔工藝和防止塌孔成為難題。按通常方式,需采用鋼套筒防止塌孔,在不同地層換用不同鉆機,這兩項措施都將嚴重影響施工進度,增加工程造價。

綜合比較后,本工程成孔采用GXY-1型鉆機成孔,此型號地質鉆機帶有小型組合牙輪可鉆破砂、卵石地層,利用組合的正反循環系統,將破碎的小顆粒砂卵石帶出孔底。護壁則采用水泥漿跟進鉆機成孔護壁,根據不同地層及地下水位的情況,采用相適應的水泥漿,能較好地保證成孔孔壁穩定。

由于底板開挖面與地下水位及富含水的粗礫砂層僅200 mm~400 mm的空間,為防止對地基土的擾動,錨桿施工安排在底板墊層施工之后。在底板區域外另設集水井,收集和排放錨桿施工的泥漿。

3.2施工工藝

抗浮錨桿施工工藝流程如圖3。

圖3抗浮錨桿施工工藝流程圖

3.3鉆孔

(1)安裝錨孔鉆機、調平、調立、穩固;導桿或立軸與鉆桿傾角一致,并在同一軸線上。

(2)錨桿水平方向孔距誤差不應大于50 mm,垂直方向孔距誤差不應大于100 mm;錨桿孔深不應小于設計長度,也不宜大于設計長度的1%。

(3)粘土地層選用導式三翼鉆頭正循環清水鉆進,礫砂地層選用組合牙輪鉆頭;在鉆進過程中及時采用水泥漿進行護壁。

(4)錨孔鉆進經常檢查鉆頭尺寸,保證鉆孔孔徑。

3.4洗孔

(1)成孔后,將聯接空壓機的洗井管置入孔內,由上往下,再由下往上反復沖洗,同時不斷補充水泥漿,使比重不大于1.05,沉渣不大于30 cm。

(2)做好孔口維護,防止泥漿流入孔內。

3.5錨桿組裝與安放

(1)錨桿放入鉆孔之前,應檢查錨桿質量,確保錨桿組裝滿足設計要求。

(2)安放錨桿時,應防止桿體扭壓、彎曲,注漿管宜隨錨桿一同放入鉆孔,注漿管頭部距孔底宜為50mm~100 mm。在錨桿錨固段上用Φ6.5盤條焊上導向支架,以保證錨桿居中,使錨桿在各個方向均有足夠的保護層。

(3)錨桿插入孔內深度不應小于錨桿長度的95%,錨桿安放后不得隨意敲擊,不得懸掛重物。

3.6注漿

注漿是錨桿施工中一道重要工序,直接決定施工質量。

(1)漿液配制:水灰比:0.4~0.5,水泥:P.O.32.5。

(2)水泥漿攪拌均勻,具有可靠性,低沁漿性。

(3)注漿前先泵送清水至孔口返水以疏通管路,再采用常壓泵送方法注漿,注漿前不得拔出注漿管,以保證錨桿底端注漿充實。

(4)注漿采用孔底注漿方式,分兩次進行,第一次以1 MPa的注漿壓力注漿,材料為水灰比0.4~0.5∶1的純水泥漿,水泥應選用P.O.32.5水泥,注漿自孔底向孔口溢出純水泥漿為止。

(5)第二次為高壓注漿,注漿壓力不小于3MPa,材料為水灰比0.5∶1的純水泥漿,在第一次注漿完成后2小時內進行,直至孔內漿液飽滿為止。注漿體設計強度不低于20MPa。

(6)注漿管:注漿管采用壁厚為3.5 mm的1寸硬白塑料管,以使其在注漿壓力達到3 MPa時也不至于發生爆管現象。

(7)注意事項:施工中注漿液應攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應在初凝前用完,并采取防護措施,嚴防石塊、雜物墜入漿液中。注漿管隨錨桿一同下入鉆孔,注漿管頭部距孔底50 mm~100 mm,角度與桿體保持一致,垂直于地面。

3.7補漿

待孔內素漿初凝后,開動注漿泵先用清水沖洗孔內泥漿,再用上述方法注漿,直至孔內漿液飽滿。

3.8試塊制作

除見證取樣外,每天或每20根錨桿做3組試塊,規格70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm,取28 d抗壓強度值;基本試驗則取同等養護條件下試塊強度。

4 工程效果

本工程的抗浮錨桿施工自2010年3月5日~2010年4月1日,現場于2010年3月26日~2010年4月13日委托本市勘察測繪研究院檢測中心對抗浮錨桿進行檢測,以評價土層錨桿抗拔承載力,共檢測錨桿26根,現場檢測的錨桿由甲方、監理隨機抽選。

抗拔試驗成果表明:所檢測的26根錨桿,最大上拔力為140 kN時,對應變形量是1.205 mm~5.125 mm;在設計承載力特征值90 kN時,對應上拔變形量是0.482 mm~2.728 mm。典型抗拔試驗曲線如圖4。

檢測結論:通過對檢測26根錨桿抗拔試驗資料綜合分析,本工程土層抗浮錨桿承載力滿足設計承載力特征值Nt=90 kN的使用要求。

圖4C-134號錨桿抗拔試驗Q~S曲線圖

5 結束語

(1)采用小間距抗浮錨桿,可以經濟地解決工程抗浮問題。但在錨桿設計時,要綜合考慮錨桿與底板的共同作用。當底板較薄時,需兼顧底板的抗裂要求,控制錨桿的位移。

(2)由于不必換機也不必增加套管護壁,采用GXY-1型鉆機綜合利用導式三翼鉆頭和組合牙輪鉆頭成孔,并結合不同配比水泥漿護壁的施工工藝,在本工程復雜地質條件下是切實可行且十分經濟的方式。

(3)錨桿施工安排在墊層完工后進行,雖會增加泥漿處理的難度,但對于錨桿的施工質量和地基土體的保護都相當有利。

參考文獻:

[1] CECS 22:2005,巖土錨桿(索)技術規程[S]

[2]GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規范[S]

第4篇：抗浮設計范文

[關鍵詞]地下空間；抗浮設計；水浮力；抗浮錨桿；

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）27-0224-01

引言

隨著城市化進程的開展，地下空間開發越來越受到重視，且規模也越來越大。高層建筑的多層地下室、地下鐵道及隧道、地下停車場、地下商場、地下倉庫和地下市政設施都面臨著抗浮設計的難題。目前采用的抗浮措施主要有加重法、降截排水法、抗浮錨桿和抗浮樁等[1]，各種方法及聯合方法均有很多成功案例。抗浮設計的關鍵是準確地確定浮托力，這也是近年來專家學者研究和討論的熱點，主要表現在抗浮設防水位的確定和粘土浮力計算折減問題。地下結構受到地下水浮力的作用，導致建筑底板破壞、梁柱節點處開裂及底板的破壞等。因此，工程的抗浮設計是否正確合理，直接關系到工程的安全可靠和工程造價，應引起設計者的高度重視。

