抗浮設(shè)計范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇抗浮設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞:抗浮錨桿；設(shè)計

中圖分類號：U455.7+1文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、工程概述

某建筑工程3棟，樓層數(shù)28層，設(shè)兩層地下室，鑒于場地地處溝谷內(nèi)，周邊地下水位較高且向該低洼處滲流補給，抗浮設(shè)防水位統(tǒng)一取27．0m，地下水水頭差為9．7m，則地下水浮力為97kPa。根據(jù)結(jié)構(gòu)自重不同，將場地需采取抗浮措施的區(qū)域分為I、Ⅱ兩個區(qū)，為便于抗浮設(shè)計，根據(jù)中風(fēng)化巖體埋深又分為若干個小區(qū)，見圖l所示。其中場地西北部消防車回車場為I區(qū)，結(jié)構(gòu)自重為39kPa，地下水凈浮力為58kPa；其余區(qū)域為Ⅱ區(qū)，結(jié)構(gòu)自重為53．45kPa，地下水凈浮力為43．55kPa。因此，需考慮抗浮措施。

圖1 地下室抗浮錨桿設(shè)計分區(qū)圖

二、抗浮技術(shù)措施的選取及設(shè)計

（一）抗浮技術(shù)措施選取

抗浮技術(shù)措施一般采用降排截水、壓重、抗浮樁、抗浮錨桿(索)以及聯(lián)合措施。該工程抗浮技術(shù)措施的選取經(jīng)歷了曲折過程，曾經(jīng)先后論證了設(shè)置排水盲溝+壓重方案、人工挖孔樁方案、抗浮錨桿方案，以及人工挖孔樁與抗浮錨桿聯(lián)合方案。

排水盲溝+壓重方案：在地下室周邊及底部設(shè)置排水盲溝，將地下水向西南角低洼處的市政雨水井中自溢，使地下水位穩(wěn)定地控制在高程24．0m，然后在純地下室的頂板上(即廣場區(qū))覆土來抗浮。排水盲溝方案在星河丹堤E區(qū)F區(qū)等項目中有成功采用。但考慮到本工程若采用覆土又需加深地下室埋深，造價將增高，因此該方案被放棄。

人工挖孔樁方案：該地塊內(nèi)的3棟高層建筑物采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，因此抗浮措施也可采用人工挖孔樁方案。挖孔樁作為抗拔樁，入巖需有一定深度才能保證提供足夠的抗拔力，但鑒于本場地基巖埋深起伏大挖孔樁施工需采取爆破措施，經(jīng)爆破松動的樁周巖體難以提供較高的摩阻力，而且地下水量較大，因此該方案被放棄。

人工挖孔樁+抗浮錨桿聯(lián)合方案：基本設(shè)想是在場地西北部基巖埋深大的區(qū)域采用挖孔樁抗浮，其余區(qū)域采用抗浮錨桿抗浮。這種聯(lián)合方案的作用效果很難理論上分析清楚，因此這個方案也被放棄。

經(jīng)過多次專家論證，最終采取較成熟的抗浮錨桿方案。

（二）抗浮錨桿設(shè)計

(1)土層錨桿的加固機理

土層錨桿是一種新型的受拉構(gòu)件，它把來自外部的荷載，通過拉桿的拉結(jié)作用傳遞到錨固體，再由錨固體將荷載分散到周圍穩(wěn)定土體中去。它一端與結(jié)構(gòu)物或擋土樁聯(lián)結(jié)，另一端錨固在地基的土層中，以承受結(jié)構(gòu)的抗拔水浮力。當(dāng)它垂直于地面方向，通過錨固體對其周圍土的摩擦力，將錨桿所受的抗拔力傳遞到周圍穩(wěn)定土體中去，便起到土層錨桿的抗浮作用。

(2)抗浮錨桿設(shè)計與計算

場地內(nèi)中風(fēng)化巖體埋深(從地下室底板底起算)，除場地西北角外一般小于12．0m，特別是場地東南角中風(fēng)化巖體已出露，因此采用巖石抗浮錨桿，要求錨桿均進入中～微風(fēng)化巖體中，以利于變形協(xié)調(diào)。按地區(qū)經(jīng)驗，錨固體直徑不小于150mm，錨桿抗拔力特征值不小于 400kN，配筋為3根HRB400型直徑28mm鋼筋點焊成束。純地下室柱網(wǎng)間距一般為7．9mX7．9m，各柱網(wǎng)內(nèi)錨桿問距2．0m X 2．0m，兩柱間地梁下布設(shè)2根錨桿。I區(qū)面積11 l1m2，布設(shè)222根錨桿；Ⅱ區(qū)面積5397m2，布設(shè)904根錨桿。

①整體穩(wěn)定性驗算

整體穩(wěn)定性驗算按下式計算：

(1)

式中w——結(jié)構(gòu)自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總和(kN)；

N——錨桿數(shù)量

n——錨桿數(shù)量；

Nth——單錨抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；

F——地下水浮力。

對于I區(qū)，結(jié)構(gòu)自重總和W為43329kN，地下水浮力F為107767kN，抗浮錨桿提供的總抗拔力為71040kN，則整體穩(wěn)定性系數(shù)為1．06，滿足要求。

對于Ⅱ區(qū)，結(jié)構(gòu)自重總和W為288469．65kN，地下水浮力F為523509kN，抗浮錨桿提供的總抗拔力為289280kN，則整體穩(wěn)定性系數(shù)為1．10，滿足要求。

②裂縫控制驗算

關(guān)于抗浮錨桿裂縫控制的驗算，國標(biāo)或行標(biāo)中暫未明確要求。在地方規(guī)范中有提及：廣東省標(biāo)準(zhǔn)中要求，對錨固桿件應(yīng)有可靠的防腐措施；對抗拔樁應(yīng)驗算樁身裂縫寬度，其最大裂縫寬度不應(yīng)超過0．2mm；上海市標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，土錨錨固體根據(jù)所處地下介質(zhì)腐蝕情況，可分別按軸心受拉構(gòu)件驗算其強度及裂縫開展寬度，在一般情況下，永久性錨桿錨固體軸心受拉最大裂縫寬度不超過0．2mm。

因此，按上海市標(biāo)準(zhǔn)計算錨固體最大裂縫寬度為0．1 1mm，滿足規(guī)定要求。另外，若按“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”，最大裂縫寬度計算值為0．26mm，兩者的區(qū)別在于計算公式及參數(shù)取值略有不同。

③設(shè)計原則及設(shè)計參數(shù)

根據(jù)水質(zhì)分析、土的易溶鹽分析報告，場地地層對永久性錨桿無腐蝕性，采用Ⅱ級簡單防腐措施。錨桿為全長粘結(jié)型砂漿錨桿，灌注 M30水泥砂漿；錨側(cè)土層(含砂粘性土、礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化及強風(fēng)化花崗巖)綜合摩阻力特征值大于25kN／m，中～微風(fēng)化巖體綜合摩阻力特征值大于90kN／m，微風(fēng)化巖體綜合摩阻力特征值大于l 50kN／m。錨桿非錨固段長度取2．5m，考慮到基巖裂隙發(fā)育且錨側(cè)巖土層厚度變化大，錨桿須錨人中～微風(fēng)化巖體中。

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，抗浮錨桿在設(shè)計荷載作用下位移量應(yīng)小于l5mm。錨筋伸入底板中35d(d為錨筋直徑)取1．0m。在錨頭與底板接合處，待砂漿體凝固后鑿一深l50mm槽，填充S 的防水砂漿。

④抗浮錨桿長度分區(qū)

場地西北部I1區(qū)，含砂粘性土殘留厚度0．21～0．26m，礫質(zhì)粘性土厚4．6～5．3m，全風(fēng)化巖體厚1．5～2．5 m，強風(fēng)化巖體厚 1．8～2．2m，中風(fēng)化巖體厚0．0～0．4m。中風(fēng)化巖體埋深8．16～10．21m。錨桿須進入中～微風(fēng)化巖體中不少于3．0m，錨桿長度為12．0m。

場地西北部I2區(qū)，含砂粘性土和含粘性 土礫砂的厚度0．87～1．5m，礫質(zhì)粘性土厚2．0～7．4m，全風(fēng)化巖體厚2．8～6．7m，強風(fēng)化巖體厚4．1～8．0m(其中zk18鉆孔為鉆穿強風(fēng)化巖體)，中風(fēng)化巖體埋深大于l5．8m。錨桿須進入中～微風(fēng)化巖體中不少于1．5m，錨桿長度20．0m．

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關(guān)鍵詞 地下空間；抗浮設(shè)計；水浮力；抗浮錨桿

中圖分類號TV13 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）39-0149-02

隨著我國改革開放的不斷深入，城市用地越來越緊張，城市地下空間的開發(fā)和利用日益得到政府部門的重視，許多城市利用廣場、綠地等建設(shè)地下工程，但是建設(shè)地下工程，都受到著地下水的浮力作用，如地下鐵道和隧道、地下商場、地下人行通道等地下工程都受到地下水浮力的作用，導(dǎo)致建筑底板破壞、梁柱節(jié)點處開裂及底板的破壞等。因此，工程的抗浮設(shè)計是否正確合理，直接關(guān)系到工程的安全可靠和工程造價，應(yīng)引起設(shè)計者的高度重視。

1 存在的問題

地下建筑的層數(shù)一般不高，但是建筑面積非常大，導(dǎo)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(dǎo)致地下建筑的頂板受到巨大力的作用，對于層數(shù)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(dǎo)致地下室整體或局部上浮的工程事故時有發(fā)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(jié)了出現(xiàn)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(dǎo)致在建設(shè)地下工程時沒有做抗浮驗算；

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

3）設(shè)計人員忽視了抗浮計算中的一些因素，導(dǎo)致抗浮措施不當(dāng)；

4）施工單位在地下工程建設(shè)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(shè)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(shè)置抗浮樁是利用樁側(cè)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)，可以利用底板柱帽或梁至地坪之間的空間設(shè)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(huán)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(shè)計，主要是利用抗浮樁側(cè)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(zhì)條件都有很大的關(guān)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(huán)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(jié)合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮錨桿具有造價低、施工方便、受力合理等優(yōu)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(jù)地下工程的結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)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(shè)計

