抗浮设计精选(九篇)

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第1篇：抗浮设计范文

关键词：地下室；抗浮设计；抗浮措施；复位；

1、地下室抗浮失效问题分类及其破坏特征

地下室抗浮失效问题分为整体抗浮失效和局部抗浮失效两大类。

整体抗浮失效是指当建筑物的自重不能够克服地下水浮力，建筑物发生整体上浮位移或倾斜。其失效形式与地下室结构刚度关系密切，若地下室结构刚度小，可能会出现局部上浮或倾斜，刚度大则可能整体向上浮移。局部抗浮失效是指水浮力不超过建筑物的总重量，但

局部自重小于水浮力，造成抗浮承载力不均衡。其失效形式使得地下室产生裂缝，部分结构上浮。由于受周边墙体以及内部框架柱、墙的制约，裂缝一般分布于底板或地梁跨中，且其分布范围广并具有一定规律性。

2、地下室抗浮计算理论依据

2.1 浮力的计算方法

地下室抗浮验算的关键是准确计算地下室结构所承受的水浮力。该问题可采用阿基米德定律来计算。该定律简要表述如下：

F浮=ρw V w g （1）

式（1）中，ρw 为水的密度，一般取 10 KN/m?；V w为建筑物浸入地下水部分的体积；g 为重力加速度。在实际抗浮计算中，V w按式（2）计算：

V w=A j h w （2）

式（2）中，h w 为抗浮设计水位高度，A j 为建筑物底板面积。

由浮力计算公式可以看出，确定抗浮设计水头高度是抗浮设计至关重要的一步。

2.2 地下室结构抗浮设计水位的合理取值

地下室抗浮设计水位的确定按照现行国家规范的要求，需由岩土工程勘察单位在地质勘察报告中提供。规范明确规定：

1）当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位； 无长期水位观测资料时按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌及地下水补给条件确定；

2）场地有承压水且与潜水有水力联系时应实测水位并考虑对抗浮设防水位的影响。

3）只考虑施工期间的抗浮设防时水位可按一个水文年的最高水位确定。

勘察资料未提供抗浮设计水位时， 应取建筑物设计基准期内可能产生的最高水位。 当地下水赋存条件复杂变化幅度较大， 区域性补给和排泄条件可能有较大变化或者工程需要时应进行专门论证提供抗浮设防水位的咨询报告。

2.3 地下室抗浮稳定性验算

建筑物基础应满足抗浮稳定性验算如式（3）所示：

（3）

式中：Gk为建筑物自重及压重之和；N w，k为浮力作用值，Kw为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取 1.05。

3、地下室抗浮措施

3.1 无抗浮构件作用下的抗浮措施

3.1.1 压重抗浮

当不满足抗浮稳定性验算时，对于不采用抗浮构件作用的地下结构，可采用增加自重的方式来满足抗浮要求。

1）增加地下室结构自重，如适当增加顶板或底板的厚度。

2）增加结构层数，如增加设备层，非使用空间等。

3）用大容重材料对地下室地面进行回填。

4）在地下室顶板增加覆土厚度。

3.1.2 降低抗浮设计水位

由浮力计算公式可以看出，降低抗浮设计水头高度可减小水浮力。通过结构优化，在确保地下室使用净高的前提下减小地下室的埋置深度可实现降低抗浮设计水位的要求。 具体可采取如下措施：

1）采用平板式筏板基础，较梁板式筏板基础梁底标高略有抬高，水浮力相应减小。

2）顶板采用宽扁梁或无梁楼盖 ，厚顶板不仅增加了结构自重，而且在保证使用净高的情况下，底板标高可相应抬高，有效降低了抗浮设计水位。

3.2 设置抗浮构件作用下的抗浮措施

3.2.1 设置抗拔桩

通过抗拔桩本身自重和与周边土的摩擦力实现与水浮力相抗衡的抗拔力，可均匀布置于筏板下，也可较集中地布置于柱、墙下。

设置抗拔桩时的抗浮计算

（4）

式中：Gk为建筑物自重及压重之和，N w，k为浮力作用值，Kw为抗浮稳定安全系数， 一般情况下可取 1.05，n 为抗拔桩的根数，N k为按荷载效应标准组合计算的基桩拔力。

基桩抗拔力 N k应按照规范第 5.4.5 条同时进行群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时的抗拔承载力验算。

3.2.2 设置抗浮锚杆

1）抗浮锚杆的计算

抗浮锚杆通过在底板与其下坚硬土层或岩土体之间设置锚杆和砂浆组成的锚固体建立抗浮力，因其布置灵活、受力合理、造价低廉等优点而得到广泛应用。

抗浮锚杆可根据规范第 6.8.6 条进行计算：

Rt= ξf u r h r（5）

式中：Rt为锚杆抗拔承载力特征值，ξ 为经验系数，对于永久性锚杆取 0.8，f 为砂浆与岩石间的粘结强度特征值，ur为锚杆周长，hr为锚杆锚固段嵌入岩层中的长度，当长度超过 13 倍锚杆直径时，按 13 倍锚杆直径计算。