1.存在的問題

地下建筑的層數一般不高，但是建筑面積非常大，導致地下室處在地下水的浮力作用下，不能用自身重量來平衡這種浮力，導致地下建筑的頂板受到巨大力的作用，對于層數在3層以下或底板埋深>7m的地下室來說，永久抗浮安全度往往不夠，導致地下室整體或局部上浮的工程事故時有發生，給國家和人民帶來了極大的損失，隨著地下空間的逐步利用，人們總結了出現這種問題的原因：

（1）沒有考慮到地下水浮力的作用或沒有對水浮力作用機理有足夠的認識，導致在建設地下工程時沒有做抗浮驗算；

（2）沒有做好施工現場的地下水勘察工作，導致抗浮設計中地下水水位的取值不當，沒有考慮到極端天氣下出現的最高水位；

（3）設計人員忽視了抗浮計算中的一些因素，導致抗浮措施不當；

（4）施工單位在地下工程建設過程中對于抗浮措施沒有引起足夠的重視。

2.地下工程抗浮措施的選擇

下水浮力的作用機理，可以采取配重法來平衡水浮力，這種方法簡單有效，主要可以通過增加自身的重量來抵御水的浮力；工程上也采用設置抗浮樁的方法解決抗浮問題，其原理和配重法一樣，只不過設置抗浮樁是利用樁側面和土體的阻力來平衡浮力的。

對于配重法，適用范圍廣，可以將增加的重量設置在底板上，通過抗浮計算得到需要配置的重量，然后再底板上設置回填層，用土、砂、石等密度大的材料進行回填，利用回填物的重量來增加地下工程的總體重量，達到抗浮的目的。有時可以利用底板外挑部分回填一部分配重，達到增加自身重量的目的；對于底板為板柱或梁板結構，可以利用底板柱帽或梁至地坪之間的空間設置回填土，這種方法可以解決地下工程抗浮問題，還可以作為底板的防水處理。綜上，配重法作為一種簡單可行的方法，不受地理條件、施工環境的影響，不但可以降低造價，還可以解決抗浮問題，常常作為基本方法予以采用。

采用抗浮樁進行抗浮設計，主要是利用抗浮樁側面與土體的摩擦來抵消地下水浮力的，抗浮樁的效果與樁長、樁徑、樁型以及周圍的地質條件都有很大的關系，因為制造抗浮樁的造價高，所以一般使用在柱、墻下等抗浮面積較大、受環境條件、施工條件影響大的地方。

抗浮錨桿是利用錨桿與砂漿組成一個錨固體，保證錨固體和巖土層的結合力，可以提高地下建筑的抗浮能力?？垢″^桿具有造價低、施工方便、受力合理等優點，廣泛的用于地下空間抗浮施工。在實際施工中，施工人員要根據地下工程的結構形式、地質條件、浮力大小、施工條件和工期要求等因素確定采用何種抗浮措施。

3.地下工程的抗浮設計

3.1設計流程

對于地下工程抗浮設計總原則，應該滿足下式要求：

（1）

式中：W――地下建筑自重及其上作用的永久荷載標準值的總和；

F――地下水浮力。

當地下建筑自重及地面上作用永久荷載標準值的總和不滿足（1）式要求時，應進行地下建筑抗浮設計。

在具體設計時當建筑物的地面上結構外邊線與地下建筑外邊線基本重疊時，地下建筑的抗浮設計按以下原則進行：

（1）當結構重量大于地下水的浮力且滿足（1）式時，不必考慮地下水對地下建筑整體浮力作用，但應在設計中提出施工中必須采取隔水或降水措施降低地下水位。

（2）當結構重量小于地下水浮力時，地下建筑肯定要設置永久性抗浮構件或采取其他有效措施以平衡地下水對整體結構的浮力。

（3）上述兩種情況還必須考慮地下水浮力對地下建筑底板的反向作用，保證地下建筑底板構件在地下水反向作用下應具有足夠的強度和剛度，并滿足構件的上拱抗裂要求。

3.2水浮力計算

一般情況下，水浮力可以由巖土工程勘察報告提供的用于計算地下水浮力的設計水位，根據阿基米德定律依照公式：

（2）

其中，為水浮力；為地下建筑重力；為覆土重力；為承重地下水浮力作用的豎向受力單元的地下室柱網面積；為樁柱重力；為承臺重力；為±0.000以上主體垂直荷載。

若計算結果v>0，則應采取抗浮措施。在浮力計算過程中要注意：當地下建筑面積與上部主體結構面積相同時，可簡單比較地下建筑水浮力與建筑總荷載的關系，來判斷是否可能發生上??；當地下建筑面積大于上不主體建筑±0.000層面積時，或按裙房樓層比較浮力與建筑總荷載，浮力大于建筑總荷載時，應以豎向受力構件為單元分析浮力的平衡狀態。

3.3抗浮設計

當計算所得的浮力 時，應采取抗浮措施，在選擇抗浮措施時，要做到經濟合理，首先要分析工程地質和水文地質條件，并分別區別施工階段和竣工后使用階段的不同情況。

（1）施工階段的抗浮措施。地下建筑物若處于透水系數比較大的粉質粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期間，地下建筑的頂板和覆土尚未完成，此時底板和外墻已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，當浮力不大時，可以利用排水明溝、集水井進行排水，以減少水浮力；當土質的滲透系數大，應在地下建筑底板中設置后澆帶，利用板下的墊石作為倒濾層，排除水后，直到地下建筑底板的水排干凈后，澆筑后澆帶的混凝土。

（2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮樁法、抗浮錨桿等來平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮錨桿，由于粘質粉土、硬塑狀粘土或風化基巖適宜鉆孔注漿，若地下建筑底板下是這些土層，可以利用注漿錨桿法?？垢″^桿具有良好的底層適應性，易于施工，錨桿布置非常靈活，錨固效率高。由于其單向受力特點，抗拔力及預應力易于控制，有利于建筑構件的應力與變形協調，降低結構造價，在許多條件下，優于配重法和抗浮樁法。

地下室的抗浮設計是結構設計中的一個重要組成部分。設計人員應根據地下工程具體情況進行認真分析，正確計算水浮力與抗浮力，處理好工程整體抗浮與局部抗浮的關系，選擇合理的抗浮措施，既保證地下工程的安全，又節省投資。

