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某地下室抗浮设计方案对比分析
作者：范华冰
来源：《建筑建材装饰》2015年第10期
摘要：随着我国经济的发展，高层建筑在城市大量兴起，一层或多层地下室越来越多，地下室抗浮显得尤其重要，地下室抗浮措施多种多样。本文结合具体工程进行了抗拔桩不同布置下底板受力特性及适用性的对比分析。
关键词：地下室抗浮，抗拔桩，抗浮设防水位 前言
拟建建筑场地位于河南省周口市，建筑物场地南北长544.0m，东西宽180.0m，平面上基本呈矩形，场地内拟建高层住宅楼17栋及幼儿园和综合楼各一栋，沿街部分拟建商铺。其中在全部高层建筑之间及外围，拟建地下车库，为地下一层，地下车库底板板面结构标高为-5.8m与-6.5m，地下室顶板上覆土为1.2m。塔楼部分基础为1.4m左右的筏板基础，纯地下室部分为独立基础+抗水板结构，柱网为8.4m×8.4m。 1场地工程地质条件与水文地质条件 1.1场地工程地质条件
拟建场地三面临街，交通十分便利，大型施工设备进入畅通无阻。场地周边宽阔，基坑的开挖对周围环境影响不大，但位于市区，施工时噪声有一定的要求。本场地为旧房拆迁场地，场地地形比较平坦，总体趋势由北向南微微倾斜。根据本次钻探资料，结合该地区地质资料和邻近场地资料分析，本场地在勘探深度60.0m范围内的地层，全部为第四系松散沉积物，其岩性以冲洪积形成的黄色粉土、粉质粘土及细粉砂层为主。 1.2场地水文地质条件
在勘测期间，实测地下水稳定水位在地表下4.3m（从自然地面算起，地下水位绝对标高为42.0m）。勘探深度内的地下水为潜水，没有承压水的存在；地下水位主要受开采量大小与大气降水的影响，同时周边河流对地下水的涨幅也有一定程度的影响，地下水的年变幅在1m到2m之间，但历史最高水位埋深为±0.0m。 1.3抗浮设防水位确定
该工程的塔楼周边为街道，街道的绝对标高在46.2m左右，±0.000的绝对标高为47.0m，考虑到该地区地面由北向南微微的倾斜，该地区相对比较干燥年降雨量不大，周边街道比±0.000要低0.8m左右，水有向下流的特性，街道中的排水比较畅通，地下水的水头不会高于
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46.2m，因此地下室的抗浮设防水位取为46.2m。地下室底板所处的土层为粉土层，粉土为透水土层，计算水浮力时直接采用地下室底板垫层的下表面标高与抗浮设防水位标高之差，用阿基米德原理计算地下室的水浮力，不需要考虑土层中水浮力的折减问题。 2地下室抗浮设计 2.1是否需要抗浮估算 （1）塔楼部分
塔楼的结构形式为剪力墙结构与框架剪力墙结构，根据经验，该两种结构每层楼的单位重量大约在14KN/m2～16KN/m2之间，取用较小值14KN/m2 ，基础为1.4m的筏板基础，地基处理采用CFG桩，偏安全的不考虑筏板基础的重量，塔楼每平米的压力大约为420KPa，地下水的单位面积内的压力大约为60KPa，所以塔楼部分不用采用抗浮措施。 （2）纯地下室部分
纯地下室柱网为8.4m×8.4m，柱子的截面尺寸为600×600，基础采用独立基础抗水板结构，抗水板的厚度为400mm的钢筋混凝土板，独立基础的平面尺寸为2600mm×2600mm，厚度为1000mm，地下室的上表面有1.2m的覆土，顶板的厚度为300mm的钢筋混凝土板，底板板面标高为-5.8m处，以8.4m×8.4m的小单元验算纯地下室整体上是否需要采用抗浮措施，梁柱折算成板厚，最终得每平米总重量为 ，水浮力 ， ，因此纯地下室部分需要考虑整体抗浮。 2.2抗拔桩的布置
2.2.1底板板面标高-5.800m抗浮措施选取
如果通过增加地下室底板厚度来抗浮，地下室底板厚度大约为1m厚，显得不太经济。因此选用设置抗拔桩的方法来抗浮，抗拔桩有两种布置方式：
（1）方式一：独立基础下设置抗拔桩，抗拔桩的布置如图1所示。充分利用结构上部荷载平衡掉一部分水浮力，板跨中存在局部抗浮问题，在板中配置足够的钢筋来增大板的刚度，通过增加板的刚度让荷载转移到独立基础处，单桩抗拔力为 ，计算得抗拔桩桩长为18m。该种布置方式充分的利用结构的自重来抗浮，抗拔桩仅布置在独立基础下面方便外防水施工，为使板跨中不出现大的裂缝，板中配筋量较大。板弯矩图如图2所示。
（2）方式二：地下室整板均设置抗拔桩，抗拔桩的布置如图3所示。由于需要抗拔桩抵抗的浮力不大，首先不考虑充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力，抗拔桩长为25m，板中的弯矩小配筋量小；如果充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力，抗拔桩长为9.5m，板中的配筋量比较大，该方式中抗拔桩布置对外防水的施工带了不便。板中的弯矩相对于方式一适当偏小，板弯矩图如图4所示。
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对这两种方法经济性对比可知两者的费用相差不大，但是如果均匀的设置抗拔桩，会使施工中工作量增大，不利于防水材料的铺设，最终选择仅在独立基础下面设置抗拔桩。 2.2.2底板板面标高-6.500m抗浮措施选取
标高为-6.5m的地下室水浮力显然要大于结构的自重，此时如果仍然采用方式一布置抗拔桩，板跨中与端部弯矩值很大，为了防止板中局部抗浮失效，需要增加板厚与提高配筋率，此时方式一显得不经济，抗拔桩的布置选择方式二并充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力。单桩所需提供的抗拔力 ，抗拔桩的桩长为13m。 3结语
该地下室底板有两种不同的标高，不同部位由于埋深不同所受到的水浮力不同，设置抗拔桩时主要从安全性、经济性与施工难易程度几个方面考虑，针对不同的部位抗拔桩采用不同的布置方式，在保证安全的前提下大大的节约了工程造价。 参考文献：
[1]刘冬柏，王璇.地下室抗浮设计中的几个问题讨论[J].中外建筑，2010（02） [2]陈尚荣.抗拔桩的承载力和变形特性研究[D].上海：同济大学，2008：1-85 [3]黄堂松.抗拔桩工作性状的荷载传递法研究[D].杭州：浙江大学，2006：1-66