2）抗浮锚杆的布置

抗浮锚杆可采用面式、线式或点式等 3 种形式布置，其各自优缺点比较如表 1 所示。

3.2.3 永久性降低地下水水位

通过设置永久性降水井或者其他措施根据设计要求动态抽水防止地下水水位上升也可降低地下水浮力。该方法用于常规方法无法满足抗浮要求的情况，如无锡崇安寺一期工程地下室抗浮设计即采用人为控制地下水水位的方法，具有一定的经济效益。

优点：（1）上部结构通过柱、墙向下传递荷载，锚杆在这些点下布置可充分抵抗浮力作用；（2）因锚杆布置具有局部密度大的特点，故锚杆荷载可相互协调，对个别锚杆承载力不足的情况具有一定的相互补偿性。

缺点：（1）侧壁摩阻力较小地层如软岩或土体等不适用；（2）地下室底板钢筋用量大。

4、地下室整体复位技术简介

地下结构上浮后须采取相应措施使其复位， 目前常用措施有以下几种。

4.1 结构加压

增加结构自重可以快速有效地使已上浮的结构沉回原位， 即可通过在地下室底板或上部结构上放置密度较大的重物，此时应注意校核结构承载力，防止加压过程中引起结构破坏。

4.2 降低地下水水位

采用抽水的方法降低地下水位以减少浮力，从而防止地下室进一步上浮。抽水过程中需加强水位监测，根据出水情况及结构下沉情况及时调整设备的出水量。但是仅通过降低地下水水位的方法不能使结构完全复位，必要时需配合其他措施综合处理。

4.3 释放地下水压力

地下室上浮后地下水一般在底板下形成较大浮托力，通过在底板适当位置布置压力释放孔，有组织地引导地下水排出并及时抽排到场地以外，也可使地下室复位。

5、结语

1）地下室的抗浮设计是一个非常重要的问题，须予以重视。

2）地下室抗浮设计的关键在于选择合理的抗浮设防水位，设计人员在设计过程中应充分结合场地特点和区域工程地质、水文地质以及周边环境选择合理的抗浮设计水位。

3）不满足抗浮要求的建筑物务必采取抗浮措施 ，抗浮措施应结合工程实际在保证工程安全的情况下，尽量做到科学经济、合理可行。

4）若因设计不合理而导致地下结构上浮后，应尽早采取有效措施，使上浮结构复位。并加固处理已变形或损伤的结构构件，使其达到承载能力的要求。

参考文献：

[1]GB 50007-2011 建筑 地 基基础 设计 规范[S].北 京 ：中国建筑工业出版社，2011.

第2篇：抗浮设计范文

关键词：短柱 脆性破坏 剪跨比

1 概述

建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。基础是建筑物的根本，属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着整个建筑物的安危。因此基础设计的重要性可想而知，其中地下室的抗浮设计更是不容忽视。

2 地下室的抗浮设计分为三种情况

2.1 地下室施工完毕后便停止降水，这时即便地上结构层数较多，但因上部结构还没有施工，地下室的自重无法抵抗地下水的浮力。这种情况下应对地下室进行施工阶段的抗浮验算，并采取相关的抗浮措施。

2.2 下水位较高，且地下室埋深较大、地上结构层数较少。这种情况下，结构的自重无法抵抗地下水的浮力，需对整体结构进行抗浮验算。

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进行抗浮设计。

3 地下室的抗浮设计水位选取

一般情况下，抗浮设计水位可采用地质勘察报告会所提供的抗浮设防水位。当地勘中没有提供该参数时，抗浮设计水位可综合考虑如下几种情况：

3.1 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定；

3.2 无长期水文观测资料时，可采用丰水最高稳定水位（不含上层滞水），或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

3.3 当平整场地后的场地标高高于原有地面时，应按照整平后场地的情况来确定水位标高。

3.4 对于台地可按照勘察期间的实测平均水位增加2~4m；对于一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1~3m；雨季勘察时取小值，旱季勘察时取大值。

3.5 施工期间的抗浮设防水位可以按照1~2个水文年度的最高水位确定。

4 地下室抗浮验算

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：

S——地下水对地下室的浮力标准值；

G——结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；

K——抗浮安全系数，可取1.05.

除对地下室进行抗浮验算外，还应对地下室底板进行承载力验算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

当K>1.05时，如果安全系数刚刚超过限值，可以采取增加自重的方法来抗浮要求。

5.2 设置抗拔桩、抗浮锚杆：

这里着重介绍一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。

6 结论

地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。因此，地下室的抗浮应引起足够重视。

参考文献

[1]《全国民用建筑工程设计技术措施—结构（地基与基础）》.北京：中国计划出版社，2010.

