地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)及措施探討

1、<p>　　地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)及措施探討</p><p>　　摘要：抗浮是地下室設(shè)計(jì)過(guò)程非常重要的一部分，如何解決地下室的抗浮問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)經(jīng)常面臨的問(wèn)題，引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的廣泛關(guān)注。地下室的抗浮一旦處理不當(dāng)將直接影響建筑的安全性。本文對(duì)地下室的抗浮設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地下；建筑結(jié)構(gòu)；抗浮設(shè)計(jì)；措施 </p><p>　　

2、中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下室得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和利用。地下室不得不面臨的問(wèn)題就是抗浮問(wèn)題，尤其埋深較大的地下室。因?yàn)楦×Φ拇嬖?，?huì)對(duì)地下結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，地下建筑物整體或不均勻浮起，導(dǎo)致梁柱節(jié)點(diǎn)處開(kāi)裂和底板破壞以及建筑物的傾斜等，如不進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，將給結(jié)構(gòu)留下安全隱患。因此，地下室的抗浮設(shè)計(jì)不容忽視。做好地下建筑抗浮失效分析及處理的研究具

3、有非常重要的意義，本文主要闡述了有關(guān)地下結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)的問(wèn)題。 </p><p>　　一、 地下室工程抗浮措施的選擇 </p><p>　　1.地下水對(duì)于地下建筑有著非常大的危害，我們一般會(huì)采取一些有效地措施來(lái)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題。當(dāng)前在我們施工的過(guò)程中，為解決地下工程抗浮問(wèn)題主要采取的途徑有：配重法、進(jìn)行抗浮樁的設(shè)置或者抗浮錨桿的設(shè)置。具體來(lái)說(shuō)，配重法主要是對(duì)工程自重進(jìn)行利用起到都對(duì)水浮力進(jìn)行抵

4、御的效果，至于抗浮錨桿以及抗浮樁則主要是對(duì)錨桿拉力以及樁側(cè)阻力進(jìn)行利用，起到和浮力平衡的效果。 </p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，配重法的應(yīng)用范圍非常廣泛，其配重部位多為底板，常見(jiàn)的措施是在底板之上進(jìn)行回填層的設(shè)置，利用砂、土、混凝土以及石等進(jìn)行回填，進(jìn)而完成增加工程自重的效果。而在采取抗浮樁措施的時(shí)候，其抗浮能力取決于樁徑、樁型、樁長(zhǎng)以及周邊的地質(zhì)條件，這種措施造價(jià)較低、施工比較方便，因此應(yīng)用較為廣泛?？偠灾?/p>

5、我們?cè)谑┕さ倪^(guò)程中要結(jié)合周邊的具體環(huán)境選擇最為合適的抗浮措施。 </p><p>　　2.建筑抗浮失效的原因分析 </p><p>　　在地下建筑抗浮失效中，主要原因在于不良地下水。具體來(lái)說(shuō)，在工程工勘的過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行抗浮評(píng)價(jià)，也沒(méi)有提出抗浮水位以及抗浮設(shè)計(jì)參數(shù)。GB50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》中明確要求要對(duì)地下水作用及影響進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，針對(duì)地下結(jié)構(gòu)物、基礎(chǔ)以及擋土墻，要按照

6、設(shè)計(jì)水位進(jìn)行浮力的計(jì)算。一般的場(chǎng)地地下水類型屬于上層滯水，存在于上部雜填土之中，在勘察期間，地下水的水位埋深為1.23m到4.30m。此類地下水容易受到季節(jié)氣候的影響，而其場(chǎng)地中的軟巖在受到大氣降水的影響下會(huì)出現(xiàn)松散、膨脹以及軟化蝕變的問(wèn)題。 </p><p>　?。ㄒ唬┯捎诠こ淌┕て谥芷陂L(zhǎng)，也加重了地下水的破壞性，具體來(lái)看，一般的基坑開(kāi)挖如果經(jīng)歷了兩次大氣降水豐水期，在基坑形成之后，大氣降水的大量滲入導(dǎo)致坑內(nèi)、