3.1 設(shè)計流程

對于地下工程抗浮設(shè)計總原則，應(yīng)該滿足下式要求：

式中：W為地下建筑自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總和；

F為地下水浮力。

當(dāng)?shù)叵陆ㄖ灾丶暗孛嫔献饔糜谰煤奢d標(biāo)準(zhǔn)值的總和不滿足（1）式要求時，應(yīng)進行地下建筑抗浮設(shè)計。

在具體設(shè)計時當(dāng)建筑物的地面上結(jié)構(gòu)外邊線與地下建筑外邊線基本重疊時，地下建筑的抗浮設(shè)計按以下原則進行：

1）當(dāng)結(jié)構(gòu)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(yīng)在設(shè)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(dāng)結(jié)構(gòu)重量小于地下水浮力時，地下建筑肯定要設(shè)置永久性抗浮構(gòu)件或采取其他有效措施以平衡地下水對整體結(jié)構(gòu)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(gòu)件在地下水反向作用下應(yīng)具有足夠的強度和剛度，并滿足構(gòu)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(shè)計水位，根據(jù)阿基米德定律依照公式：

（2）

其中，V0為水浮力；F3為地下建筑重力；F4為覆土重力；A為承重地下水浮力作用的豎向受力單元的地下室柱網(wǎng)面積；F1為樁柱重力；F2為承臺重力；F5為±0.000以上主體垂直荷載。

若計算結(jié)果v＞0，則應(yīng)采取抗浮措施。在浮力計算過程中要注意：當(dāng)?shù)叵陆ㄖ娣e與上部主體結(jié)構(gòu)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(guān)系，來判斷是否可能發(fā)生上浮；當(dāng)?shù)叵陆ㄖ娣e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(yīng)以豎向受力構(gòu)件為單元分析浮力的平衡狀態(tài)。

3.3 抗浮設(shè)計

當(dāng)計算所得的浮力V>0時，應(yīng)采取抗浮措施，在選擇抗浮措施時，要做到經(jīng)濟合理，首先要分析工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并分別區(qū)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(shù)比較大的粉質(zhì)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(dāng)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(dāng)土質(zhì)的滲透系數(shù)大，應(yīng)在地下建筑底板中設(shè)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(zhì)粉土、硬塑狀粘土或風(fēng)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。抗浮錨桿具有良好的底層適應(yīng)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(yù)應(yīng)力易于控制，有利于建筑構(gòu)件的應(yīng)力與變形協(xié)調(diào)，降低結(jié)構(gòu)造價，在許多條件下，優(yōu)于配重法和抗浮樁法。

4 地下建筑上浮后處理措施

當(dāng)發(fā)生地下建筑上浮后，應(yīng)盡快采取措施增加配重和降低地下水水位，以減小水浮力，再檢查地下建筑上浮是否造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞，破壞過程是否可以修復(fù)。常用的幾種地下建筑上浮處理方法：1）加載。設(shè)法迅速增加地下建筑的重量，以克服水浮力及地下建筑側(cè)墻與土體之間的摩擦力，使卡在土層中的地下建筑沉回原位；2）抽水。可以在現(xiàn)場重新啟動原有的抽水井或另行打設(shè)抽水井以降低水壓；3）解壓。在地下室底板上鉆孔，以宣泄地下水，此外如果地下建筑外側(cè)有足夠的場地，可以考慮將周邊塌方部分挖除，可以使地下建筑較易于下沉。

5 結(jié)論

地下室的抗浮設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要組成部分。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)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(guān)系，選擇合理的抗浮措施，既保證地下工程的安全，又節(jié)省投資。

參考文獻

[1]裴豪杰.地下結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計探討，2004.

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關(guān)鍵詞：地下室；抗浮設(shè)計；抗浮驗算；經(jīng)濟性分析

0 引言

隨著城市建設(shè)用地相對緊張，建筑物朝著高、大、深、重的方向發(fā)展，為了滿足需要，地下車庫、地下室的開發(fā)和利用越來越多。地下室等地下建筑不得不面臨的問題就是地下結(jié)構(gòu)物的防水與抗浮問題，尤其是在我國沿海及長江中下游地區(qū)，地下水位普遍較高，由地下水浮力引起的地下室上浮、地下結(jié)構(gòu)破壞等事故屢見不鮮。因此，地下室的抗浮是地下空間工程中一個不可忽視的重要課題。

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(shè)備用房，地下室平面尺寸約為140m×89m，標(biāo)準(zhǔn)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。地下層1頂板的塔樓以外部分有厚約0.9m的覆土，基礎(chǔ)形式為柱下獨立基礎(chǔ)加防水板。

2 場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

2.1 工程地質(zhì)條件

場地土層主要由第四系雜填土層、第四系全新統(tǒng)沖洪積層、白堊系上統(tǒng)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(zhì)黏土層、細砂、卵石（稍密卵石、中密卵石、密實卵石）泥巖（強風(fēng)化泥巖、中等風(fēng)化泥巖）。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)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(zhì)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(shè)計時應(yīng)進行地下室抗浮穩(wěn)定驗算，地質(zhì)勘察報告建議地下水抗浮設(shè)防水位取494.50m（±0.00標(biāo)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(yīng)進行專項的巖土工程抗浮設(shè)計。

3 抗浮設(shè)計

3.1 抗浮驗算

抗浮驗算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行。基本設(shè)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(shè)計時予以折減，按0.75m考慮）。算得W=33kN/m2

3.2 錨桿布置

結(jié)合結(jié)構(gòu)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(chǔ)范圍內(nèi)），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(yōu)點是可以充分利用上部結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(yōu)點是錨桿布置均勻，地下室底板配筋較小；缺點是不能充分利用上部結(jié)構(gòu)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(yōu)缺點，如果有一種布置方式既能利用上部結(jié)構(gòu)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(jīng)濟合理的方式。可根據(jù)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(yōu)點在于錨桿和柱能共同抵抗浮力作用，在錨桿能保證穩(wěn)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，在水浮力作用下基礎(chǔ)底板會產(chǎn)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(fā)揮抗浮作用，所以可根據(jù)錨桿處底板的變形來考察錨桿是否穩(wěn)定。可以根據(jù)受力模型建立一個雙向5跨連續(xù)的無梁樓蓋，計算得此防水底板變形圖，見圖1。

圖1 防水底板變形圖/mm

根據(jù)圖1并結(jié)合錨桿驗收試驗中可以看出：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(wěn)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(shè)計值1.3Nak=357.5kN。此時，如果以錨桿實際受力376kN作為設(shè)計值，得出錨桿承載力特征值376/1.3=289kN。依此值進行設(shè)計應(yīng)該是安全的。通過以上分析可知，按照布置方式三設(shè)計是安全的。

4 經(jīng)濟性分析

采用SAFE8.0.1軟件根據(jù)受力模型進行計算。

4.1 按照錨桿布置方式一計算

根據(jù)圖2，取防水板厚450mm，獨立基礎(chǔ)厚950mm，配筋可取14@150雙層雙向，不足的地方采用附加配筋。

圖2 方式一板帶彎矩圖（標(biāo)準(zhǔn)值）/kN?m

4.2 按照錨桿布置方式二計算

由以上分析可知板內(nèi)力很小，為方便錨桿錨固，可取防水板厚400mm，獨立基礎(chǔ)厚由柱底內(nèi)力計算取為700mm，彎矩見圖3。

圖3 方式二板帶彎矩圖（標(biāo)準(zhǔn)值）/kN?m

4.3 按照錨桿布置方式三計算

取防水板厚400mm，獨立基礎(chǔ)厚950mm，彎矩如圖4所示，配筋可取14@150雙層雙向，不足的地方采用附加配筋。

圖4 方式三板帶彎矩圖（標(biāo)準(zhǔn)值）/kN?m

由以上結(jié)果并結(jié)合混凝土、鋼筋、錨桿的造價可得3種布置方式的經(jīng)濟指標(biāo)比較。可得出，布置方式三綜合造價最低，采用此布置方式最經(jīng)濟。

5 錨桿設(shè)計

5.1 錨桿錨固體與地層錨固長度計算根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330―2002）（簡稱邊坡規(guī)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(jié)工作條件系數(shù)，永久錨桿取1.0；D為錨固體直徑；frb為地層與錨固體粘結(jié)強度特征值，根據(jù)地勘報告確定（地勘報告結(jié)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。計算中得出錨固體與地層總錨固段長度La=7.2m，滿足Nak=290kN要求。

5.2 錨桿鋼筋截面面積計算根據(jù)邊坡規(guī)范第7.2.2條：

式中：AS為錨桿鋼筋截面面積；γ0為工程重要性系數(shù)，取1.0；ζ2為錨筋抗拉工作條件系數(shù)，永久性錨桿取0.69；Na為錨桿軸向拉力設(shè)計值，Na=γQNak，γQ=1.30；fy為錨筋抗拉強度設(shè)計值。需特別注意《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010―2010）規(guī)定：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件的鋼筋抗拉強度設(shè)計值大于300N/mm2時，仍應(yīng)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(jù)邊坡規(guī)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(jié)強度工作系數(shù)，本工程為永久性錨桿取0.60；n，d分別為鋼筋根數(shù)和鋼筋直徑；fb為鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強度設(shè)計值，本工程采用M30純水泥漿。

5.4 節(jié)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(huán)氧樹脂，來保證抗浮錨桿的耐久性。

圖5 節(jié)點詳圖

6 結(jié)語

總而言之，地下室的抗浮是地下室工程設(shè)計過程非常重要的一部分，設(shè)計人員應(yīng)針對工程的實際情況，全面思考、精心設(shè)計，以確保地下室工程的結(jié)構(gòu)安全。本文詳細地介紹了地下室通過布置錨桿來抗浮的設(shè)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(jīng)濟的布置方式，并充分論述了其可行性，對今后地下室抗浮設(shè)計提供了參考。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】地下工程；抗浮措施；設(shè)計