[2]《建筑结构荷载规范（2006版）》（GB 50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

第3篇：抗浮设计范文

关键词:抗浮锚杆,设计,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

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

近年来,随着社会经济的飞速发展,地下车库、地下商场等城市地下空间的开发利用较为普遍。在建筑工程中,当由于自重无法平衡地下水的浮力或结构强度不能满足抗浮计算要求时,应采取必要的抗浮措施。抗浮锚杆因其造价低、构造简单、受力明确、施工简便等优点,近年来得到广泛的应用。但多数工程都是应用于岩石层或粘土层这种地质条件单一的地层中,主要还是参照《土层锚杆设计与施工规范》(CECS22:1990)进行设计、施工。

1 工程概况

某城市广场占地16万m2,为地下一层,地上三层框架结构,总建筑面积46万m2,地下室建筑面积达14万m2。拟建场区地形较平坦,地貌类型单一,地层结构简单,为粘土与砂砾层相间的地层,层序清晰。第四系厚度较大。除第①层素填土外,各土层地基承载力特征值自上而下总体呈增高趋势,属中等~低压缩性土;无软弱土层或特殊性土。下覆基岩为中生界白垩系陆相沉积泥质粉砂岩,岩石强风化带厚度较小,属极软岩,岩体的基本质量等级一般为Ⅴ级。勘察中未发现掩埋式冲沟、土洞、暗滨等不良地质作用。地基的稳定性和工程性质良好。

地层分布如下:

第①层素填土层、第⑤层中粗砂层、第⑦1层粉质粘土层此三层土层已开挖,其土层条件略去。第⑦层为粉质粘土,广泛分布于场区。层厚0.80 m~9.00 m,层底标高1.47 m~8.82 m。第⑨层为粗砾砂,广泛分布于场区,层厚0.50m~6.30 m,层顶标高-0.03 m~5.71 m。第⑾层为粘土,广泛分布于场区,层厚5.20 m~14.60 m,层底标高-10.75 m~-3.43 m。第⑿层为粗砾砂,广泛分布于场区,层厚1.40m~5.80 m,层顶标高-11.80 m~-6.78 m。

场区内地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙承压水,含水层主要为第⑨层粗砾砂和第⑿层中砂,第⑦层粉质粘土和第⑾层粘土形成稳定的隔水层。施工期间,场区内地下水稳定水位标高在6.8 m左右,历史最高水位标高约为10.50 m。

2 抗浮锚杆的设计

2.1抗浮方案选择

本工程柱网基本为8 m间距,业主要求需设计抗浮措施的底板板厚仅350 mm,底标高为7.0 m。基本位于第⑨层粗砾砂层上200 mm~400 mm处。如采用配重法,不但会大量增加混凝土方量,且需要开挖至富含水的第⑨层粗砾砂层,施工前还要增加必要的止水措施。若采用锚柱法,需在底板中加暗梁以增加刚度,也会遇到需增加止水措施的问题。

故本工程抗浮宜采取小吨位锚杆,在底板上小间距均匀布置,局部地方适当增减。此方案既可降低底板的加筋费用,又可减少因个别锚杆失效而造成的局部破坏。由于不增加挖方,基本不会挖至粗砾砂层,可不增加止水措施,经济效益十分明显。

2.2初步设计方案

综合比较土层与砂砾层相关参数,设计锚杆间距为2 m×2 m,单根锚杆抗拔承载力设计值Nt=100 kN,设计长度为9 m,其中自由段长为1.0 m,锚固段长度为8.0 m,锚固在第⑦层粉质粘土层,第⑨层粗砾砂层和第⑾层粘土层。锚杆锚孔直径D=130 mm,锚筋1Φ25。锚杆钢筋采用HRB335钢筋。注浆材料采用水灰比为0.40~0.45的纯水泥浆,水泥采用普通硅酸盐32.5级水泥。为控制锚杆变形,采用二次高压劈裂注浆工艺,注浆压力不小于2.5MPa。

2.3试验锚杆

现场于2010年1月25日根据设计参数施工了3根试验锚杆,并于2010年3月2日委托本市勘察测绘研究院检测中心对3根试验锚杆进行了抗拔试验,以提供土层抗浮锚杆抗拔承载力特征值。锚杆及检测点平面位置如图1。其中,A号试验锚杆的Q~S曲线如图2。试验锚杆成果如表1。

图1锚杆及检测点平面位置示意图

图2试验锚杆A的Q~S曲线图

表1锚杆抗拔试验成果表

试验成果表明:试验锚杆在上拔力240 kN时,经验算已达到钢筋屈服值。锚杆的极限承载力为210 kN,承载力特征值为105 kN。锚杆极限承载力荷载时对应上拔变形量是0.715 mm~1.538 mm;抗拔承载力特征值荷载时,对应上拔变形量是0.365mm~0.465 mm。锚杆上拔荷载210 kN时的弹性位移均小于1/2锚杆长度的理论弹性值。

试验结论为:锚杆的抗拔极限承载力可按210kN使用;抗拔承载力特征值可按100 kN使用。根据试验锚杆的试验结果的结论,本工程抗浮锚杆的设计要求可满足抗浮要求,现场可按设计要求进行抗浮锚杆的全面施工。