第5篇：抗浮設計范文

隨著國民經濟的發展，城市建設的也得到迅速的發展。而城市土地資源的日益緊缺，建筑及城市交通逐步向地下發展。大商業建筑、高層及超高層建筑由于其功能和結構本身的需要，大多設置了地下室。隨著建筑層數的日益增高，地下結構已向多層發展，其基坑支護、地下結構設計、地下室的施工及防水等日益成為建筑工程界關注的熱點。由于地下室工程的施工環境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復雜，也容易出現質量問題，因而對設計有一定的特殊要求。

二、地下室抗浮水位的合理選取

設防水位的確定對建筑物的安全和業主的投資有較大的影響。較多文獻已指出巖土地基中的地下水浮力的確定，不能簡單按靜水壓力公式計算，即地下水的水壓力在垂直方向上并非隨深度增加而線性增加。從《鐵路橋涵設計規范》和《巖土工程手冊》的規定中可以看出建筑物基礎位于不同持力層時，浮力計算有差別。當位于粉土、粘土、砂土、 碎石土和節理裂縫發育的巖石地基時 ，由于地層的透水性好，水浮力不應折減，而位于節理裂隙不發育的巖石地基時，甚至工程底板與巖石密貼時，可考慮水浮力的折減，甚至不考慮水浮力的作用。當建筑物位于黏土地基時，其浮力較難準確確定，應結合地區的實際經驗考慮。

根據勘察單位提供的巖土工程勘察報告，確定地下室抗浮設防水位時，應根據設計規范中確定的原則：防水要求嚴格的地下室，其設防水位可按歷年最高地下水位；對防水要求不嚴格的地下室其設防水位可參照近3～5年最高水位及勘查時的實測靜止地下水位。

由此，如何合理確定抗浮水位的取值，應根據工程的特點、地理環境、地質情況及場地條件等因素，還有工程勘察報告中提供場區歷年最高水位和近年的最高地下水位 ，并結合當地的工程經驗綜合考慮 ，確定建筑物的設防水位和抗浮設計水位，使設計做到經濟、安全。

在建筑允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設計標高，間接降低抗浮設防水位。具體措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基礎的重量與“低板位”梁板式筏板基礎上填覆土的重量基本相當，但后者的基礎高度一般要比前者高。地下室樓蓋提倡使用寬扁梁或無梁樓蓋。寬扁梁的截面高度一般為跨度的1/16～1/22，寬扁梁的使用將有效地降低地下結構的層高，從而相對降低了抗浮設防水位。

三、地下室抗浮方案

目前針對地下室抗浮問題主要有增加自重法和設置抗拔樁這兩種方案。

1、增加自重法方案

增加自重法包括地下室頂板壓載、地下室底板加載及邊墻加載等方法，增加地下結構物自身重量（即恒載），使其自身的重力始終大于地下水對結構物所產生的托浮力，確保結構物不上浮。這種方法的優點是：施工及設計較簡單；缺點是:當結構物需要抵抗浮力較大時，由于需大量增加混凝土或相關配重材料用量，故費用增加較多。還可能影響對地下結構物室內使用凈高。

1）頂部壓載措施

頂部壓載措施是將地下結構物頂板的混凝土加厚或增加其他壓載材料，使自身重量（即恒載）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土卻占去原有覆土的位置，所以增加的重量僅為混凝土與覆土重量之差。因為混凝土與覆土重量的差距不大 ，所以此法的效益不大，并且使地下結構與地表的距離拉近 ，由此減少了地下結構上方覆土厚度。此法一般用于埋深較淺、不需增加太厚壓載物且其頂部有條件壓載的地下結構物的抗浮，否則，其頂部有條件壓載也會增加結構自身造價和基礎造價，對規模較大、埋深較深的地下結構物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。

另外，當采用此法作抗浮措施時，施工時應避開雨季；因為剛封頂后地下室，還來不及做其他項目時，雨季使地下室處于其最不安全的時期。

2）底板加載措施

基板加載措施是將地下結構物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同時也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土與水的重量之差。因為混凝土與水的重量差距遠比混凝土與覆土的重量差距大，所以每增加單位體積的基底板混凝土，其抗浮效益比頂板壓載法要大，但會提高工程造價，采用基板加載抗浮措施 ，不僅在地下室底板需澆筑大量的壓載混凝土，在材料上造成極大的浪費，厚板給施工也帶來非常大的困難和不便。因壓載增加了地下室底板的厚度，造成地下室凈空變小，給以后的使用帶來不便。此方案造價很高既費錢又費工，此法一般用于埋深較淺、不需增加太厚混凝土的地下結構物的抗浮。

3）側墻加載措施

側墻加載措施是將地下結構物側墻的混凝土加厚，這種做法雖然增加了水的上浮力，但也由此加寬了地下結構物上方覆土的范圍。這種做法雖然也可得到較大的抗浮力，并且不需要加深基坑開挖，但開挖的范圍卻因此增寬，在地價昂貴的地區，經濟效益也將因此折減。此法一般適用于不受場地限制、地價不貴地區的規模較小地下結構物的抗浮。

2、設置抗浮樁

目前，設置抗拔樁是在地下室抗浮設計中使用較為廣泛的一種方法。但仔細分析，這種方法也有一定的局限性。因為地下室的抗浮設防水位是根據擬建場地歷年最高水位，并結合近幾年的水位變化情況提出來的，即使經過重新評估后確定的抗浮設防水位，也是按一定的統計規律得出的結論。顯然，該方法確定的地下水位在一般的情況下是很難達到的；加之設計計算的不精確性，也使得抗拔樁都具有一定的安全儲備，因此，“抗拔樁”實際上長期起著“抗壓樁”的作用，這種“反作用”將阻礙有抗浮要求的地下室的合理沉降，而這種變化將會使不設縫的大底盤地下室在主體結構和裙房之間產生更大的不均勻沉降差，這正是我們在設計中想極力避免的；同時設置抗拔樁后，計算基礎底板內力及配筋時應考慮地下水壓力，這樣也會增加基礎底板的荷載。因此，針對抗拔樁的使用時，應該結合工程的實際情況及當地的工程經驗。

另外，在抗拔樁樁體結構設計中，抗拔樁主要依靠樁體的側摩阻提供抗拔力，其受力機理基本類似于錨桿，但由于土體中應力垂分布使土體處于受拉狀態。因此，其側摩阻大小不能簡單的依據承載樁的側摩阻來計算其承載力，必須進行修正，修正系數可參考樁基規范；因此，設計時對抗撥樁的設計承載力取值不應過高，特別是預制管樁，光滑的圓斷面樁在飽和土浸水條件下其抗撥能力是很低的，一旦被向上抽撥，擾動后樁的抗撥力將完全喪失。