1、前言

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市地下空間的開發(fā)利用日益引起政府的重視，許多城市結(jié)合城市建設(shè)，利用廣場、綠地等建設(shè)各類地下工程。對于地下工程，特別在高水位地區(qū)，往往存在著工程的抗浮問題。因地下水浮力引起的地下工程結(jié)構(gòu)的破壞事故時有發(fā)生，破壞的形式主要是地下室底板隆起破壞，工程的整體浮起導(dǎo)致梁柱節(jié)點處開裂及底板的破壞。因此，工程的抗浮設(shè)計是否正確合理，直接關(guān)系到工程的安全可靠和工程造價，應(yīng)引起結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的高度重視。本文結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，對地下室抗浮設(shè)計中應(yīng)該注意的問題進行研討。

2、抗浮措施的選擇

為防止地下工程的浮起破壞，目前，工程上通常采用配重法、設(shè)置抗浮樁或抗浮錨桿來解決地下工程的抗浮問題[1]。

配重法即通過增加工程的自重來抵御水浮力的作用。配重法受地質(zhì)條件、施工環(huán)境的影響相對較少，造價低，適用于各類工程條件，常做為基本方法予以采用。配重的部位主要在底板，通常根據(jù)工程配重要求，在底板上設(shè)回填層，用土、砂、石、混凝土等材料壓實回填，利用回填物的重量增加工程自重，達到平衡浮力的目的。有時也可以利用底板外挑部分的回填物作為配重的一部分。對于底板為板柱或梁板結(jié)構(gòu)，利用底板柱帽或梁至地坪之間的空間設(shè)置回填配重層，既解決了工程的抗浮問題，又便于底板的防水處理，不失為一種較為理想的方法。但是，配重法的缺點在于因設(shè)回填層增加了工程埋深而使浮力增大，配重提供的抗浮力自身也“消耗”了很多。

抗浮樁主要利用樁側(cè)阻力平衡浮力。抗浮樁的抗浮能力與樁型、樁徑、樁長及周圍地質(zhì)條件有關(guān)。抗浮樁的單樁承載力較大，一般布置在柱、墻下，其抗浮面積較大，受環(huán)境條件、施工條件影響較大，造價較高。

抗浮錨桿則利用錨桿與砂漿組成的錨固體與巖土層的結(jié)合力平衡浮力。抗浮錨桿因其造價低廉、施工方便、受力合理等優(yōu)點，也在地下工程抗浮設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。

在實際工程中，應(yīng)根據(jù)地下工程的結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)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，也可以根據(jù)工程特點，采取多種抗浮措施。

3、地下工程的抗浮設(shè)計

3.1 抗浮設(shè)計方法

地下工程的抗浮設(shè)計，采用安全系數(shù)法，按下列公式進行抗浮驗算[1]：G/S≥K

式中：G為結(jié)構(gòu)自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，不包括活荷載；S為地下水對建筑物的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值；K為地下結(jié)構(gòu)抗浮安全系數(shù)，一般取1.05。

3.2 水浮力計算

水浮力計算是抗浮設(shè)計的前提，對地下工程而言，應(yīng)正確合理確定工程的設(shè)防水位。因此要求工程勘察單位提供用干計算地下水浮力的設(shè)計水位。抗浮水位不是工程所在位置的歷年來最高水位，更不是勘察期內(nèi)的當(dāng)前水位，而應(yīng)綜合分析歷年水位地質(zhì)資料，根據(jù)工程重要性以及工程建成后地下水位變化的可能性確定抗浮設(shè)計的設(shè)防水位[2]。從有關(guān)資料看，地下水的作用相當(dāng)復(fù)雜，要準(zhǔn)確地確定地下水的壓力是比較困難的。抗浮水位一般要比歷年來地下水的最高水位低很多，這對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提出了如下兩點要求：第一，當(dāng)初步判斷抗浮可能不滿足要求時，要堅持要求勘察單位配合補充提供準(zhǔn)確的抗浮水位；第二，要根據(jù)工程經(jīng)驗，具體分析報告中提供水位的合理性，及時與勘察單位溝通，互相協(xié)商配合，請勘察單位提供真實、科學(xué)、合理的抗浮水位數(shù)據(jù)，作為設(shè)計的正確依據(jù)。如果抗浮水位按偏于保守的考慮提供的較高，結(jié)構(gòu)設(shè)計就要采取加大配重、多設(shè)置抗浮樁或抗浮錨桿等措施來抵抗高水頭產(chǎn)生的浮力，必然造成大量的人力、財力、物力和精力的浪費。

3.3 各種抗浮措施及設(shè)計要求

在確定了結(jié)構(gòu)形式、尺寸、埋深等條件后，根據(jù)設(shè)防水位，分別計算工程自重和凈水浮力，并判斷是否需要采取抗浮措施。如需要采取抗浮措施，應(yīng)根據(jù)前述原則選擇抗浮措施，進行工程抗浮設(shè)計。

用配重解決抗浮問題，設(shè)計和計算比較簡單，根據(jù)抗浮力大小，確定回填材料和深度。常用的回填材料有土、砂石、混凝土等，必須保證回填物的密實，達到對回填物的容重要求，采取措施對回填層進行處理。

抗浮樁的樁型選擇，一般主要根據(jù)工程地質(zhì)情況、施工條件和周圍環(huán)境等因素綜合確定。常用樁型為預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁。布樁時應(yīng)力求使各樁受荷均勻，一般將抗浮樁布置在柱下、縱橫墻交叉處、沿外墻均勻布置。抗浮樁設(shè)計的基礎(chǔ)是單樁抗拔承載力的確定，一般采用靜載試驗法或經(jīng)驗參數(shù)法。用靜載試驗法確定樁的抗拔力比較接近工程實際，但由于往往缺少條件進行抗拔試驗，因此，工程設(shè)計中較多地采用經(jīng)驗參數(shù)法。目前規(guī)范采用的方法，都是利用樁的側(cè)阻力值導(dǎo)入抗拔系數(shù)后作為抗拔樁側(cè)阻力值，抗拔系數(shù)一般取0.5～0.8。抗浮樁按軸心受拉構(gòu)件進行承載力計算，樁的配筋由計算確定，并滿足各類樁的最小配筋率要求。抗浮樁的主筋沿樁通長布置，樁與柱的連接參考抗壓樁的要求。

抗浮錨桿的設(shè)計包括錨桿承載力的計算、桿體截面積的計算和錨桿數(shù)量的計算。抗浮錨桿按是否施加預(yù)應(yīng)力可分為非預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿和預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿。非預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿主要為全長粘結(jié)型錨桿，適用于巖石等堅硬土層以及地層加固和容許有適量變形的工程；預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿常用部分粘結(jié)性錨桿，適用于要求錨桿承載力高、變形量小和需錨固于地層較深處的工程。

3.4 抗浮設(shè)計應(yīng)重視的問題

地下工程抗浮設(shè)計時應(yīng)注意地質(zhì)資料提供的抗浮設(shè)計水位和實際建筑的布置有無偏差，和城市洪峰水位是否有對比。抗浮設(shè)計水位是地下工程抗浮設(shè)計的基礎(chǔ)，一般地質(zhì)勘探在建筑設(shè)計之前完成，而建筑設(shè)計會在方案深化過程做一些調(diào)整，特別對建筑場地標(biāo)高的調(diào)整，會影響到地下水頭相對值的選取，對重要的工程設(shè)計，還要考慮自然排水條件是否通暢，是否會出現(xiàn)超越抗浮水位的工況發(fā)生。

地下工程抗浮設(shè)計時也應(yīng)注意一些有利荷載的利用。和平常建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，抗浮設(shè)計時一般恒荷載為有利荷載，設(shè)計過程中應(yīng)該充分利用這些有利荷載，如常見的高層建筑下的地下室，做地底板設(shè)計時，往往是浮力大于自重，如果適當(dāng)增加底板的恒載和浮力的合力與考慮枯水期時（即不考慮浮力）合力比較接近。這樣板的受力峰值就大為降低。增加底板橫載最常用的方式是結(jié)合建筑上排水溝及排水坡度的要求，采用素混凝土或者砂石回填，增加結(jié)構(gòu)底板的自重。對超出建投影范圍以外較少的建筑，適當(dāng)增加外挑，利用土的自重增加抗浮效應(yīng)。

4、結(jié)語

地下工程的抗浮設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分。應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點、地質(zhì)條件、施工環(huán)境等因素，選擇抗浮措施。在設(shè)計過程中，選擇合理的設(shè)計參數(shù)，重視地區(qū)經(jīng)驗做好構(gòu)造處理，使工程的抗浮設(shè)計更加合理可靠。

參考文獻：

篇5

關(guān)鍵詞:自重抗浮 壓重抗浮 抗拔樁（錨桿）抗浮

1 概述

近年來，本人從事市政和企業(yè)配套項目中的污水處理領(lǐng)域土建結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別是一些水池結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，其多為地下結(jié)構(gòu)，面積、深度隨水池功能不同變化較大且市政項目地理位置多為江、河、湖海附近，地下水位較高，故水池抗浮是設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題。如果浮力大于水池不利工況下的自重水池就會漂浮起來，造安全成事故。所以設(shè)計人員應(yīng)重視抗浮設(shè)計工作，應(yīng)采取可靠措施防止其浮起。措施主要分為”壓”和“拉”兩大類，“壓”法主要有加大自重抗浮、頂部壓重抗浮、基底配重抗浮；“拉”法是水池構(gòu)件與可靠地基之間通過抗拔樁或錨桿的拽來抗浮。這些方法各有特點，有不同適應(yīng)條件，設(shè)計不當(dāng)常常增加施工難度、增大土建成本，設(shè)計人員應(yīng)在初步設(shè)計中仔細分析多方比較，根據(jù)土質(zhì)、環(huán)境的不同，結(jié)合地域經(jīng)驗和施工單位技術(shù)情況選用不同的抗浮措施。