3 抗浮锚杆的施工

3.1施工工艺安排

对于锚杆施工来说,本工程地质条件较为复杂,粘土与粗砾砂相间分布且地下水较为丰富,造成施工中钻孔工艺和防止塌孔成为难题。按通常方式,需采用钢套筒防止塌孔,在不同地层换用不同钻机,这两项措施都将严重影响施工进度,增加工程造价。

综合比较后,本工程成孔采用GXY-1型钻机成孔,此型号地质钻机带有小型组合牙轮可钻破砂、卵石地层,利用组合的正反循环系统,将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底。护壁则采用水泥浆跟进钻机成孔护壁,根据不同地层及地下水位的情况,采用相适应的水泥浆,能较好地保证成孔孔壁稳定。

由于底板开挖面与地下水位及富含水的粗砾砂层仅200 mm~400 mm的空间,为防止对地基土的扰动,锚杆施工安排在底板垫层施工之后。在底板区域外另设集水井,收集和排放锚杆施工的泥浆。

3.2施工工艺

抗浮锚杆施工工艺流程如图3。

图3抗浮锚杆施工工艺流程图

3.3钻孔

(1)安装锚孔钻机、调平、调立、稳固;导杆或立轴与钻杆倾角一致,并在同一轴线上。

(2)锚杆水平方向孔距误差不应大于50 mm,垂直方向孔距误差不应大于100 mm;锚杆孔深不应小于设计长度,也不宜大于设计长度的1%。

(3)粘土地层选用导式三翼钻头正循环清水钻进,砾砂地层选用组合牙轮钻头;在钻进过程中及时采用水泥浆进行护壁。

(4)锚孔钻进经常检查钻头尺寸,保证钻孔孔径。

3.4洗孔

(1)成孔后,将联接空压机的洗井管置入孔内,由上往下,再由下往上反复冲洗,同时不断补充水泥浆,使比重不大于1.05,沉渣不大于30 cm。

(2)做好孔口维护,防止泥浆流入孔内。

3.5锚杆组装与安放

(1)锚杆放入钻孔之前,应检查锚杆质量,确保锚杆组装满足设计要求。

(2)安放锚杆时,应防止杆体扭压、弯曲,注浆管宜随锚杆一同放入钻孔,注浆管头部距孔底宜为50mm~100 mm。在锚杆锚固段上用Φ6.5盘条焊上导向支架,以保证锚杆居中,使锚杆在各个方向均有足够的保护层。

(3)锚杆插入孔内深度不应小于锚杆长度的95%,锚杆安放后不得随意敲击,不得悬挂重物。

3.6注浆

注浆是锚杆施工中一道重要工序,直接决定施工质量。

(1)浆液配制:水灰比:0.4~0.5,水泥:P.O.32.5。

(2)水泥浆搅拌均匀,具有可靠性,低沁浆性。

(3)注浆前先泵送清水至孔口返水以疏通管路,再采用常压泵送方法注浆,注浆前不得拔出注浆管,以保证锚杆底端注浆充实。

(4)注浆采用孔底注浆方式,分两次进行,第一次以1 MPa的注浆压力注浆,材料为水灰比0.4~0.5∶1的纯水泥浆,水泥应选用P.O.32.5水泥,注浆自孔底向孔口溢出纯水泥浆为止。

(5)第二次为高压注浆,注浆压力不小于3MPa,材料为水灰比0.5∶1的纯水泥浆,在第一次注浆完成后2小时内进行,直至孔内浆液饱满为止。注浆体设计强度不低于20MPa。

(6)注浆管:注浆管采用壁厚为3.5 mm的1寸硬白塑料管,以使其在注浆压力达到3 MPa时也不至于发生爆管现象。

(7)注意事项:施工中注浆液应搅拌均匀,随搅随用,浆液应在初凝前用完,并采取防护措施,严防石块、杂物坠入浆液中。注浆管随锚杆一同下入钻孔,注浆管头部距孔底50 mm~100 mm,角度与杆体保持一致,垂直于地面。

3.7补浆

待孔内素浆初凝后,开动注浆泵先用清水冲洗孔内泥浆,再用上述方法注浆,直至孔内浆液饱满。

3.8试块制作

除见证取样外,每天或每20根锚杆做3组试块,规格70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm,取28 d抗压强度值;基本试验则取同等养护条件下试块强度。

4 工程效果

本工程的抗浮锚杆施工自2010年3月5日~2010年4月1日,现场于2010年3月26日~2010年4月13日委托本市勘察测绘研究院检测中心对抗浮锚杆进行检测,以评价土层锚杆抗拔承载力,共检测锚杆26根,现场检测的锚杆由甲方、监理随机抽选。

抗拔试验成果表明:所检测的26根锚杆,最大上拔力为140 kN时,对应变形量是1.205 mm~5.125 mm;在设计承载力特征值90 kN时,对应上拔变形量是0.482 mm~2.728 mm。典型抗拔试验曲线如图4。