抗拔樁樁體的配筋依據抗拔樁承載力極限標準值進行抗拉配筋，依據樁體應力分布原理，可采用不均一配筋法，即抗拔樁下段由于其拉力相對較小，可適當降低配筋量，底端依據混凝土抗拉強度的大小，減小鋼筋籠長度，從而降低工程造價。

四、其他應該注意的問題

地下室斜坡道設計時，應進行抗浮驗算，斜坡道與主體分縫處做作處理。

高層建筑地下室還應考慮整體抗浮與局部抗浮，因為高層建筑地下室不是一個剛體，它會產生整體或局部的變形和破壞，水對地下室的浮力主要以水壓力的形式作用在地下室底板上?？垢≡O計首先應驗算結構的整體抗浮安全度，若滿足則再驗算局部抗浮安全度，要按逐個柱的受荷面積來進行，并主要針對那些上部結構層數少，結構自重小的部位，特別是地下室超出高層塔樓范圍較多的部位以及高層塔樓圍合的內天井部位。

五、結語

在合理的選擇抗浮水位之后，在選擇抗浮方案時，可按其經濟合理、技術先進、安全可靠和方便施工為原則。還應根據工程特點、地質情況、場地條件、環境和當地當時的實際情況等因素，綜合考慮，因地制宜，選擇一個最佳有效的抗浮方案。

參考文獻

[1]《巖土工程手冊》編寫委員會.巖土工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1994 :128-131.

[2]TBJ 2-85，鐵路橋涵設計規范[ S].

第6篇：抗浮設計范文

【關鍵詞】高層建筑；地下室；抗浮設計

一、什么是抗浮設計

地下室的抗浮設計就是結合了地下水位與建筑物所承受的水浮力以及結構本身自重以及壓重來進行綜合考慮設計的一種方案。地下室的抗浮設計包括整體抗浮設計和局部抗浮設計。

因為高層建筑本身要求一定的埋置深度，而且隨著人們生活水平的提高以及土地價格的飛漲，需要建造更多的地下車庫及人們防空地下室，來解決了現在停車的問題和人防問題。人們對地下空間的開發越來越重視，要求也越來越高，在設計過程中要考慮的問題也多了。要確保在修建地下室和以后使用地下室時不因抗浮設計不滿足而導致結構上浮或開裂。

在地下開挖大面積的空間本身就是一件難度系數較大的事，尤其是還要考慮到大面積范圍與地下水浮力的平衡問題，在高層建筑中有很多的建筑設計采用的是整體裙房或者是純地下結構的設計，在地下室的埋深越來越深。在地下室中水的浮力會對地下室的結構產生很大的影響，所以在地下室結構設計時應對地下室的水浮力進行計算。對計算結果與建筑設計的方案相結合就會設計出一套適合此建筑群的地下室設計。

二、地下室抗浮設計所面對的問題

對于目前地下室所面對的問題就是地下室的水浮力問題了，地下水浮力對地下室的抗浮能力有著很強大的反作用，若是地下水浮力大于了地下室的抗浮能力，那么就會出現地下室上浮的情況。所以對于地下室來說，準確的計算出地下室的抗浮力對地下室的工程有著很大幫助。

以前我國的抗浮設計的主要設計方案就是壓重法，但是隨著時間的變遷越來越多的企業對抗浮的問題采用了其他比較有用的辦法，比如說抗拔樁的采用。但是在實際運用中也慢慢的發現抗拔樁的一些缺點，抗拔樁的裂縫控制和耐久性設計逐漸的表現出一些缺點，還有抗拔樁在與基礎的變形協調等問題中也沒有得到相應的重視，所以抗拔樁在運用也是有很多的問題的。在設計中逐漸的出現了另一種抗浮設計-----抗浮錨桿。在抗浮錨桿的運用中就會發現抗浮錨桿有較好的受力能力，但是在對抗浮錨桿的可靠性和對其構造的要求都沒有一個比較清晰、明確的要求與認識，在對抗浮錨桿的推廣上具有很高的難度，所以在市場上對抗浮錨桿的銷售也是不多的。

在結合了抗浮樁和抗浮錨桿這兩個設計的優點、缺點來看，抗浮設計所面對的問題主要是以下幾個方面：

（1）地下水浮力的計算

在地下室的設計當中主要對是要對地下水浮力的計算要詳細而明確，但是由于我國現在對地下水浮力計算方面的嚴重匱乏，所以在計算方面的人才也是嚴重的欠缺。在對地下水浮力的計算當中也有一部分的原因是因為對現有的地下水浮力的規范的不明確，這些問題綜合到一起之后就會發現抗浮計算給抗浮設計帶來的困難。

（2）還有就是對地下水的水位的調查與預測

在對地下水浮力的計算的時候也是要先對地下水水位的調查，地下水位的準確度是為了更好的找到地下水的出水源，在水位的地方也可以更好的計算出在這個水位的浮力，甚至可以更好的預測出地下水的出水量。但是由于地質勘察上的一些匱乏，在對地下水位的調查與預測的時候出出現調查結果不精準，預測的結果有偏差等情況。

三、地下水水位的確定方法

由于對地下水調查和預算時得出的不精確結果，在對地下室抗浮設計時就會出現很大的問題。在地下水分布、補給、排放等諸多因素的影響下地下室的抗浮設計就面臨許多的問題。

為了能夠更好的解決這些問題我們在對其進行調查與預測的時候就需要進行一下等工作：

（1）地下水位的調查一般都是進行的現場勘查，在通過現場勘查的時候要對水文地質進行仔細的勘察，在分析出實測含水層的分布規律的結果后，要更詳細的分析出這塊地所賦存的條件。在對勘察的結果與賦存條件中要很好的結合土地的地址特點以及地貌、地形，在設計抗浮設計的時候才可以更好的判斷出抗浮設計的重點方位。

（2）在對這一片土地進行勘查的時候可以同時對周邊的區域進行水文地質條件的勘察，在了解了這片土地的地址構造以及地下水的通連情況與補給規律時，就會更好的得出地下水與區域性水文地質條件的關系。在了解了這片土地的水文條件中要分析出地下水的通連情況，因為水具有流動性，在地質相同的地下可以隨意的流動，就給勘測人員帶來了一定的困難，但是若是很好的分析出來水文條件就會很好的限制了流動水資源所帶來的問題。