下圖為水池考慮抗浮時的抗浮力示意圖：

其中：G1為池體自重；

G2為池內(nèi)壓重；

G3為池頂壓重；

G4為池壁外挑墻址上壓重；

G5為池底板下部配重；

N1為池底抗浮樁或錨桿的抗拔力。

根據(jù)阿基米德定律浮力F=ΡgV排,水頭的高度應(yīng)根據(jù)地下土層含水情況的不同區(qū)別對待。應(yīng)該注意的是勘探時無地下水并不能保證設(shè)計用期的地下水情況，地勘資料應(yīng)明確地下水文情況，預(yù)計抗浮水位的標(biāo)高，做到設(shè)計有依有據(jù)，確保安全。

2 抗浮設(shè)計方案的分析與比較

水池的抗浮一般應(yīng)做整體和局部驗算見（圖一）、（圖二），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CECS138-2002《給水排水鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》中5.2.4條當(dāng)水池承受地下水（含上層滯水）浮力時，應(yīng)進行抗浮穩(wěn)定驗算。驗算時均取標(biāo)準(zhǔn)值，抗力只計算不包括池內(nèi)盛水的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和水池側(cè)壁上的摩擦力，抗浮系數(shù)不應(yīng)小于1.05。水池內(nèi)有支撐結(jié)構(gòu)時還必須驗算支撐區(qū)域的局部抗浮。北京《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ11-501-2009也明確抗浮設(shè)計需滿足：

Fwk

Fwk＜TK= ∑Nwki+γg∑Gki＞

式中：Fwk--地下水浮力標(biāo)準(zhǔn)值=ΡgV；

Gki--建筑物自重及壓重標(biāo)準(zhǔn)值；

γg--永久荷載的影響系數(shù)，取0.9～1.0；

NKi--抗拔承載力提供的抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

筆者認為考慮水池側(cè)壁的摩擦力大小與回填土質(zhì)，施工措施和質(zhì)量等有關(guān)故不宜控制，宜作為抗浮儲備。應(yīng)按公式2.1計算抗浮，γg取0.9～0.95。

此時各抗浮力均為每一支承單元內(nèi)的值，計算公式與2.1相同。

2．1 自重抗浮

自重抗浮即通過提高池體結(jié)構(gòu)自重G1來達到抗浮的目的。此種方法一般適用于水池自重與地下水浮力相差不大的情況下。

增加自重一般通過增加水池池壁或加厚底板來實現(xiàn)，這樣會增加混凝土用量，但也會增加土方的挖方量，增加的等同于底板厚度的挖深對水池類深基坑的支護代價和如施工期間有地下水其影響也不可忽視。采用自重抗浮對于原設(shè)計水池截面配筋率相對較大的水池配筋可能降低，但若原水池截面配筋率不大，增大截面后有可能使結(jié)構(gòu)構(gòu)件為滿足最小配筋率而增加鋼筋用量，這樣池體造價會大幅上升，就宜考慮采用其它抗浮措施。

根據(jù)工程實踐，在自重與地下水浮力相差在10%以內(nèi)的情況下，通過增加結(jié)構(gòu)自重抗浮具有較好的經(jīng)濟性。若自重與地下水浮力相差達20%，考慮到抗浮系數(shù)γg取0.95及由于結(jié)構(gòu)尺寸加大新增的浮力，結(jié)構(gòu)自重需增加的量可簡化為：

需平衡的水浮力≤0.2G1×25/(25-10)×1/0.95=0.35G1

說明此時池體需加重35%以上才能滿足抗浮，此時應(yīng)考慮結(jié)合其它措施抗浮，以達到經(jīng)濟合理的效果。

增加自重也可采用鋼渣砼等材料增加重量，可避免增大構(gòu)件尺寸引起土方、基坑支護費用增加。

2．2 壓重抗浮

壓重抗浮是通過在池內(nèi)、池頂或池底外挑墻趾上壓重來抗浮。

池內(nèi)壓重即增加前圖G2抗浮，一般需將池體加深，在池內(nèi)填筑壓重混凝土或漿砌塊石等其它材料來達到抗浮的目的。此法增加了基坑深度和池壁高度，加大基礎(chǔ)壓力值，對地基承載力應(yīng)復(fù)核。但一般不會增加池底所受的不均勻荷載反力，對底板的內(nèi)力影響較小。但同自重抗浮一樣增加基坑的支護和基坑降水費用。

池頂壓重則增加G3，常用于埋地式水池或半埋地的水池，如水廠的清水池、吸水井和一些埋地式污水處理構(gòu)筑物等等。采用此法，可充分利用池頂覆土種植綠化或作為活動場地。但池頂壓重會大大增加池頂板和底板的荷載，使頂?shù)装宓慕Y(jié)構(gòu)厚度和配筋都相應(yīng)增加。

在外挑墻趾上壓重增加了G4，它不增加基坑深度，但一般均需將底板外挑較大范圍，利用外挑墻趾上的回填土自重或填筑毛石等自重較大的材料抗浮，若直接利用回填土，考慮到回填土的不均勻性及填挖的不確定性，一般應(yīng)乘0.8～0.9的折減系數(shù)。因為增加基坑面積，從而加大土方工程量。如場地條件狹窄可能對鄰近建構(gòu)筑物或管線等的布置造成一定的影響，另外會增加池底所受的不均勻荷載反力，使池底板的內(nèi)力增大。它常用于一般中小型的水池抗浮，但不宜用在平面尺寸較大的水池，對需考慮局部抗浮的水池也不適用。

2．3 打抗拔樁抗浮或打錨桿抗浮

拔樁抗浮或打土層錨桿抗浮對池體的受力情況相似，它們是通過樁或錨桿的抗拔力N1來抗浮。此類方法對大體積埋地水池的抗浮相當(dāng)有效，它不僅能滿足池體的整體抗浮，還能通過合理布樁或錨桿，很好地解決大形水池的局部抗浮問題。

拔樁或打土層錨桿是利用樁或錨桿的錨固力來抗浮，抗拔樁的抗拔力由樁體與土的摩擦力和樁身抗拉強度中取小值，一般情況下由樁體與土的摩擦力控制。樁宜為圓樁，徑宜小（300mm～400mm），樁徑越小則同體積樁體的表面積越大，摩擦力也越大。另外，由于大部分水池為平板基礎(chǔ)，若單樁抗拔力過大，對底板的集中荷載作用明顯，必須進行局部加強或改變底板結(jié)構(gòu)形式才能承受抗拔力，這樣使造價進一步加。所以，抗拔樁一般宜選用樁徑較小，單樁抗拔力相應(yīng)較小的樁進行密布。由于樁端承載力對抗拔力無幫助，所以一般無需打入硬土層。

灌注樁對不同土質(zhì)的適應(yīng)性和與周土摩擦力的可靠性較預(yù)制樁強，應(yīng)優(yōu)先選用。對樁承載力要求較高時宜采用樁側(cè)后注漿、擴底灌注樁，當(dāng)裂縫控制等級較高時，可采用預(yù)應(yīng)力樁。對單樁和群樁均應(yīng)進行承載力驗算。

錨桿抗浮分為巖石錨桿和土層錨桿二種。巖石錨桿適用于基礎(chǔ)直接座落于基巖上的情況，由于錨桿直接插入基巖灌漿，巖石錨桿的抗拔力較大。在一般土層中則為土層錨桿，影響土層錨桿抗拔力的因素比較多，對設(shè)計和施工的要求也比較高。巖石錨桿和土層錨桿設(shè)計適用的規(guī)范為“GB50330-2002”和“GB50007-2002”中有關(guān)內(nèi)容。采用錨桿技術(shù)造價相對較低，同時錨桿的布置密度相比抗拔樁較密，對池底板的整體作用更接近于均布荷載，有利于底板的防滲裂。但錨桿施工具有一定的專業(yè)性，其漿液的配制及施工過程的技術(shù)控制對錨桿的抗拔效果有決定性作用，所以應(yīng)由專業(yè)隊伍施工。

與錨桿技術(shù)相比，抗拔樁較為常用，且施工方法屬于常規(guī)技術(shù)，易于控制質(zhì)量。當(dāng)水池座落于軟弱土層上時，抗拔樁結(jié)合承重樁和沉降控制樁一起設(shè)計，可具有很好的經(jīng)濟性。

3 結(jié)論

綜上所述，抗浮設(shè)計的原理雖然簡單，但其方案的不同對結(jié)構(gòu)受力及工程造價會產(chǎn)生較大的差異(表1)。

工程設(shè)計中，為了達到經(jīng)濟、可靠、易操作的目的，抗浮設(shè)計方案往往由幾種不同的措施組合而成。另外，我國地域遼闊，各地區(qū)施工人，材料、機械價格有所區(qū)別，施工單位技術(shù)環(huán)節(jié)不一而同，所以進行抗浮設(shè)計時還必需綜合考慮工程所在地的具體情況，做到就地取材，因地制宜，盡量符合當(dāng)?shù)氐氖┕ちα楷F(xiàn)狀和習(xí)慣做法，以便在確保質(zhì)量的前提下做到既經(jīng)濟又合理。

參考文獻

[1] 給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50069-2002).

[2] 給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(CECS138：2002).