7、外土層吸水飽和，滯水轉(zhuǎn)變?yōu)榭紫稘撍?</p><p>　?。ǘ┲苓叺缆坊A(chǔ)土層經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度夯實(shí)之后形成阻水隔水邊界，導(dǎo)致孔隙水只進(jìn)不出，使地下水位不斷的抬高，形成承壓水。而在地下建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的抗浮設(shè)計(jì)。 </p><p>　?。ㄈ┰诘叵率沂┕さ倪^(guò)程中，底板基礎(chǔ)以下缺乏物理力學(xué)強(qiáng)度好的隔水巖土層，加之地下室部分基礎(chǔ)處于下伏層，這就違反了相關(guān)的抗浮規(guī)定，最終使得地下室底板

8、持力層以及變形速度在不良地下水的活動(dòng)下破壞越來(lái)越嚴(yán)重。 </p><p>　?。ㄋ模┤绻こ滩糠值囟问褂昧嗣艙Q填法，使得其在地下水的反復(fù)影響下，基礎(chǔ)持力層也反復(fù)的隆起、沉降，進(jìn)而使得地下室地面反復(fù)隆起、沉降，對(duì)地上建筑物造成了極限破壞。 </p><p>　　3.針對(duì)地下建筑抗浮失效的采取的措施 </p><p>　?。ㄒ唬┰诠こ炭辈煲约霸O(shè)計(jì)的過(guò)程中沒(méi)有對(duì)基坑不

9、良地下水進(jìn)行充分的考慮，將其簡(jiǎn)單的認(rèn)為是上層滯水，在這種背景下，施工方只顧基坑排水，忽視了排水導(dǎo)致的地面沉降以及基坑周邊止水，最終使得大量地下水向基坑深入，破壞了巖土層的巖土體，并導(dǎo)致巖土孔隙及裂縫變大，地下水的滲流速度以及滲流壓力也越來(lái)越大。 </p><p>　?。ǘ┗娱_(kāi)挖在沒(méi)有任何解決措施的前提下，如果其持續(xù)時(shí)間達(dá)到了293天，地下室以及澆注的時(shí)間就會(huì)達(dá)到93天，這種長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)挖又形成了時(shí)空效應(yīng)，這也加

10、重了地下水的不良影響。 </p><p>　　（三）整個(gè)施工的過(guò)程中，尤其是地下水施工使其又處于豐水期，這對(duì)于地下水的破壞也形成了有利條件。最終，在這三方面原因的影響之下，地下室地面出現(xiàn)了大面積隆起，高度達(dá)到307mm。 </p><p>　　二、地下室的抗浮設(shè)計(jì)&#160; </p><p>　　1.采用復(fù)合處理地基, 比較常用的方法是在主體結(jié)構(gòu)部分采用C

11、FG樁(水泥粉煤灰碎石樁)復(fù)合地基,在裙房及純地下室部分采用天然地基;CFG樁技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理,根據(jù)地基處理程度的不同,分為CFG樁地基處理+設(shè)置沉降后澆帶和CFG樁地基處理+不設(shè)置沉降后澆帶兩種不同的情況。&#160; </p><p>　　2.設(shè)置抗浮樁&#160; </p><p>　　這是一種解決抗浮問(wèn)題行之有效的方法, 其實(shí)質(zhì)也是增加地下室的重量，并利用樁側(cè)與地

12、基土之間的摩阻力來(lái)抗拔。但仔細(xì)分析,這種方法也有一定的局限性,且不說(shuō)設(shè)置抗浮樁的造價(jià)如何,單從結(jié)構(gòu)受力方面講,“抗浮樁”實(shí)際上長(zhǎng)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(huì)使不設(shè)沉降縫的大底盤(pán)地下室在上部塔樓和裙房水平區(qū)域之間產(chǎn)生較大的不均勻沉降差, 由于上部塔樓比裙房的重量大，所以上部塔樓的地下室通常不會(huì)存在上浮的問(wèn)題，我們可以先考慮和估算設(shè)抗浮樁的裙房地下室的沉降值，然后估算不設(shè)樁的塔樓