（3）對地下水的變化要有很好的掌握，在面對各個層次的水的變化趨勢以及相關的條件，尤其是要主意水在不同季節的變化情況，還要對最近幾年歷史水位的最高水位的調查與分析。水是變化多段的，在每一個地質層次的不同方面就會有不同的水流趨勢，它所變化的條件也是不同的，尤其是水在不同的季節具有不同的情況，面對這些問題要主意水的變化情況以及變化的區域，盡量在水發生變化之前就采取措施，避免不必要的情況發生。在對這片土地的歷史水位的調查中可以得預測出水位的大概水流量以及可能發生的情況等。

（4）在對今后流域的變化的了解以及預測。隨著天氣的變化以及人為對大自然的破壞，環境也是越來越叵測了，現在許多的地質情況也是在不斷的方式變化。為了能夠更精確的預測出地下水位的情況首先就要很好的了解流域的變化。在面對預測流域的時候適當的對流域做出變化的推測，是為了防止在以后的發展中環境的變化會對水流量以及水流方向產生變化，最后造成大面積的水位上漲，對地下水浮力的一個變化使得地下室抗浮的設計出現損耗。

（5）準確的取得精確的地質資料，仔細的分析數據，認真的制定出一套適合的抗浮設計方案。尤其是在一些地區較為復雜的地方，對取得資料是相當的困難，但是呀想很好的完成對地下水位的調查與預測就要有準確的自立于數據，在我國專業地質人員的缺乏的狀態下就更要努力的完成對地質勘測的任務。在對數據的分析結果中顯示出來的成果在一定的意義上是對高層建筑群修建的一大重要事項，在對地下室抗浮設計是非常重要的環節。

四、高層建筑地下室抗浮設計注意事項

高層建筑地下室抗浮設計包括整體抗浮設計和局部抗浮設計，工程師在設計時應根據工程的具體實際特點，選擇合理的計算條件，充分考慮地下水對建筑的影響，應注意：

1.整體抗浮設計需用抗浮水位，局部抗浮即防水底板的配筋計算需采用設計水位。

2.整體抗浮設計需用荷載效應的標準組合，即采用荷載標準值，抗浮荷載不考慮活荷載，荷載分項系數取1.0，局部抗浮即防水底板的配筋設計需用荷載效應的基本組合，水浮力按活荷載考慮，荷載分項系數取1.4。

3.抗拔樁布置在柱下，枯水期地下水位較低，作為框架柱的基礎，此時樁身受壓，豐水期地下水位較高，作為抵抗水浮力的抗拔樁，此時樁身受拉。

4.抗拔錨桿一般和柱下基礎結合設計，僅僅起到抵抗水浮力的作用，一般布置柱下獨立基礎底部及防水底板上，可以減少防水底板的配筋。

5.設計圖上還要注明施工到第幾層方可停止降水，這個計算與整體抗浮計算一施工的結構自重大于水浮力時才可停止降水。

第7篇：抗浮設計范文

關鍵詞:抗浮設計；抗浮驗算；錨桿布置；錨桿設計；布置方式

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著城市建設用地相對緊張，建筑物朝著高、大、深、重的方向發展，為了滿足需要，地下車庫、地下室的開發和利用越來越多。地下室建設不斷增多，基礎抗浮問題也日益突出。因為浮力的存在，會對地下結構及上部結構產生破壞，地下室整體不均勻浮起，導致梁柱節點處開裂和底板破壞以及建筑物的傾斜等，如不進行抗浮措施，將給地下室結構留下安全隱患。常用的抗浮措施有錨桿抗浮、樁基抗浮和加大自重抗浮等方法。下面，結合某地下室設計項目，詳細介紹地下室底板抗浮和錨桿的設計。

1 工程概況

某工程地下室部分為2層，主要功能為地下車庫和設備用房，地下室平面尺寸約為140m×89m，標準柱跨為7.8m×7.8m，建筑面積約18538m2。地下層1層高3.8m，地下層2層高3.7m，如圖1所示。地下層1頂板的塔樓以外部分有厚約0.9m的覆土，基礎形式為柱下獨立基礎加防水板。

圖1 地下室剖面圖

2 場地工程地質及水文地質情況

2.1 工程地質條件

場地土層主要由第四系雜填土層、第四系全新統沖洪積層、白堊系上統灌口組泥巖組成，各地層的分布從上至下依次為人工填土、粉質黏土層、細砂、卵石(稍密卵石、中密卵石、密實卵石)、泥巖(強風化泥巖、中等風化泥巖)。

2.2 水文地質條件

場地內地下水主要由以孔隙水形式賦存于人工填土中的上層滯水和以孔隙水形式賦存于砂卵石層中的潛水及賦存于泥巖中的基巖裂隙水組成，場地水文地質條件簡單。

2.3 地下室抗浮評價

工程地下室埋深低于地下水位，設計時應進行地下室抗浮穩定驗算，地質勘察報告建議地下水抗浮設防水位取494.50m(±0.00標高為498.70m)，純地下室如需采取抗浮措施，建議采用抗浮錨桿。同時應進行專項的巖土工程抗浮設計。

3 抗浮設計

3.1 抗浮驗算

抗浮驗算依據廣東標準第5.2.1條規定進行。基本設計資料如下:地下層1頂板板厚0.16m，梁柱折算成板厚約為0.11m；地下層2樓板板厚0.11m，梁柱折算成板厚約為0.08m；地下室底板板厚暫取0.35m；頂板覆土0.9m(由于覆土高度各處不一，抗浮設計時予以折減，按0.75m考慮)。算得W=33kN/m2＜F=48.5kN/m2。因此本地下室需進行抗浮設計，根據地勘建議和造價綜合評估，采用抗浮錨桿。

3.2 錨桿布置

結合結構整體和局部抗浮，錨桿布置方式主要有以下3種:

(1)方式一:集中點狀布置(所有錨桿布置在柱下獨立基礎范圍內)，總承載力特征值為F=1100kN。假定柱下布置4根錨桿，則單根錨桿承載力特征值為Nak=1100/4=275kN。此布置方式優點是可以充分利用上部結構傳來的豎向力平衡掉一部分水浮力，便于地下室底板下的外防水施工；缺點是所布置錨桿不能充分抵抗水浮力對底板產生的彎矩，地下室底板配筋較大。

(2)方式二:面狀均勻布置(在地下室底板下均勻布置)，所需單根承載力特征值為(錨桿間距2.6m)Nak=285kN。此布置方式優點是錨桿布置均勻，地下室底板配筋較?。蝗秉c是不能充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力，錨桿布置相對分散，不利于地下室底板下的外防水施工。