篇6

【關(guān)鍵詞】抗浮錨桿；水浮力；抗拔力；布置方式;注意事項

【工程概況】

筆者在深圳做的某工程為大底盤帶多塔的結(jié)構(gòu)。塔樓下的地下室由于塔樓自身的重量能夠滿足抗浮的要求，現(xiàn)著重討論上部沒塔樓的地下室的抗浮問題。本項目地下室的概貌及抗浮水位如圖所示。現(xiàn)取中柱(8mX8.15m)進行討論。

水浮力： 6x10＝60KN/m2

負二層底板、地下一層及地下室頂板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由廣廈軟件中計算結(jié)果求得)

地下室頂板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2

地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2

抗浮總重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2

參考廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DBJ 15-31-2003第5.2.1條規(guī)定，地下室抗浮穩(wěn)定性驗算應(yīng)滿足式6.1.6的要求：

W/F≥1.05 （6.1.6）

所需抗浮力：1.05x60-39.8=23.2KN/m2

柱下獨立基礎(chǔ)(地下室側(cè)壁位置的柱下基礎(chǔ)除外)位置設(shè)錨桿抗浮:

當(dāng)抗浮面積為： 8X8.15=65.2m2 此時基礎(chǔ)下設(shè)錨桿抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN

取單根錨桿的抗拉承載力特征值為310KN，需錨桿根數(shù)：n=1512.6/310=4.9，取n=5

根據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》第7.4.1條：

單根錨桿需要鋼筋面積：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2

(式中1.6為錨桿桿體安全系數(shù)，1.3為荷載分項系數(shù))，故選用3}28(As=1847mm2)

根據(jù)《廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第11.2.2條，故采用3}32鋼筋(As=2413mm2)

取錨桿孔徑為D=150mm

根據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》第7.5.1條計算錨桿錨固長度：

根據(jù)《廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第11.2.1條式11.2.1-3，

錨桿的有效錨固長度為：

式中f i為砂漿與第i層巖石間的粘結(jié)強度特征值，l為第i層巖體中的錨固長度，d為錨桿孔直徑，Rt為單根錨桿的抗拔承載力特征值。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》式7.2.3，錨桿錨固體與地層的錨固長度為：

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》式7.2.4，錨桿鋼筋與錨固砂漿間所需的錨固長度為：

式中γo為邊坡工程重要性系數(shù)，γQ為荷載分項系數(shù)，N為錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，ξ3為鋼筋與砂漿粘結(jié)工作條件系數(shù)，d為錨桿鋼筋直徑，f為鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強度設(shè)計值，n為鋼筋根數(shù)。

故取錨桿的有效錨固長度為：2.5m

抗浮錨桿承載力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi為巖土體與錨固體粘結(jié)強度特征值)

錨桿的布置方式一般有集中點狀布置、集中線狀布置、面狀均勻布置等方法。它們都有各自的有缺點：

1． 集中點狀布置，此方法推薦用于堅硬巖。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的這種方法。優(yōu)點：可以充分利用上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力；由于錨桿布置集中，對于地下室底板下的外防水施工也比較方便；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于有較多的錨桿分擔(dān)，有很強的抵抗力。缺點：要求錨固于堅硬巖體中，不適用于軟巖與土體，破壞往往是錨固巖體的破壞；由于局部錨桿較密，錨桿施工不方便；地下室底板梁板配筋較大。

2． 面狀均勻布置，此方法可用于所有情況。在地下室底板下均勻布置；優(yōu)點：適用于所有土體和巖體；地下室底板梁板配筋較小。缺點：不能充分利用上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力（個人認為考慮的話偏于不安全）；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于能分擔(dān)的錨桿較少，此情況抵抗力差；由于錨桿布置相對分散，對于地下室底板下的外防水施工比較麻煩。

3． 集中線狀布置，此方法推薦用于堅硬巖與較硬巖。一般布置于地下室底板梁下；優(yōu)點：由于錨桿布置相對集中，對于地下室底板下的外防水施工也比較方便；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于有較多的錨桿分擔(dān)，有較強的抵抗力。缺點：不能充分利用上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力（個人認為考慮的話偏于不安全，對于跨高比小于6的底板梁，可以適當(dāng)考慮上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力），要求錨固于較硬巖體中，不適用于軟巖與土體；地下室底板板配筋較大。

注意事項：

1）集中點狀布置，抗浮錨桿與巖石錨桿基礎(chǔ)結(jié)合為優(yōu)，需注意柱底彎矩對錨桿拉力的影響，特別是柱底彎矩較大的時候；

2）參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 GB 50330-2002》，應(yīng)選用永久性錨桿部分內(nèi)容；

3）巖石情況（堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖）應(yīng)準(zhǔn)確區(qū)分，可參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；

4）錨桿抗拔承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，可參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 GB 50330-2002》附錄C；

5）抗浮設(shè)計水位的確定應(yīng)合理可靠，一般應(yīng)由地質(zhì)勘測單位提供，比較可靠和有說服力，應(yīng)設(shè)置水位觀測井，對于超出抗浮設(shè)計水位的情況應(yīng)有應(yīng)對措施；

6）錨桿抗拔承載力特征值現(xiàn)場試驗時由于一般為單根錨桿加載，未考慮錨桿間距影響（附圖一填充部分），特別是錨桿間距較為密集時的情況；當(dāng)單根錨桿影響范圍內(nèi)的土體自重（附圖二填充部分）大于錨桿拉力時，可以不考慮錨桿間距影響；

7）由于錨桿鋼筋會穿過底板外防水，錨桿鋼筋應(yīng)有防水措施；

8）錨桿錨固體與（巖）土層的錨固長度應(yīng)取有效錨固長度，由于基坑開挖會對底板下土體有一定擾動，特別是采用爆破開挖的基坑，一般要加300-500MM；

總結(jié)：

篇7

關(guān)鍵詞：抗浮；錨桿；設(shè)計

Abstract: along with the urban development, the population highly centralized, city building in the building of the higher at the same time, in the basement of the building built more deep. And in the design process, designers often encounter in the basement of the upper structure for multi-layer group of floor, not enough to resist the dead weight of the buoyancy of groundwater. This article through the basement of a high-rise design examples and everybody to discuss the design process and resisting anti-uplift design in the required notices.

Keywords: anti-uplift; Anchor; design

中圖分類號：U455.7+1 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

1 工程概況

某高層上部結(jié)構(gòu)為33層住宅，地下室為2層車庫。其中裙樓基礎(chǔ)形式為獨立柱基礎(chǔ)，群樓底板面積為511m2，基底下土層為圓礫層。地下室基底標(biāo)高為-10.20m，抗浮設(shè)計水位為-0.500m。目前，常用的抗浮措施有三種，分別為增加建筑物自身結(jié)構(gòu)配重抗浮、錨桿抗浮及抗浮樁抗浮。根據(jù)經(jīng)濟性及施工工藝性考慮，本工程擬采用增加結(jié)構(gòu)配重式及抗浮錨桿相結(jié)合的抗浮措施。

2 抗浮錨桿布置

首先考慮在建筑物允許的情況下，盡可能增加結(jié)構(gòu)配重，此工程地下室基底及結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高為-10.20m，底板厚400mm，而建筑設(shè)計的地下室地面標(biāo)高為-8.700m，此時，結(jié)構(gòu)底板面至建筑地面有1.1m空間。利用這1.1m空間填入毛石混凝土，就成為該工程增加結(jié)構(gòu)自重的抗浮措施。

地下水總浮力為：

；

結(jié)構(gòu)自重承擔(dān)的地下水浮力為：

；

錨桿所需承擔(dān)的地下室浮力為：

。

群樓地下室的柱位布置較為均勻，故抗浮錨桿采用集中線狀布置，即將抗浮錨桿布置于地下室底板梁上，此法的優(yōu)點在于錨桿布置相對集中，錨桿群可共同作用，且對地下室底板的外防水施工較為方便。經(jīng)地下室底板梁均勻間距布置，抗浮錨桿置于梁梁相交處，群樓地下室共布置105根抗浮錨桿。

3 錨桿設(shè)計

3.1單根錨桿抗拔承載力計算

單根錨桿所承擔(dān)的浮力標(biāo)準(zhǔn)值為

；

據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002 （文獻[1]）第7.2.1條，單根錨桿軸向拉力設(shè)計值

。

3.2 錨桿鋼筋截面面積

…………文獻[1]（7.2.2）

式中，γ0為邊坡工程重要性系數(shù)，抗浮錨桿計算此處應(yīng)按邊坡安全等級為一級取用，γ0取1.1；ξ2為錨桿抗拉工作條件系數(shù)，該項取永久性錨桿系數(shù)0.69。ƒy為錨筋抗拉強度設(shè)計值，根據(jù)文獻[1]附錄D錨桿選型表，綜合考慮土層情況，承載力設(shè)計值及施工難易程度，且《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002（文獻[2]）第8.6.1條中，錨桿宜采用熱扎帶肋鋼筋。故選用HRB400鋼筋的土層錨桿，ƒy取360N/mm2。

3.3 錨桿錨固長度

3.3.1 錨固體與地層錨固長度

…………文獻[1]（7.2.3）

式中，ξ1為錨固與地層粘結(jié)工作條件系數(shù)，該項永久性錨桿取1.00；D為錨固體直徑等同于文獻[2]中的錨桿孔直徑，按文獻[2]第8.6.1條，錨桿孔的直徑宜取錨桿直徑的3倍，2根×28mm×3=168mm，故D取200mm；ƒrb為地層與錨固體粘結(jié)強度特征值，根據(jù)該工程《巖土工程詳細勘察報告》（文獻[3]）指出，錨固體所在的土層為中密狀態(tài)的圓礫層，故ƒrb值取80。

3.3.2錨桿鋼筋與石漿間錨固長度

…………文獻[1]（7.2.4）

式中，ξ3為鋼筋與砂漿粘結(jié)強度工作條件系數(shù)，對永久性錨桿取0.60；ƒb為鋼筋與錨固砂漿間的粘結(jié)強度設(shè)計值，按文獻[2]第8.6.1條，水泥砂漿強度不宜低于30MPa，該工程錨桿采用M30水泥砂漿，而錨桿鋼筋以3根鋼筋點焊成束，故粘結(jié)強度ƒb=0.7×2.4=1.68MPa。

對于錨桿錨固長度的要求，在文獻[1]中規(guī)定，土層錨桿的錨固段長度不應(yīng)小于4m，且不宜大于10m，故本工程抗浮錨桿的錨固長度取7m。

3.4錨桿鋼筋上端錨入底板長度

據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010（文獻[4]）鋼筋的錨固要求，

普通鋼筋基本錨入長度

受拉鋼筋的錨固長度

4 錨桿驗收試驗

錨桿驗收試驗的目的是檢驗施工質(zhì)量是否達到設(shè)計要求。據(jù)文獻[1]規(guī)定，驗收試驗錨桿的數(shù)量取錨桿總數(shù)的5%，且不少于5根，加載方式采用循環(huán)加載。對永久性錨桿，試驗荷載值為