检测结论:通过对检测26根锚杆抗拔试验资料综合分析,本工程土层抗浮锚杆承载力满足设计承载力特征值Nt=90 kN的使用要求。

图4C-134号锚杆抗拔试验Q~S曲线图

5 结束语

(1)采用小间距抗浮锚杆,可以经济地解决工程抗浮问题。但在锚杆设计时,要综合考虑锚杆与底板的共同作用。当底板较薄时,需兼顾底板的抗裂要求,控制锚杆的位移。

(2)由于不必换机也不必增加套管护壁,采用GXY-1型钻机综合利用导式三翼钻头和组合牙轮钻头成孔,并结合不同配比水泥浆护壁的施工工艺,在本工程复杂地质条件下是切实可行且十分经济的方式。

(3)锚杆施工安排在垫层完工后进行,虽会增加泥浆处理的难度,但对于锚杆的施工质量和地基土体的保护都相当有利。

参考文献:

[1] CECS 22:2005,岩土锚杆(索)技术规程[S]

[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]

第4篇：抗浮设计范文

[关键词]地下空间；抗浮设计；水浮力；抗浮锚杆；

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0224-01

引言

随着城市化进程的开展，地下空间开发越来越受到重视，且规模也越来越大。高层建筑的多层地下室、地下铁道及隧道、地下停车场、地下商场、地下仓库和地下市政设施都面临着抗浮设计的难题。目前采用的抗浮措施主要有加重法、降截排水法、抗浮锚杆和抗浮桩等[1]，各种方法及联合方法均有很多成功案例。抗浮设计的关键是准确地确定浮托力，这也是近年来专家学者研究和讨论的热点，主要表现在抗浮设防水位的确定和粘土浮力计算折减问题。地下结构受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。因此，工程的抗浮设计是否正确合理，直接关系到工程的安全可靠和工程造价，应引起设计者的高度重视。

1.存在的问题

地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深>7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：

（1）没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识，导致在建设地下工程时没有做抗浮验算；

（2）没有做好施工现场的地下水勘察工作，导致抗浮设计中地下水水位的取值不当，没有考虑到极端天气下出现的最高水位；

（3）设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素，导致抗浮措施不当；

（4）施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视。

2.地下工程抗浮措施的选择

下水浮力的作用机理，可以采取配重法来平衡水浮力，这种方法简单有效，主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力；工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题，其原理和配重法一样，只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的。

对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。

采用抗浮桩进行抗浮设计，主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的，抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系，因为制造抗浮桩的造价高，所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方。

抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体，保证锚固体和岩土层的结合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点，广泛的用于地下空间抗浮施工。在实际施工中，施工人员要根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施。

3.地下工程的抗浮设计

3.1设计流程

对于地下工程抗浮设计总原则，应该满足下式要求：

（1）

式中：W――地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；

F――地下水浮力。

当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式要求时，应进行地下建筑抗浮设计。

在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时，地下建筑的抗浮设计按以下原则进行：

（1）当结构重量大于地下水的浮力且满足（1）式时，不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用，但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位。

（2）当结构重量小于地下水浮力时，地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力。

（3）上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用，保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度，并满足构件的上拱抗裂要求。

3.2水浮力计算

一般情况下，水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位，根据阿基米德定律依照公式：

（2）

其中，为水浮力；为地下建筑重力；为覆土重力；为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积；为桩柱重力；为承台重力；为±0.000以上主体垂直荷载。

若计算结果v>0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。

3.3抗浮设计

当计算所得的浮力 时，应采取抗浮措施，在选择抗浮措施时，要做到经济合理，首先要分析工程地质和水文地质条件，并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况。

（1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土。

（2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。

地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分。设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析，正确计算水浮力与抗浮力，处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系，选择合理的抗浮措施，既保证地下工程的安全，又节省投资。

第5篇：抗浮设计范文

随着国民经济的发展，城市建设的也得到迅速的发展。而城市土地资源的日益紧缺，建筑及城市交通逐步向地下发展。大商业建筑、高层及超高层建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计有一定的特殊要求。

二、地下室抗浮水位的合理选取

设防水位的确定对建筑物的安全和业主的投资有较大的影响。较多文献已指出岩土地基中的地下水浮力的确定，不能简单按静水压力公式计算，即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。从《铁路桥涵设计规范》和《岩土工程手册》的规定中可以看出建筑物基础位于不同持力层时，浮力计算有差别。当位于粉土、粘土、砂土、 碎石土和节理裂缝发育的岩石地基时 ，由于地层的透水性好，水浮力不应折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，甚至工程底板与岩石密贴时，可考虑水浮力的折减，甚至不考虑水浮力的作用。当建筑物位于黏土地基时，其浮力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。

根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，确定地下室抗浮设防水位时，应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近3～5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。

由此，如何合理确定抗浮水位的取值，应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位 ，并结合当地的工程经验综合考虑 ，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。

在建筑允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。

三、地下室抗浮方案

目前针对地下室抗浮问题主要有增加自重法和设置抗拔桩这两种方案。

1、增加自重法方案

增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量（即恒载），使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。这种方法的优点是：施工及设计较简单；缺点是:当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，故费用增加较多。还可能影响对地下结构物室内使用净高。

1）顶部压载措施

顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量（即恒载）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大 ，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近 ，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。