(3)方式三:簽于以上兩種方式均有各自的優缺點，如果有一種布置方式既能利用上部結構傳來的豎向力，又能利用錨桿的布置減少防水底板的彎矩，即為一種較為經濟合理的方式。根據錨桿布置在跨中更能有效提供抵抗彎矩的原則。這種布置方式的優點在于錨桿和柱能共同抵抗浮力作用，在錨桿能保證穩定的情況下Nak≥275kN，即能滿足抗浮要求。以柱為支座，以錨桿作為抵抗力的簡化受力模型如圖2所示，在水浮力作用下基礎底板會產生一個向上的變形，如果在錨桿布置處變形較大，則此抗浮錨桿失去作用，若變形很小，則能發揮抗浮作用，所以可根據錨桿處底板的變形來考察錨桿是否穩定?？梢园磮D3所示受力模型建立一個雙向5跨連續的無梁樓蓋，計算得此防水底板變形圖，見圖3。

圖2 受力模型圖

圖3 防水底板變形圖/mm

根據圖4并結合錨桿驗收試驗q-s曲線(圖4)可以看出:中間跨錨桿處最大變形為2mm，錨桿實際受力為268kN，略小于所輸入荷載275kN，說明錨桿能保證穩定。端跨錨桿處變形為3.529mm時，錨桿實際受力為376kN，稍大于錨桿承載力設計值1.3Nak=357.5kN。此時，如果以錨桿實際受力376kN作為設計值，得出錨桿承載力特征值376/1.3=289kN。依此值進行設計應該是安全的。通過以上分析可知，按照布置方式三設計是安全的。

圖4 錨桿驗收試驗q-s曲線

4 經濟性分析

采用SAFE8.0.1軟件根據圖3受力模型進行計算。

4.1 按照錨桿布置方式一計算

取防水板厚450mm，獨立基礎厚950mm，配筋可取雙層雙向，不足的地方采用附加配筋。

4.2 按照錨桿布置方式二計算

由以上分析可知板內力很小，為方便錨桿錨固，可取防水板厚400mm，獨立基礎厚由柱底內力計算取為700mm。配筋取雙層雙向。

4.3 按照錨桿布置方式三計算

取防水板厚400mm，獨立基礎厚950mm，配筋可取14@150雙層雙向，不足的地方采用附加配筋。

由以上結果并結合混凝土、鋼筋、錨桿的造價可得3種布置方式的經濟指標比較見表1。由表1可以看出，布置方式三綜合造價最低，采用此布置方式最經濟。

表1 3種布置方式的經濟指標比較

注:單價混凝土為350元/m3；鋼筋為6元/kg；錨桿為220元/m。

5 錨桿設計

5.1 錨桿錨固體與地層錨固長度計算

根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2002)(簡稱邊坡規范)第7.2.3條:

式中:Nak為錨桿承載力特征值；ζ1為錨固體與地層粘結工作條件系數，永久錨桿取1.0；D為錨固體直徑；frb為地層與錨固體粘結強度特征值，根據地勘報告確定(地勘報告結果:稍密卵石取60～80，中密卵石取80～100，密實卵石取110～130)；Lai為各土層錨固段長度。

5.2 錨桿鋼筋截面面積計算

根據邊坡規范第7.2.2條:

選用，AS=1846mm2＞1821mm2。

式中:AS為錨桿鋼筋截面面積；γ0為工程重要性系數，取1.0；ζ2為錨筋抗拉工作條件系數，永久性錨桿取0.69；Na為錨桿軸向拉力設計值，Na=γQNak，γQ=1.30；fy為錨筋抗拉強度設計值。需特別注意《混凝土結構設計規范》(GB50010—2010)規定:在鋼筋混凝土結構中，軸心受拉和小偏心受拉構件的鋼筋抗拉強度設計值大于300N/mm2時，應按300N/mm2取用。

5.3 錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長度計算根據邊坡規范第7.2.4條:

式中:la為錨桿鋼筋與砂漿間的錨固長度；ξ3為鋼筋與砂漿粘結強度工作系數，本工程為永久性錨桿取0.60；n，d分別為鋼筋根數和鋼筋直徑；fb為鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度設計值，本工程采用M30純水泥漿。

5.4 節點詳圖

抗浮錨桿做法如圖5所示，為防止錨頭銹蝕，在抗浮錨桿與底板交接處涂環氧樹脂，來保證抗浮錨桿的耐久性。

圖5 節點詳圖

6 結語

總而言之，地下室的抗浮是建筑工程設計過程非常重要的一部分，是影響結構的正常使用與安全的關鍵因素。本文詳細地介紹了地下室通過布置錨桿來抗浮的設計方法，通過比較不同錨桿布置方式的綜合造價，提出一種較為合理、經濟的布置方式，并充分論述了其可行性，對今后地下室底板抗浮設計工作有一定指導價值。

參考文獻

第8篇：抗浮設計范文

1、抗浮問題的產生

向地下要空間，發展地下建筑，建筑物的抗浮設計便是一個重要的設計內容。而要進行建筑物的抗浮設計，首先要確定建筑物所在區域地下水設計抗浮水頭高度。例如江浙沿海一帶的城市，地處我國南方，常年雨水較多，不僅地下水位高，而且地下水位的變化幅度較大，季節性降水，如臺風季節的降水可能使地下水位的高度上升到地表，甚至出現洪澇災害，如臺州市建設工程設計審查中心提供的臺州椒江市區當地的抗浮洪水位為黃海高程3.774m，而其地面道路就在這個高程附近。

在沿海一帶的民用建筑工程巖土工程地勘察質報告中，一般提供勘察期間的測量得到的水位高度，由于受季節性降水的影響，在雨水季節地下水位就高，而枯水季節地下水位就明顯較低，因此缺乏代表性，不能作為抗浮設計的依據。實際上地下室和地下結構的上浮往往是短時間內暴雨導致地下水位突然升高所引起的。某些沿海地區的地方性規范對地下室和地下結構的抗浮設計水位應該取“建筑物設計使用年限內（包括施工期）可能產生的最高水位[5]”。一般認為，對排水通暢的場地，長期監測得到的地下水最高水位作為抗浮設計水位是合理的。實際上，在建筑工程巖土工程地勘察質報告中所提供的設計水位往往是位于地表以下0.5米附近，由于上述種種原因，在一些實際工程中，地質報告往往無具體的抗浮水位資料提供，在工程設計中，一般取室外道路面為建筑物的抗浮設計水位高度。

上述確定抗浮設計水位后，建筑物所承受的水浮力計算方法，學者們提出了一些符合本地區地質情況的水浮力計算方法，其基本原理是根據阿基米德定律：浮力等于它的排開水體積的重量，常見的地下室處于潛水層，下層為隔水層，其浮力計算為 ，其他情況，如1）地下室穿過上部潛水層，底板位于隔水層；2）地下室位于上部隔水層，且未穿越，隔水層下部為承壓水層；3）地下室穿越隔水層，底板位于承壓水層；4）地下室穿過上部潛水層，底板位于隔水層，隔水層下部為承壓水層；5）地下室穿過上部潛水層和隔水層，底板位于承壓水層。其水浮力計算公式可見張欣海[6]水浮力分類計算方法。