。

5 結(jié)語

目前抗浮錨桿設(shè)計尚無統(tǒng)一的規(guī)定，上述計算公式的大部分參數(shù)采用經(jīng)驗值進行設(shè)計，為確保抗浮錨桿設(shè)計的安全性，設(shè)計中應(yīng)提出錨桿施工前的基本抗拔試驗。

參考文獻:

篇8

關(guān)鍵詞：局部抗浮；配重；不透水層；變形協(xié)調(diào)

中圖分類號：TL353+.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

水池一般由底板和壁板組成，有些水池設(shè)有頂板。當(dāng)平面尺寸較大時，為了減少頂板的跨度，可在水池中設(shè)中間支柱。設(shè)計要求：在水壓及其他荷載的作用下，池體的各部分應(yīng)有足夠的強度、剛度和耐久性；貯存水的滲透量應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；水池的材料應(yīng)能防腐和抗凍，對水質(zhì)無影響。結(jié)構(gòu)計算：水池所受的荷載除自重外，還有水壓力、土壓力和下述各種荷載。在地震區(qū)，地震時可能引起自重慣性力、動水壓力及動土壓力；在寒冷地區(qū)，如無防寒措施，有可能產(chǎn)生冰壓力。此外，水池內(nèi)外的溫濕度差及季節(jié)溫濕度差，也在水池中產(chǎn)生溫濕度應(yīng)力。

二、水池局部抗浮設(shè)計中的處理措施

規(guī)范規(guī)定．設(shè)計中間立柱或隔墻等支撐構(gòu)件的水池．局部區(qū)格或局部單元的抗浮設(shè)計應(yīng)滿足下式要求：Gn/(Yw X Hd×An)≥Km．且計算抗浮力時不應(yīng)計入池內(nèi)貯水重，上部設(shè)備重、池內(nèi)物料重及池壁與土之間的摩擦力等。水池局部抗浮簡圖如下：

從局部抗浮設(shè)計計算公式可以看出，解決局部區(qū)格單元抗浮措施主要有兩種途徑。一是增大Gn值，即增加局部區(qū)格單元的有效自重：二是減小Hn值．即減小地下水位。具體措施如下：

1、增加池體自重．如增大頂板．底板構(gòu)件的厚度。

該項措施適用于水池埋深淺、上浮力較小或者池體白重與水浮力相差不多的情況。工程實例統(tǒng)計表明，當(dāng)池體自重與水浮力相差

2、池頂上部回填覆土，底板上部增設(shè)毛石混凝土配重層或底板下部增設(shè)素混凝土配重。

增加局部區(qū)格單元配重是解決局部抗浮的一個有效措施．但也存在一定的弊端。池頂上部覆土?xí)?dǎo)致頂板荷載增加，底板上部增設(shè)毛石混凝土?xí)?dǎo)致壁板計算高度增大．底板下部增設(shè)毛石混凝土需要在底板和素混凝土之間設(shè)置拉結(jié)錨筋。為解決池壁高度因增設(shè)毛石混凝土配重增大的問題，一般在毛石混凝土配重層頂面按構(gòu)造要求設(shè)置剛性地坪作為池壁受力計算的水平向約束。增加池頂配重常用于埋地式或半埋地式水池．如自來水廠的清水池、吸水池和一些埋地式生活污水處理池．污水集水池等。采用此法可充分利用池頂覆土作為綠化區(qū)、活動場地和停車場等。增加池底配重常用于豎井等結(jié)構(gòu)中．利用封底混凝土重量來平衡上浮力。一般情況下增加池底配重相對于增加池頂配重更為經(jīng)濟，但若池內(nèi)配重可在工程所在地區(qū)就地取材．則工程造價可能比基底配重更低。

3、局部區(qū)格范圍內(nèi)設(shè)抗拔樁或抗拔錨桿．利用摩擦力抵抗上浮力。

抗拔樁和抗拔錨桿對池體的受力情況相似．都是通過樁或者錨桿與土體的摩擦力來平衡水浮力。樁一般采用預(yù)制樁或現(xiàn)場灌注樁。為增加狀體摩擦力，樁徑越小則同體積狀體的表面積越大．摩擦力越大。另外采用小直徑樁密布方案對于水池底板受力更加均勻。

抗拔錨桿分為土層錨桿和巖層錨桿。當(dāng)池底落在基巖上時．由于錨桿直接插入基巖灌漿．巖石錨桿抗拔力較大．因此該類工程較多采用巖石錨桿抗浮。土層錨桿的抗拔力依賴于錨桿與錨固體之間的粘結(jié)強度．受土層影響因素較多．對設(shè)計和施工的要求也較高．該類工程較多采用抗拔樁來平衡水浮力。

4、采用加固地基的方法將池底下一定深度范圍內(nèi)的土層加固成超壓密難透水層或者不透水層．以減小或者消除水浮力。

滲透系數(shù)小于0．001米，晝夜的土層．稱為不透水層。滲透系數(shù)大于0．001米，晝夜且小于1m，晝夜的圖層稱為弱透水層。該措施是利用灌漿法或者高壓旋噴注漿技術(shù)等地基處理方法將水泥類硬化劑注入到土層當(dāng)中使其形成水泥土體．達到不(弱)透水層的要求。池體墊層與不透水層之間縫隙通過墊層中埋設(shè)注漿管注入硬化劑加以封堵防止水滲漏。其原理為水池置于隔水層土當(dāng)中，若隔水層在水池使用期間可始終保持非飽和狀態(tài)，且下層承壓水不可能沖破隔水層．則水池底板不受上層滯水浮力作用；若加固土層為弱透水層．則水池底板應(yīng)考慮水浮力作用．考慮到水滲流作用的影響，水浮力應(yīng)予以折減。

5、結(jié)合工程實際情況．充分利用池內(nèi)貯水重抗浮。

該措施需要結(jié)合使用單位的具體使用情況．征得使用單位認可。在水池使用過程中不得出現(xiàn)空池工況．檢修時應(yīng)選擇低水位或者枯水季節(jié)進行。如某污水處理站的沉淀池即使不運行常年都是滿水工況．只有檢修期間而且地下水位高的時候局部抗浮才不滿足．水池2～3年檢修一次。設(shè)計時可以利用這個工程特點巧妙避開水池抗浮問題。豐水季節(jié)檢修時在水池周邊設(shè)置降水井結(jié)合反濾層、盲溝等措施，采取人工降水．將地下水位降至安全水位．檢修完畢后再停止降水，或者將檢修日期安排在枯水季節(jié)。這樣解決局部抗浮節(jié)省的工程費用足夠水池使用年限內(nèi)的降水費用。釋放水浮力：根據(jù)工程實際情況．池底下鋪設(shè)反濾層作為靜水壓力釋放層．配合盲溝、滲流管等透水系統(tǒng)．將地下水導(dǎo)入到專用集水井中排出，從而釋放部分水浮力。主要用于池底位于不(弱)透水且土質(zhì)較堅硬的土層。該措施配合水壓檢測系統(tǒng)、排

水系統(tǒng)實施．一般在技術(shù)可行、安全可靠，節(jié)約投資的條件下選用。靜水壓力釋放主要系統(tǒng)構(gòu)造如圖2所示：

6、在整體抗浮滿足局部抗浮不滿足時．可采用增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度的措施。

三．結(jié)語

解決水池局部抗浮的措施較多．匯總起來如下表所示：

水池局部抗浮措施

增大Gn(增大自重或配重) ①增大底板或頂板厚度

②池頂增設(shè)覆土

③底析上部或下部增設(shè)毛石混凝土

④設(shè)抗拔樁或抗拔錨桿

減小Hn（降低抗浮設(shè)計水位） ①結(jié)合工程實際情況充分利用池內(nèi)貯水重量，水池檢修或者使用過程中不能出現(xiàn)空池現(xiàn)象或者超過安全水位。

②采用加固地基的方法，將池底下一定深度范圍內(nèi)土層加固層超壓實難透水層或者不透水層，以減小或消除水浮力。

③根據(jù)工程實際情況，池底下鋪設(shè)反濾層，配合盲溝或者滲流管，用以降排地下水位。

增大結(jié)構(gòu)剛度 ①整體抗浮滿足而局部抗浮不滿足時，可采用增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度的措施。

具體工程設(shè)計時須結(jié)合工程實際情況．進行多方案比選．選用安全可靠、經(jīng)濟合理的技術(shù)措施。

參考文獻：

[l]《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50069-2002）》

篇9

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；取水泵房；抗浮設(shè)計

中圖分類號： TM62 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言

火力發(fā)電廠運行過程中需要大量的水來進行冷卻處理，大量的冷卻用水主要來自河流，建設(shè)岸邊取水泵房就是最好的取水途徑。只是由于受河流枯水期和豐水期的影響，增加岸邊取水泵房的建設(shè)的難度。那么抗浮設(shè)計就成為岸邊取水泵房設(shè)計的關(guān)鍵，直接影響著取水泵房的穩(wěn)固性與安全性。

一、抗浮設(shè)計概述

抗浮設(shè)計是岸邊取水建構(gòu)筑物和送水建構(gòu)筑物設(shè)計的關(guān)鍵之一，是制約岸邊泵房設(shè)計的重要因素。目前，主要通過四種方式來實現(xiàn)：1.自重抗浮，即依靠泵房自身的重量抵抗水的浮力影響；2.配重抗浮，即通過增加外部材料提高泵房的重量，以達到抗浮的目的；3.嵌固抗浮，即通過將泵房底板嵌固于巖石地基內(nèi)，利用巖石抗剪強度以達到抗浮目的；4.錨固抗浮，即采用打入錨桿的方式達到抗浮目的。其中自重抗浮效果雖然好但不經(jīng)濟。在抗浮設(shè)計中，泵房的壁板、底板、隔墻等的厚度是根據(jù)泵房的受力需求設(shè)計的。要依靠自重來達到抗浮目的，就會浪費一定的人力、物力、財力，很不經(jīng)濟。而且河水的暴漲暴落是間歇性的，沒必要將泵房設(shè)計的如此沉重。因此從泵房設(shè)計的經(jīng)濟性出發(fā)不建議采用自重抗浮設(shè)計。一般情況下，泵房的抗浮設(shè)計多采用錨桿抗浮，這種抗浮設(shè)計經(jīng)濟、實用、安全、可靠，受外界條件制約、影響較小。在進行泵房抗浮設(shè)計時，首先對泵房設(shè)計進行抗浮驗算，對抗浮不足部分采取恰當(dāng)?shù)姆绞叫拚笤僦匦逻M行抗浮復(fù)驗。其次要結(jié)合實際施工狀況進行抗浮方案選擇，結(jié)合工程狀況選擇最安全、可靠、穩(wěn)固的設(shè)計方案，同時又要兼顧泵房設(shè)計的經(jīng)濟性。