另外，当采用此法作抗浮措施时，施工时应避开雨季；因为刚封顶后地下室，还来不及做其他项目时，雨季使地下室处于其最不安全的时期。

2）底板加载措施

基板加载措施是将地下结构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时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施 ，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。

3）侧墙加载措施

侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。

2、设置抗浮桩

目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不设缝的大底盘地下室在主体结构和裙房之间产生更大的不均匀沉降差，这正是我们在设计中想极力避免的；同时设置抗拔桩后，计算基础底板内力及配筋时应考虑地下水压力，这样也会增加基础底板的荷载。因此，针对抗拔桩的使用时，应该结合工程的实际情况及当地的工程经验。

另外，在抗拔桩桩体结构设计中，抗拔桩主要依靠桩体的侧摩阻提供抗拔力，其受力机理基本类似于锚杆，但由于土体中应力垂分布使土体处于受拉状态。因此，其侧摩阻大小不能简单的依据承载桩的侧摩阻来计算其承载力，必须进行修正，修正系数可参考桩基规范；因此，设计时对抗拨桩的设计承载力取值不应过高，特别是预制管桩，光滑的圆断面桩在饱和土浸水条件下其抗拨能力是很低的，一旦被向上抽拨，扰动后桩的抗拨力将完全丧失。

抗拔桩桩体的配筋依据抗拔桩承载力极限标准值进行抗拉配筋，依据桩体应力分布原理，可采用不均一配筋法，即抗拔桩下段由于其拉力相对较小，可适当降低配筋量，底端依据混凝土抗拉强度的大小，减小钢筋笼长度，从而降低工程造价。

四、其他应该注意的问题

地下室斜坡道设计时，应进行抗浮验算，斜坡道与主体分缝处做作处理。

高层建筑地下室还应考虑整体抗浮与局部抗浮，因为高层建筑地下室不是一个刚体，它会产生整体或局部的变形和破坏，水对地下室的浮力主要以水压力的形式作用在地下室底板上。抗浮设计首先应验算结构的整体抗浮安全度，若满足则再验算局部抗浮安全度，要按逐个柱的受荷面积来进行，并主要针对那些上部结构层数少，结构自重小的部位，特别是地下室超出高层塔楼范围较多的部位以及高层塔楼围合的内天井部位。

五、结语

在合理的选择抗浮水位之后，在选择抗浮方案时，可按其经济合理、技术先进、安全可靠和方便施工为原则。还应根据工程特点、地质情况、场地条件、环境和当地当时的实际情况等因素，综合考虑，因地制宜，选择一个最佳有效的抗浮方案。

参考文献

[1]《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994 :128-131.

[2]TBJ 2-85，铁路桥涵设计规范[ S].

第6篇：抗浮设计范文

【关键词】高层建筑；地下室；抗浮设计

一、什么是抗浮设计

地下室的抗浮设计就是结合了地下水位与建筑物所承受的水浮力以及结构本身自重以及压重来进行综合考虑设计的一种方案。地下室的抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计。

因为高层建筑本身要求一定的埋置深度，而且随着人们生活水平的提高以及土地价格的飞涨，需要建造更多的地下车库及人们防空地下室，来解决了现在停车的问题和人防问题。人们对地下空间的开发越来越重视，要求也越来越高，在设计过程中要考虑的问题也多了。要确保在修建地下室和以后使用地下室时不因抗浮设计不满足而导致结构上浮或开裂。

在地下开挖大面积的空间本身就是一件难度系数较大的事，尤其是还要考虑到大面积范围与地下水浮力的平衡问题，在高层建筑中有很多的建筑设计采用的是整体裙房或者是纯地下结构的设计，在地下室的埋深越来越深。在地下室中水的浮力会对地下室的结构产生很大的影响，所以在地下室结构设计时应对地下室的水浮力进行计算。对计算结果与建筑设计的方案相结合就会设计出一套适合此建筑群的地下室设计。

二、地下室抗浮设计所面对的问题

对于目前地下室所面对的问题就是地下室的水浮力问题了，地下水浮力对地下室的抗浮能力有着很强大的反作用，若是地下水浮力大于了地下室的抗浮能力，那么就会出现地下室上浮的情况。所以对于地下室来说，准确的计算出地下室的抗浮力对地下室的工程有着很大帮助。

以前我国的抗浮设计的主要设计方案就是压重法，但是随着时间的变迁越来越多的企业对抗浮的问题采用了其他比较有用的办法，比如说抗拔桩的采用。但是在实际运用中也慢慢的发现抗拔桩的一些缺点，抗拔桩的裂缝控制和耐久性设计逐渐的表现出一些缺点，还有抗拔桩在与基础的变形协调等问题中也没有得到相应的重视，所以抗拔桩在运用也是有很多的问题的。在设计中逐渐的出现了另一种抗浮设计-----抗浮锚杆。在抗浮锚杆的运用中就会发现抗浮锚杆有较好的受力能力，但是在对抗浮锚杆的可靠性和对其构造的要求都没有一个比较清晰、明确的要求与认识，在对抗浮锚杆的推广上具有很高的难度，所以在市场上对抗浮锚杆的销售也是不多的。