2、抗浮措施的介紹

我們常見的地下空間一般是地下停車庫，其自重及其上部的覆土重往往要小于最高洪水位產生的水浮力，如果不采取措施的話，地下停車庫很有可能會上浮，因此設計者一般會采取一定的抗浮措施。

實際工程中可采用抗浮方法很多，大體上可分為兩大類，疏導消除型和抵抗型。

2.1 疏導消除型

疏導消除型是一種比較直接的方法，通過排水、降水、截水使地下水位保持在一定的標高之下，減小地下水對地下室或地下結構的浮力。降水的主要措施是在底板附加標高處設置盲溝，或在底板下設置濾水層和排水管道，讓地下水匯集到排水井中再用抽機水抽走；截水法主要是將深層水泥攪拌樁或高壓旋噴樁或地下連續墻作為止水帷幕，使其進入隔水層一定深度，將建筑物周邊的地下水與外界水源隔開。

目前，疏導消除型的措施應用較少，通過疏導排水措施可以降低地下水位，減小地下水對地下室底板的浮力作用，理論上可以控制抗浮水位，地下水由于外界季節性雨水補充而突然升高的情況下，可以通過臨時突擊抽取地下水，降低地下水位將其控制在設計的高度，該方法不但簡單易行，而且經濟高效；但是如果地下水位一直處于高位，需要長時間抽取地下水來降低地下水位，不但不經濟，而且還會引起其周邊建筑物因地下水的下降而發生地面下沉，造成工程隱患。因此疏導消除型的措施應當巧用、慎用。

2.2 抵抗型

抵抗型這種方法工程用的比較多，如采用抗拔樁，抗拔錨桿，增加結構配重等。

增加結構配重法適用于各類工程條件，配重的部位可以在建筑物頂板上，可以在建筑物底板上，也可以在建筑物邊墻上。這種方法的優點是施工和設計都很方便快捷，缺點是，當建筑需要抵抗浮力的配重較大時，由于需要增加大量的混凝土或是其他配重材料，費用增加較多，例如在建筑物頂板上增加配重，不但要增加配重所需的混凝土或其他配重材料，顯然還要增加大量的鋼筋來抵抗頂板增加的配重外荷載；如果在建筑底板上增加配重，由于地下室的凈高要求，回填層增加了工程埋深而使浮力增大，外加配重增加的抗力實際效果已經打了一半的折扣，此法效果也并非十分理想。如果在邊墻上增加配重，顯然其配重分布不會很均勻，單單采用這種方法來抵抗建筑物所受浮力，這種措施并不妥當。還有一種抗浮方法是延伸底板法，可以認為是另外一種增加配重法，具體做法是將地下室底板伸出側墻外而形成翼板，有翼板承托覆土來抵抗上浮力。此法一般適用于不受場地限制的規模較小且狹長形地下建筑物的抗浮。但是，由于要外伸底板而成翼板，基坑開挖的范圍也因此而加大加寬，土方和使用土地面積也要加大，在實際工程中，對于規模較大，抗浮荷載也大的工程，一般很少采用此法作為抗浮措施。

在抵抗型抗浮措施中工程應用比較普遍的應該是采用抗拔樁抗浮，不管是其經濟性上考慮還是從技術上考慮，都是比較理想的抗浮方法。單從經濟上來說，一般采用的抗拔樁往往是既要起到抗壓的作用又要起到抗拔的作用，相對于抗壓樁來說，無非是在抗壓樁的基礎上增加一定量的鋼筋用于抗拔，增加的造價比較有限；單從技術上來說，抗拔樁的施工與抗壓樁沒有太多區別，只是在樁身構造上略有不同而已，且經過這么多年的工程實踐也證明采用抗拔樁抗浮是比較可靠的抗浮措施之一。

但是，對于一些比較特殊的工程，采用普通抗拔樁進行抗拔，可能不一定起到很好的效果，比如對于一些小型的加固工程，采用抗拔錨桿抗浮可能會更經濟合理些，再比如對于浮力較大的工程，采用單根普通的抗壓抗浮樁，如普通鉆孔灌注樁等，可能滿足抗壓的需要，但是不能滿足抗浮的需要，那么，如果同時再采用錨桿抗拔樁對結構物抗浮，可能在經濟上會更加合理。

前人對抗拔樁做了非常多的卓有成效的研究，提出了相當多的理論研究成果，例如錨桿抗拔樁、普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯合抗拔等，對于一些比較比較特殊的工程，采用普通抗拔樁和錨桿抗拔樁聯合抗拔設計理念對于優化結構設計以及節約工程造價來說更有意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.JGJ94- 2008 建筑樁基技術規范[S].北京：中國建設工業出版社

[2]中華人民共和國國家標準.JGJ 106 建筑基樁檢測技術規范[S].北京：中國建設工業出版社

[3]中冶集團建筑研究總院.CECS22： 2005 巖土錨桿（索）技術規程[S].北京：中國計劃出版社

[4]中國建筑標準設計研究院.2009年版.全國民用建筑工程設計技術措施.結構/地基/基礎. 北京：中國計劃出版社，2010.12

第9篇：抗浮設計范文

【關鍵詞】淺層地下工程；抗浮；單樁；抗拔

一、引言

隨著我國城市建設的持續和高速地發展，城市土地日益成為緊缺與昂貴的資源。不斷向天上和向地下延伸建筑空間以節約用地是建設行業發展的必然需求，在高樓大廈如雨后春筍般涌現聳立的同時，地下空間開發也方興未艾，特別是淺層地下工程因其獨具的使用便利、環保節能等優勢而被經濟較發達地區廣泛接受與大量建設，已基本形成有地面工程建設必有地下工程建設且其所占比例越來越大的局面和趨勢。經過了這個不太長的地下空間快速開發的階段后，業內人士們仍然認為，與地面建筑設計相比，地下工程設計的合理性仍具有更大的提升空間。對同一地下結構設計相關參數或技術措施，設計人員、審圖或優化專家及建設方工程師之間，由于對工程的認識和擁有的設計經驗不同，在規范的引用、參數的取值及采取的技術措施上往往差異較大，工程結構成本因人而異現象明顯，設計合理性問題突出；但同時因設計的不周全而導致地下結構質量問題的事例也不鮮見。作為結構設計從業人員，充分理解地下工程結構設計的特點，周全地分析與解決各項疑難技術問題并嚴格依據適用規范和慎重參照相近規范進行設計，使地下工程既安全又經濟合理是十分必要的。本文主要針對量大面廣的淺層地下工程（下面分析段落中簡稱地下工程）的抗浮設計中爭議性技術問題進行分析，鑒于中、深層地下工程在荷載狀況及計算理論上與淺層地下工程有較大的不同，文中不涉及該類型工程的技術內容。