二、火電廠岸邊取水泵房抗浮設(shè)計方案對比

岸邊取水泵房受河水暴漲暴落的影響，抗浮設(shè)計至關(guān)重要。在抗浮設(shè)計時，對抗浮方案的全面了解和比較，是確保選擇抗浮設(shè)計最佳方案的前提，確保了火力發(fā)電廠岸邊取水泵房建設(shè)的穩(wěn)固、安全。

2.1配重抗浮

由于自重抗浮的不經(jīng)濟性原因，配重抗浮在取水泵房設(shè)抗浮計中的應(yīng)用反而更廣一些。在進行配重抗浮設(shè)計時，先按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進行配重計算。再結(jié)合工程狀況進行配重選擇。一般取水泵房的配重抗浮都會將配重部分的質(zhì)量加在泵房底板上。這種抗浮設(shè)計會導(dǎo)致泵房底板過沉，致使泵房底板埋得更深，產(chǎn)生的浮力也會隨之增大，需要的配重也會增加。即自重抗浮和這種配重抗浮的經(jīng)濟性都不高，而且當(dāng)?shù)叵滤簧邥r，配重抗浮的抗浮效果還會 受到較大影響。此外，可運用在泵房底板挑出部分上的填土或砌體作為配重。這種配重抗浮一方面抗浮計算的影響因素較多，不利抗浮計算的準(zhǔn)確性的把握，易造成抗浮設(shè)計的不足。另一方面這種配重抗浮方案需要設(shè)置配重井，以確保抗浮的穩(wěn)定性和有效性。在實際的泵房抗浮設(shè)計中，這種配重抗浮方案雖有一定的缺點，但只要掌握好運用，把握好抗浮需求的計算，其抗浮效果還是比較理想的。此外，這種配重抗浮方式施工方便、泵房底板無需深埋。是火力發(fā)電廠岸邊取水泵房抗浮設(shè)計的理想方案之一。只是在抗浮設(shè)計過程中要特別注重抗浮計算的準(zhǔn)確性，對整體抗浮和傾側(cè)抗浮進行精細的驗算。

2.2嵌固抗浮和錨固抗浮

嵌固抗浮對天然的地基的情況有一定要求，根據(jù)泵站設(shè)計規(guī)范對取水泵房的底板反應(yīng)力土地基和巖石地基做了明確規(guī)定，增加了施工的難度和投資。因此，在抗浮施工設(shè)計中要對泵房底板應(yīng)力進行充分的思考。如采用抗浮錨桿進行抗浮設(shè)計。設(shè)計中，首先要對抗浮錨桿截面積采用的抗力分項系數(shù)進行分析、確定。這主要是結(jié)合巖體的分布變化情況進行考慮的。巖石的變化性較強、離散性較大，因此抗力系數(shù)的取值就較大。鋼筋的離散性較小，因此抗力系數(shù)的取值也就較小。其次，抗浮錨桿的截面積和長度要經(jīng)過計算得出，并確保計算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。此外，還可以利用底板下實施打孔灌注樁的方式進行泵房抗浮處理，利用樁與地基間的摩擦力抵抗浮力。一方面，灌注樁能為泵房結(jié)構(gòu)提供支持力，在水位較深時，樁柱承受了向下的荷載力，確保了泵房的穩(wěn)固性和安全性。另一方面，在豐水期水位上升時，樁柱受到向上的外力，這主要是浮力造成的。由于灌注樁的作用泵房的浮力受到牽制，樁柱起到了良好的抗浮作用。只是灌注樁的樁徑、樁長等受水文地質(zhì)影響較大，且造價較高，因此在設(shè)計前要對泵房的施工條件和方案進行全面的、充分的評估，以求以最小的造價達到泵房設(shè)計的最佳穩(wěn)固性、安全性，確保岸邊取水泵房抗浮設(shè)計的有效性、經(jīng)濟性。

2.3岸邊取水泵房設(shè)計方案的選擇原則

在岸邊取水泵設(shè)計方案的選擇則時，首先，要對地基承載力和抗拔力等進行準(zhǔn)確的計算，并通過抗浮計算對整體抗浮和傾側(cè)抗浮進行準(zhǔn)確的驗算，確保整體抗浮的安全性，避免單側(cè)浮起的傾側(cè)。其次，對施工的地質(zhì)條件及天然地基控制的泵房底板的應(yīng)力進行分析、測算，選取最適當(dāng)?shù)目垢≡O(shè)計方案。再次，對泵房抗浮設(shè)計的方案進行造價評估，確保泵房設(shè)計的最小投資和最大經(jīng)濟效益。

三、岸邊取水泵房抗浮計算

在抗浮計算時，首先要進行整體的抗浮計算，對整體抗浮的安全系數(shù)進行準(zhǔn)確的評估。一方面，對泵房結(jié)構(gòu)的總重力（包括泵房內(nèi)水的重力）進行評估。另一方面，對泵房的總浮力進行評估。然后根據(jù)評估數(shù)值進行整體抗浮安全系數(shù)計算。（整體抗浮安全系數(shù)=泵房結(jié)構(gòu)總重力/泵房總浮力）。當(dāng)泵房抗浮安全系數(shù)大于1.1時，則泵房是安全的，通過自身的重力就可以抵制整體浮起的風(fēng)險。反之，則需要重新考慮抗浮設(shè)計方案來補充整體抗浮的不足。其次，進行傾側(cè)抗浮驗算。傾側(cè)抗浮驗算的過程比較復(fù)雜，主要通過驗算評估取水泵房在不均勻受力的狀況下可能發(fā)生單側(cè)浮起的可能性，避免泵房的不安全風(fēng)險。第一，要結(jié)合泵房設(shè)計對泵房的重心進行計算。第二，對泵房的底板面應(yīng)力進行準(zhǔn)確的計算。第三對傾側(cè)抗浮方案實施的抗浮錨桿的拉力等進行詳細的計算。并對泵房基礎(chǔ)面積最大應(yīng)力值進行修正，確保泵房建筑的穩(wěn)固性與安全性。

四、小結(jié)

火力發(fā)電廠需要取大量的水進行冷卻循環(huán)，因此岸邊取水泵房的建設(shè)對確保火電廠生產(chǎn)、運營具有重大作用。抗浮設(shè)計是岸邊取水泵房設(shè)計的重點之一，抗浮設(shè)計的效果直接關(guān)系著取水泵房的穩(wěn)固性與安全性，還關(guān)系著火力電廠的經(jīng)濟效益等，因此，在岸邊取水泵房的建設(shè)中，必須重視取水泵房的抗浮設(shè)計，從取水泵房施工地的實際情況出發(fā)，慎重選擇泵房的抗浮設(shè)計方案，確保泵房建設(shè)的自然條件和人工施工的緊密結(jié)合，確保泵房建筑的經(jīng)濟效益和穩(wěn)固性、安全性。使建成的泵房能全面應(yīng)對河流的漲、落造成的浮力變化問題，全面提升岸邊取水泵房的抗浮設(shè)計效果，為電廠的安全生產(chǎn)提供保障。

參考文獻：

[1]湯海頻、裴文瓏，紅河流域大型取水泵房的形式選擇[J]，紅河水，2011（05）71-74

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【關(guān)鍵詞】抗浮設(shè)防水位；水位確定

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抗浮設(shè)防水位是指基礎(chǔ)砌置深度內(nèi)起主導(dǎo)作用的地下水層在建筑物運營期間的最高水位。 抗浮設(shè)防水位是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是純車庫或地下廣場式結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項重要參數(shù)，通常由勘察單位在詳勘報告中予以明確。但是在實際操作過程中，由于各勘察單位的工程經(jīng)驗不一，同時受勘探資料的數(shù)量及準(zhǔn)確性的影響，在相鄰場地上各單位提供的抗浮設(shè)防水位有時可能差別較大。

而抗浮設(shè)防水位對工程的安全性、經(jīng)濟性均會產(chǎn)生比較大的影響，所以我們在設(shè)計管理工作中應(yīng)充分認識、理解抗浮設(shè)防水位的概念。下面以千佛山大廈工程抗浮設(shè)防水位的確定過程為例，闡述一下抗浮設(shè)防水位的確定原則及途徑，希望對其它項目的類似工程能有所幫助。

需要考慮抗浮的情況

對于高層建筑的地下室，在建成之后的使用階段，一般抗浮是沒有問題的。在地下室的施工階段，當(dāng)?shù)叵率业膫?cè)墻已經(jīng)施工完畢，如果場地沒有采取降水措施或者已經(jīng)停止了降水，即浮力就已經(jīng)產(chǎn)生，這時如果荷載由于過小的話將是相當(dāng)危險的，但如果高層建筑采取了樁基，樁基本身是能夠承受拉力的，如果這時樁基能起作用，也是沒有問題的。

抗浮問題比較嚴重的是純地下車庫或地下廣場式建筑，上面沒有樓房，一般只覆蓋了些土做綠化，這種情況在工程的使用期間的抗浮驗算一般是通不過的，這時就應(yīng)考慮抗浮設(shè)防需要抗浮樁或抗浮錨桿。如果使用期間的抗浮驗算沒有問題，不需要采取抗浮措施，但是，一定要注意施工期間的驗算，也就是當(dāng)?shù)叵率业膫?cè)墻已經(jīng)做好，頂板和上部荷載尚未完全施加時，千萬不能因為施工已不再需要降水而將其停了，如果停了肯定要浮起來。