13、的沉降值，以兩者之差作為調(diào)整塔樓與裙房地下室之間沉降差異的依據(jù)，在塔樓地下室底部布置合理的抗沉樁，從而減少塔樓與裙房地下室之間的不均勻沉降差。如果地下水位在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)變化很大，在布樁時(shí)還需考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響。因此,抗浮樁在使用時(shí)需要仔細(xì)考慮。&#160; </p><p>　　3.抗浮加固處理方法 </p><p>　　在經(jīng)過(guò)對(duì)水文工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析以后，結(jié)合地下室基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)

14、特點(diǎn)以及施工的環(huán)境條件，筆者認(rèn)為一般的地下室水文地質(zhì)條件、基坑內(nèi)部環(huán)境以及基坑外部環(huán)境的復(fù)雜性并不高，主要的問(wèn)題在于缺乏一套行之有效的施工方案及施工程序?；诖?，我們可以采取以下抗浮加固措施： </p><p>　?。ㄒ唬┐_保地下室基坑巖體工程以及水文地質(zhì)資料的可靠性、真實(shí)性以及適用性，通過(guò)這些資料才能夠?qū)⒏鞣N參數(shù)確定下來(lái)，這也是進(jìn)行基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)以及施工的前提。 </p><p>　?。ǘ?/p>

15、）做好勘察、設(shè)計(jì)、施工以及監(jiān)測(cè)的配合工作，他們雖然各司其政，但是卻有彼此相互倚重，不可分割，如果能夠建立一個(gè)信息化的質(zhì)量管理體系，筆者相信地下室的抗浮失效問(wèn)題便不會(huì)發(fā)生。 </p><p>　　（三）采取合理的抗浮加固方法，這主要包括集水井排水法、排水溝排水法、泄水減壓法、注漿填充加固法以及換填粘土夯實(shí)法。其中，集水井排水法主要是在距離地下室一段距離位置處進(jìn)行兩口人工挖孔降水井的布置，井之間間隔為10m，如果兩井

16、方向和周邊道路呈縱向排列，作用在于永久性長(zhǎng)期降水，效果非常明顯。至于排水溝排水法，主要是對(duì)泄水孔中流出的水進(jìn)行疏排。而泄水減壓法則是于地下室外墻內(nèi)側(cè)底板位置以及下部位置進(jìn)行泄水孔的設(shè)置，直徑取為100mm，其抗浮效果也很好。注漿充填加固法則是于地下室地基土和底板之間的間隙位置進(jìn)行注漿，并灌注密實(shí)，起到抗浮作用。最后，換填粘土夯實(shí)法則是對(duì)地下室周邊進(jìn)行換填粘土夯實(shí)，避免地表水的滲入。 </p><p>　　在地下建

17、筑施工的過(guò)程中，如果處理不好不良地下水的影響，很容易導(dǎo)致建筑使用受到影響。但是在解決抗浮失效問(wèn)題的過(guò)程中，由于涉及的內(nèi)容比較多，因此整體難度還是比較大的，基于此，還希望各位能夠加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)和探索，筆者相信經(jīng)過(guò)我們的努力，地下水建筑抗浮失效問(wèn)題也將越來(lái)越少。所以對(duì)地下室的抗浮設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究是有著十分重要的意義。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>

18、<p>　　[1]陳如桂，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DBJ15-31-2003)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　[2]高文生;;城市地下空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵問(wèn)題探析[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2010年S1期&#160; </p><p>　　[3]周朋飛;城市復(fù)雜環(huán)境下地下水浮力作用機(jī)理試驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年&a