二、 抗浮計算問題分析

曾經發生的一些工程上浮事故證明，在高水位地區地下工程的抗浮設計是不應被忽視的。另一方面，需要準確理解工程浮力的力學原理、不斷吸收工程實踐經驗及采用通過規范頒布的最新研究成果，才能做出更合理的抗浮設計。根據設計經驗，抗浮措施工程量如常用的抗拔樁工程量，對抗浮設計的計算方法及各項參數的取值非常敏感，設計結果差異競可達100%以上，現對一些重要的地方分析說明如下：

1、水浮力標準值 的確定

計算浮力標準值一定要按照阿基米德定律即浮力等于工程在水面下排開水的重量計算，計算出淹沒在地下水中的工程體積V后乘水的容重 就可以得出，即 ，常見的錯誤算法是用工程底板底面水頭 乘水的容重 ，再乘工程底面積A，得 ，用這個公式計算，當水位在工程頂板面以上時就與浮力原理不符了，會產生計算浮力大于實際浮力的錯誤結果。水頭越高浮力誤差就越大，根據現行荷載規范，乘分項系數1.2后的設計值 又被再次放大，因此正確地運用力學原理計算水浮力是抗浮設計的關鍵。

地下水位影響浮力標準值及抗浮自重的取值，如何確定設計地下水位也是抗浮設計能否保證安全及合理的關鍵。在上海地區認為設計水位應取新建項目室外地面下0.5米的設計師不在少數，其安全性是公認的，其合理性也因大家習以為常而未被太多質疑。而另一些設計師則認為設計水位應取勘測報告提供的設計水位，一般取工程建設前自然地坪下0.5米，當新建項目室外地面與原自然地面相差較多時兩種方法的抗浮計算結果的差異是很大的，爭議點在新地坪整體堆土或減土是否會引起水位的上升或下降，一方認為水位是大自然長期形成的結果，應該是基本恒定且在一個大平面上，建設小區的堆土或減土不會引起水位大平面的升降；另一方則認為水位會隨著工程建設地面標高的變化而變化，根據勘測報告同一場地內各點的水位是不平的，整個地區地面標高有高有低，而水位大都在地面下一定距離，說明地下水位不是在一個大平面上。以上兩種對立的觀點就像盲人摸象一樣各自了解到地下水位的一個客觀方面。我們假設整個長江沿岸地區淺層土層全部是滲水性非常好的礫石層，地下水面則必然與附近江河水面基本保持在一個大平面上，并只隨之升降而升降，各處地表補給的雨水或用水會快速下滲而不會形成高于地下水大平面的上層滯水面，在這種假設下地下水位是在一個平面上的觀點可以成立。而在長江沿岸這樣的沖積平原地區，淺層的泥質土層使地面補水不能快速滲透而形成了廣布的上層滯水，工程地質鉆探勘測到的水位多數情況為上層滯水水位，建設區域上層滯水水位在有區域內補水水源的情況下隨著地面高度的提高而升高是確有可能的，但因補水量小及整體地勢高的原因水位升高的幅度是有限的，設計取水位再按地下工程頂部新地坪下0.5米是偏于保守的，確保安全又更合理的方法是取地下工程周邊最低的室外地坪下0.5米作為設計水位。

2、水浮力設計值 的確定

現行國家荷載規范取地下水浮力分項系數 為1.2，抗浮重量分項系數 取1.0.原來的國家荷載規范抗浮重量分項系數 取0.9，從為了更合理的角度來分析：當浮力標準值可以準確計算，如整個工程全部在水位以下時，排水的體積確定，水的容重恒定，浮力設計值完全可以等同其標準值，這種情況下水浮力分項系數 取1.0是合理的，而當計取的浮力標準值不是上限值，如常態地下水位較低的情況，非常或偶然性的水位變化，會導致實際水浮力高出標準水浮力，現在的水浮力分項系數 為1.2就是必要的；對于抗浮重量分項系數 取1.0，它是理論上的上限值，當以自重抗浮為主，且容重變化較大的抗浮材料如頂板覆土重量占較大比例時，自重分項系數 取1.0從單參數考慮是偏于不安全的。作為對現行規范的改進嘗試，有的設計師主張參照《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB50069-2002中的第5.2.3條的規定，抗浮的設計穩定性系數 =1.05而將水浮力分項系數 改為1.05，作為設計人員，做到按現行規范規定設計是最基本的要求，優化設計時應盡量使各項系數的取值能符合工程實際的情況，須對工程的復雜性作周詳地分析以免造成抗浮安全隱患。

3、單樁抗拔標準值的確定

結合國家《建筑樁基技術規范》的有關規定，設計采用的單樁抗拔極限承載力標準值應通過現場抗拔靜載試驗確定，在沒有進行現場抗拔靜載試驗時可先按經驗公式 進行估算?，F在普遍的做法是先按經驗公式進行估算并確定樁型，現場抗拔靜載試驗只是作為對設計的校核，只要測試結果能達到設計要求的承載力標準值即可；而較少采用根據實測極限承載力標準值再調整設計樁型的做法。由于估算經驗公式中除樁周長 以外的參數的取值均具有較大的變化幅度，當勘測及設計單位均保守取各參數的下線值時，單樁抗拔極限承載力標準值估算結果與實測極限承載力標準值的差距可達50%以上，因此一般情況下按現場抗拔靜載試驗實測極限承載力標準值進行抗拔樁設計是更合理的做法，特殊情況下試樁僅作為對設計的校核時也宜測試出單樁抗拔極限承載力標準值，測試結果可作為同類工程設計估算的參照以提高估算精確度。

三、結語

本文圍繞淺層地下工程設計中的抗浮問題，結合規范的規定作了一些定性與定量的分析，對如何緊扣適用規范的要求及延伸同類規范的精神進行合理設計提出了自己的一些看法，由于本人水平有限，研究與分析的不當之處，懇請各位同行及專家批評指正。

參考文獻

[1]《建筑結構荷載規范》 GB50009-2012

[2]《混凝土結構設計規范》 GB50010-2010

[3]《建筑地基基礎設計規范》 GB50007-2011

[4]《建筑樁基技術規范》 JGJ94-2008