抗浮設計論文：地下結構抗浮路徑探析
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本文作者：徐慶、李大浪 單位：中國瑞林工程技術有限公司
1)在地下結構施工階段,應根據施工期間的抗浮設計水位和抗力荷載進行抗浮驗算[3],特別應考慮暴雨的影響,采取可靠的降、排水措施，滿足抗浮穩(wěn)定要求。
2)在地下結構使用階段,應根據設計基準期抗浮設防水位進行抗浮驗算。
3)抗浮驗算的公式。抗浮驗算除有關現行國家或行業(yè)規(guī)范規(guī)定外一般采用以下公式進行驗算。G/S≥K(1)式中:G為結構自重及其上作用的永久荷載標準值的總和，不包括活荷載;S為地下水對地下結構的浮力標準值;K為地下結構抗浮安全系數,一般取1.05。
常用的地下結構抗浮措施
當地下結構抗浮驗算不滿足公式(1)要求時,必需采取適當的抗浮措施,保證地下結構的安全。常用的方法有:加大結構自重法、利用頂蓋覆土、底板外挑、設置抗拔樁、布置抗浮錨桿、底板下釋放水浮力的方法。常用的抗浮措施一般設計與施工結合不是很緊密,安全可靠,但未考慮施工階段必要的一些措施,經濟性較兩者結合考慮要差,同時工期相對更長。
地下結構特殊方法抗浮工程案例
1)利用基礎基坑支護進行抗浮設計。地下結構的施工通常需要開挖較深的基坑，在無法放坡開挖的情況下,往往需要進行基坑支護。基坑支護常常采用擋土擋水結構,有樁基礎、有土釘墻;形成了很強的擋墻,通常作為施工階段一次性使用,將基坑支護結構與地下結構結合考慮,用作抗浮經濟效益十分可觀。廣東韶關某冶煉廠污水零排放工程關鍵項目,10m深的全廠雨水收集池，就是設計時考慮到施工過程必須采用嵌巖排樁基坑支護,利用在排樁中植入抗剪鋼筋,并利用嵌巖排樁基坑支護作為污水池側板外模,把抗剪鋼筋與側板澆為一體,通過抗浮驗算,完全滿足抗浮要求,節(jié)省了巨額的配重抗浮費用。工程已經投入使用6年,安全可靠。
2)利用施工過程形成的隔水層進行抗浮。在地下結構基坑回填方案和材料會直接影響地下結構的抗浮能力,尤其表現在以隔水層土質如粘性土和粉土為基礎底板持力層的地下結構,而且地下潛水位低于基礎底板。在地上室外墻與基坑側壁間采用三、七灰土等不透水材料進行回填,地表排水良好,而且在一定范圍內做好隔水層,地下室可不做抗浮設計。否則,同樣要考慮上層滯水浮力作用。江西德興某礦山的原料庫為地下結構,地上有鋼結構頂蓋,建設在半山腰上,原料庫的底板大大高于地下水位,并全部在挖方區(qū)。設計未考慮抗浮設計，施工過程中，在底板、側板施工完成后,施工方未按設計回填不透水材料,恰逢大雨,山上的雨水涌入施工場地,造成地板和側板開裂漏水。通過現場查勘分析,上層滯水浮力作用是破壞結構的主要原因,混凝土澆筑質量是次要原因。因此，采用在側板四周進行注水泥漿形成不透水層施工，地表一定范圍內進行硬化,并做截水溝進行處理,處理后效果良好。
3)利用底板下地基處理的毛石混凝土增加配重。建造在山區(qū)低洼地帶的地下水池，常常需要進行換土地基處理以獲得必要的承載力和控制不均勻沉降，進行抗浮設計時就可以利用回填毛石混凝土，在毛石混凝土底部設拉筋與水池鋼筋混凝土底邊拉結,使之成為水池結構的配重,同時取得地基處理和結構抗浮的雙重功能。該方案在江西省污水處理工程中采用,充分利用了當地山石資源,取得了良好的經濟效益,加快了建設速度。
結語
通過理論分析和工程案例情況可以看出，地下結構的抗浮這一長期困擾業(yè)主和設計人員的問題,可以通過EPC工程總承包的方式，得到較好的解決。將設計和施工有機的結合在一起,因地制宜,充分利用基坑支護、場地處理、地方建筑材料等措施,選擇合理可靠的抗浮方案,使地下結構做到安全適用、技術先進、經濟合理,并進一步推動工程建設EPC工程總承包的發(fā)展。