在结合了抗浮桩和抗浮锚杆这两个设计的优点、缺点来看，抗浮设计所面对的问题主要是以下几个方面：

（1）地下水浮力的计算

在地下室的设计当中主要对是要对地下水浮力的计算要详细而明确，但是由于我国现在对地下水浮力计算方面的严重匮乏，所以在计算方面的人才也是严重的欠缺。在对地下水浮力的计算当中也有一部分的原因是因为对现有的地下水浮力的规范的不明确，这些问题综合到一起之后就会发现抗浮计算给抗浮设计带来的困难。

（2）还有就是对地下水的水位的调查与预测

在对地下水浮力的计算的时候也是要先对地下水水位的调查，地下水位的准确度是为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计算出在这个水位的浮力，甚至可以更好的预测出地下水的出水量。但是由于地质勘察上的一些匮乏，在对地下水位的调查与预测的时候出出现调查结果不精准，预测的结果有偏差等情况。

三、地下水水位的确定方法

由于对地下水调查和预算时得出的不精确结果，在对地下室抗浮设计时就会出现很大的问题。在地下水分布、补给、排放等诸多因素的影响下地下室的抗浮设计就面临许多的问题。

为了能够更好的解决这些问题我们在对其进行调查与预测的时候就需要进行一下等工作：

（1）地下水位的调查一般都是进行的现场勘查，在通过现场勘查的时候要对水文地质进行仔细的勘察，在分析出实测含水层的分布规律的结果后，要更详细的分析出这块地所赋存的条件。在对勘察的结果与赋存条件中要很好的结合土地的地址特点以及地貌、地形，在设计抗浮设计的时候才可以更好的判断出抗浮设计的重点方位。

（2）在对这一片土地进行勘查的时候可以同时对周边的区域进行水文地质条件的勘察，在了解了这片土地的地址构造以及地下水的通连情况与补给规律时，就会更好的得出地下水与区域性水文地质条件的关系。在了解了这片土地的水文条件中要分析出地下水的通连情况，因为水具有流动性，在地质相同的地下可以随意的流动，就给勘测人员带来了一定的困难，但是若是很好的分析出来水文条件就会很好的限制了流动水资源所带来的问题。

（3）对地下水的变化要有很好的掌握，在面对各个层次的水的变化趋势以及相关的条件，尤其是要主意水在不同季节的变化情况，还要对最近几年历史水位的最高水位的调查与分析。水是变化多段的，在每一个地质层次的不同方面就会有不同的水流趋势，它所变化的条件也是不同的，尤其是水在不同的季节具有不同的情况，面对这些问题要主意水的变化情况以及变化的区域，尽量在水发生变化之前就采取措施，避免不必要的情况发生。在对这片土地的历史水位的调查中可以得预测出水位的大概水流量以及可能发生的情况等。

（4）在对今后流域的变化的了解以及预测。随着天气的变化以及人为对大自然的破坏，环境也是越来越叵测了，现在许多的地质情况也是在不断的方式变化。为了能够更精确的预测出地下水位的情况首先就要很好的了解流域的变化。在面对预测流域的时候适当的对流域做出变化的推测，是为了防止在以后的发展中环境的变化会对水流量以及水流方向产生变化，最后造成大面积的水位上涨，对地下水浮力的一个变化使得地下室抗浮的设计出现损耗。

（5）准确的取得精确的地质资料，仔细的分析数据，认真的制定出一套适合的抗浮设计方案。尤其是在一些地区较为复杂的地方，对取得资料是相当的困难，但是呀想很好的完成对地下水位的调查与预测就要有准确的自立于数据，在我国专业地质人员的缺乏的状态下就更要努力的完成对地质勘测的任务。在对数据的分析结果中显示出来的成果在一定的意义上是对高层建筑群修建的一大重要事项，在对地下室抗浮设计是非常重要的环节。

四、高层建筑地下室抗浮设计注意事项

高层建筑地下室抗浮设计包括整体抗浮设计和局部抗浮设计，工程师在设计时应根据工程的具体实际特点，选择合理的计算条件，充分考虑地下水对建筑的影响，应注意：

1.整体抗浮设计需用抗浮水位，局部抗浮即防水底板的配筋计算需采用设计水位。

2.整体抗浮设计需用荷载效应的标准组合，即采用荷载标准值，抗浮荷载不考虑活荷载，荷载分项系数取1.0，局部抗浮即防水底板的配筋设计需用荷载效应的基本组合，水浮力按活荷载考虑，荷载分项系数取1.4。