很多高層建筑的基礎(chǔ)埋深超過10m，甚至超過20m，高層建筑的基礎(chǔ)埋置超深或較深時，一般都有地下室抗浮問題，尤其是施工期間地下室剛做好而上部建筑還未施工時，如果遇暴雨，常發(fā)生地下室上浮等問題。地下室上浮是非常嚴重的工程事故，上浮時地下室可能開裂，而且產(chǎn)生傾斜，最終將報廢等。

二、千佛山大廈工程簡介

該工程位于歷下區(qū)文化西路15號，南鄰文化西路，西側(cè)為佛山街，東側(cè)為普利海辰大廈，北側(cè)為小南營街。規(guī)劃用地8553.8平方米，建筑面積63887.09平方米，其中地下建筑面積23641.87㎡平方米。地下4層，功能為車庫，基底絕對標(biāo)高為34.8米；地上12層，功能為商業(yè)、餐飲及寫字樓。本工程的主樓部分自重足以抵消地下水浮力，不考慮抗浮問題，抗浮設(shè)計主要考慮主樓以外的純車庫部分。

為就解決主樓以外的地下車庫部分的抗浮問題,該部分建筑地基需要采取抗浮措施的要求(如設(shè)置抗浮錨桿或采用高密度砼配重),因而給基礎(chǔ)造價、施工難度和施工工期帶來不少問題。需要不需要打抗浮錨桿或采用高密度砼配重呢，打多少抗浮錨桿或配置多少高密度砼配重，關(guān)鍵要看抗浮設(shè)防水位的高低。根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，確定抗浮設(shè)防水位，一般勘察單位按照該場地歷年地下水最高水位和場地近3～5年地下水最高水位確定,但規(guī)范沒有明確如何確定和如何利用這一水位。常使一些對水文地質(zhì)條件不太熟悉的設(shè)計人員，簡單地把近3～5年地下水位高程與建筑物地基底板高程之差作為抗浮水頭設(shè)計，這樣的計算方法，常得到過大的基底地下水浮力，從而被迫做出各種抗浮措施設(shè)計。

三、抗浮設(shè)防水位的確定

為避免地下水的浮力影響建筑物，確保基礎(chǔ)正常使用功能和上部結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，同時避免工程造價的增加、施工工期的延長、施工難度的增大，合理地確定抗浮設(shè)防水位尤其重要。

（一）確定原則

1、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）第7.1. 3條：

對高層建筑或重大工程，當(dāng)水文地質(zhì)條件對地基評價、基礎(chǔ)抗浮和工程降水有重大影響時，宜進行專門的水文地質(zhì)勘察。

2、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ72-2004）第8.6.2條規(guī)定：

（1）當(dāng)有長期水位觀測資料時，場地抗浮設(shè)防水位可采用實測最高水位；無長期觀測資料或資料缺乏時，按勘察期間實測最高穩(wěn)定水位，結(jié)合場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

（2）場地有承壓水且與潛水有水力聯(lián)系時，應(yīng)實測地下水水位并考慮其對抗浮設(shè)防水位的影響。

3、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（地基與基礎(chǔ)）》（2009年版）第7.1.4條規(guī)定：

抗浮設(shè)防水位參照如下情況綜合考慮：

（1）設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)抗浮設(shè)防水位應(yīng)根據(jù)長期水文觀測資料確定；

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

（3）場地有承壓水且與潛水有水力聯(lián)系時，應(yīng)實測承壓水位并考慮其對抗浮設(shè)防水位的影響；

（4）在填海造陸區(qū)，宜取海水最水位；

（5）在大面積填土面高于原有地面時，應(yīng)按填土完成后的地下水位變化考慮；

（6）對一、二級階地，可按勘察期間實測平均水位增加1～3米；對臺地可按勘察期間實測平均水位增加2～4米；雨季勘察時取小值，旱季勘察時取大值。

（二）地下抗浮水位的確定

1、當(dāng)有長期水位觀測資料時，抗浮設(shè)防水位可根據(jù)該層地下水實測最高水位和建筑物運營期間地下水的變化來確定；無長期觀測資料或資料缺乏時，按勘察期間實測最高穩(wěn)定水位并結(jié)合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定；在南方濱海和濱江地區(qū)，抗浮設(shè)防水位可取室外地坪標(biāo)高。

2、場地有承壓水且與潛水有水力聯(lián)系時，應(yīng)實測承壓水水位

并考慮其對抗浮設(shè)防水位的影響。

3、只考慮施工期間的抗浮設(shè)防時，抗浮設(shè)防水位可按一個水

文年的最高水位確定。

(三)需要掌握的資料

1、場地區(qū)域的氣象資料、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)背景；

2、地下水的補給與排泄關(guān)系、賦存狀態(tài)與滲流規(guī)律；

3、地下水位的長期觀測資料；

4、從長期觀測資料與地下水補給、排泄關(guān)系分析得到的影響地下水位的主要因素。

（四）地下水位的影響因素

1、需預(yù)測的地下含水層的水位與大氣降水入滲的關(guān)系；

2、城市規(guī)劃中地下水的開采量變化對該地下水的影響；

3、建筑物周圍的環(huán)境與周圍水系的聯(lián)系；

4、其它各層地下水與其補給排泄的影響。

四、抗浮設(shè)防水位的確定途徑

本工程詳勘工作由山東省地礦工程勘察院承擔(dān)，其在詳勘報告中明確本工程的抗浮設(shè)防水位為44.5米。建筑設(shè)計單位山東省城建設(shè)計院即按照此水位進行結(jié)構(gòu)計算，計算的結(jié)果是純車庫部分自重不足以抵消地下水浮力，需要設(shè)置抗浮錨桿或采用高密度砼配重。需要增加費用約200萬，增加工期約1個月。為節(jié)約投資及工期，開始考慮降低抗浮設(shè)計水位的可能性及途徑。

經(jīng)對詳勘報告進行詳細分析，并對周邊工程的抗浮設(shè)計水位進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)存在如下問題：

1、詳勘報告中所描述的第四系孔隙潛水徑流趨勢與周邊區(qū)域內(nèi)地下水流場徑流趨勢不符。周邊區(qū)域內(nèi)徑流方向為自東南至西北方向，但場地內(nèi)水位的最高點在西北側(cè)，低點在東南方向，徑流方向呈現(xiàn)自西北至東南方向。

2、場地東側(cè)緊鄰普利海辰大廈，經(jīng)調(diào)研海辰大廈勘察報告，場地內(nèi)未見孔隙潛水水位。

3、經(jīng)調(diào)查周邊環(huán)境，發(fā)現(xiàn)在場地西北側(cè)緊鄰場地紅線處，有一廢棄的暖氣溝，溝內(nèi)常年積水，深度在4米左右。并且在此部位的支護樁施工過程中，有兩顆支護樁在灌注過程中出現(xiàn)異常水量增大的情況。

綜合以上情況，高度懷疑西北側(cè)勘察孔的水位偏高是受暖氣溝內(nèi)積水影響。若此影響消除，則可適當(dāng)降低抗浮設(shè)防水位。出現(xiàn)此問題后，與勘察單位溝通，可否結(jié)合現(xiàn)場實際情況調(diào)整抗浮設(shè)計水位數(shù)值。勘察單位答復(fù)數(shù)值不能修改。遂與業(yè)主溝通確定，委托濟南市勘察測繪研究院組織實施專項水文地質(zhì)勘察。市勘院經(jīng)過充分的調(diào)查取證，形成了《千佛山大廈水文地質(zhì)調(diào)查與抗浮設(shè)防水位咨詢報告》，報告查閱了自1962年開始記錄的歷年的降雨量、蒸發(fā)量、場地周邊300米范圍內(nèi)13個項目的工程地質(zhì)勘察報告、場地周邊1978、2012年版1:500地形圖，再次基礎(chǔ)上對西北側(cè)積水對抗浮水位的影響進行了詳細論證。得出了以下結(jié)論：

1、場地內(nèi)含水層為：第四系孔隙含水層、風(fēng)化閃長巖裂隙含水層、石灰?guī)r裂隙巖溶含水層。第四系孔隙水補給風(fēng)化閃長巖裂隙水，且水力聯(lián)系密切，石灰?guī)r裂隙巖溶承壓水多年水頭低于本工程基底設(shè)計標(biāo)高，本場地抗浮設(shè)防水位標(biāo)高可不考慮風(fēng)化閃長巖裂隙水、石灰?guī)r裂隙巖溶承壓水的影響。

2、場地內(nèi)第四系孔隙水為潛水類型，主要賦存于場地上部粘性土及其下部碎石層、礫巖層內(nèi)。其地層的滲透性較弱，富水性差；上游逕流補給區(qū)短，地下水位季節(jié)性變化幅度大。

3、場地內(nèi)地下水補給主要為大氣降水補給，同時受場地北側(cè)暗埋暖氣管溝與污水管道滲漏補給影響，導(dǎo)致場地地下水位北高南低，與區(qū)域地下水流場逕流趨勢存在異常。

4、場地地下水主要以大氣蒸發(fā)與補給風(fēng)化閃長巖裂隙含水層形式排泄。

5、巖土工程勘察期間實測場地最高穩(wěn)定水位42.49米，基坑降水前期地下水位監(jiān)測實測2012年豐水期最高水位為43.00米。

6、結(jié)合場地區(qū)域地形地貌特征、場地內(nèi)第四系孔隙潛水補給、排泄特點及各工程項目實測最高穩(wěn)定水位、及場地內(nèi)勘察時期實測最高穩(wěn)定水位、水位監(jiān)測階段豐水期最高水位綜合考慮，建議建筑場地內(nèi)地下室抗浮設(shè)防水位為43.50米。

在千佛山大廈水文地質(zhì)調(diào)查與抗浮設(shè)防水位咨詢報告》完成后，我項目部請總工辦金總進行了審查并于2012年11月1日組織相關(guān)專家召開了專家論證會，專家對咨詢報告的相關(guān)內(nèi)容及結(jié)論予以認可，并出具了書面專家論證意見。后將咨詢報告及專家意見轉(zhuǎn)設(shè)計單位按照新的抗浮設(shè)計水位進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。