3.抗拔桩布置在柱下，枯水期地下水位较低，作为框架柱的基础，此时桩身受压，丰水期地下水位较高，作为抵抗水浮力的抗拔桩，此时桩身受拉。

4.抗拔锚杆一般和柱下基础结合设计，仅仅起到抵抗水浮力的作用，一般布置柱下独立基础底部及防水底板上，可以减少防水底板的配筋。

5.设计图上还要注明施工到第几层方可停止降水，这个计算与整体抗浮计算一施工的结构自重大于水浮力时才可停止降水。

第7篇：抗浮设计范文

关键词:抗浮设计；抗浮验算；锚杆布置；锚杆设计；布置方式

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着城市建设用地相对紧张，建筑物朝着高、大、深、重的方向发展，为了满足需要，地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室建设不断增多，基础抗浮问题也日益突出。因为浮力的存在，会对地下结构及上部结构产生破坏，地下室整体不均匀浮起，导致梁柱节点处开裂和底板破坏以及建筑物的倾斜等，如不进行抗浮措施，将给地下室结构留下安全隐患。常用的抗浮措施有锚杆抗浮、桩基抗浮和加大自重抗浮等方法。下面，结合某地下室设计项目，详细介绍地下室底板抗浮和锚杆的设计。

1 工程概况

某工程地下室部分为2层，主要功能为地下车库和设备用房，地下室平面尺寸约为140m×89m，标准柱跨为7.8m×7.8m，建筑面积约18538m2。地下层1层高3.8m，地下层2层高3.7m，如图1所示。地下层1顶板的塔楼以外部分有厚约0.9m的覆土，基础形式为柱下独立基础加防水板。

图1 地下室剖面图

2 场地工程地质及水文地质情况

2.1 工程地质条件

场地土层主要由第四系杂填土层、第四系全新统冲洪积层、白垩系上统灌口组泥岩组成，各地层的分布从上至下依次为人工填土、粉质黏土层、细砂、卵石(稍密卵石、中密卵石、密实卵石)、泥岩(强风化泥岩、中等风化泥岩)。

2.2 水文地质条件

场地内地下水主要由以孔隙水形式赋存于人工填土中的上层滞水和以孔隙水形式赋存于砂卵石层中的潜水及赋存于泥岩中的基岩裂隙水组成，场地水文地质条件简单。

2.3 地下室抗浮评价

工程地下室埋深低于地下水位，设计时应进行地下室抗浮稳定验算，地质勘察报告建议地下水抗浮设防水位取494.50m(±0.00标高为498.70m)，纯地下室如需采取抗浮措施，建议采用抗浮锚杆。同时应进行专项的岩土工程抗浮设计。

3 抗浮设计

3.1 抗浮验算

抗浮验算依据广东标准第5.2.1条规定进行。基本设计资料如下:地下层1顶板板厚0.16m，梁柱折算成板厚约为0.11m；地下层2楼板板厚0.11m，梁柱折算成板厚约为0.08m；地下室底板板厚暂取0.35m；顶板覆土0.9m(由于覆土高度各处不一，抗浮设计时予以折减，按0.75m考虑)。算得W=33kN/m2＜F=48.5kN/m2。因此本地下室需进行抗浮设计，根据地勘建议和造价综合评估，采用抗浮锚杆。

3.2 锚杆布置

结合结构整体和局部抗浮，锚杆布置方式主要有以下3种:

(1)方式一:集中点状布置(所有锚杆布置在柱下独立基础范围内)，总承载力特征值为F=1100kN。假定柱下布置4根锚杆，则单根锚杆承载力特征值为Nak=1100/4=275kN。此布置方式优点是可以充分利用上部结构传来的竖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；缺点是所布置锚杆不能充分抵抗水浮力对底板产生的弯矩，地下室底板配筋较大。

(2)方式二:面状均匀布置(在地下室底板下均匀布置)，所需单根承载力特征值为(锚杆间距2.6m)Nak=285kN。此布置方式优点是锚杆布置均匀，地下室底板配筋较小；缺点是不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力，锚杆布置相对分散，不利于地下室底板下的外防水施工。

(3)方式三:签于以上两种方式均有各自的优缺点，如果有一种布置方式既能利用上部结构传来的竖向力，又能利用锚杆的布置减少防水底板的弯矩，即为一种较为经济合理的方式。根据锚杆布置在跨中更能有效提供抵抗弯矩的原则。这种布置方式的优点在于锚杆和柱能共同抵抗浮力作用，在锚杆能保证稳定的情况下Nak≥275kN，即能满足抗浮要求。以柱为支座，以锚杆作为抵抗力的简化受力模型如图2所示，在水浮力作用下基础底板会产生一个向上的变形，如果在锚杆布置处变形较大，则此抗浮锚杆失去作用，若变形很小，则能发挥抗浮作用，所以可根据锚杆处底板的变形来考察锚杆是否稳定。可以按图3所示受力模型建立一个双向5跨连续的无梁楼盖，计算得此防水底板变形图，见图3。

图2 受力模型图

图3 防水底板变形图/mm

根据图4并结合锚杆验收试验q-s曲线(图4)可以看出:中间跨锚杆处最大变形为2mm，锚杆实际受力为268kN，略小于所输入荷载275kN，说明锚杆能保证稳定。端跨锚杆处变形为3.529mm时，锚杆实际受力为376kN，稍大于锚杆承载力设计值1.3Nak=357.5kN。此时，如果以锚杆实际受力376kN作为设计值，得出锚杆承载力特征值376/1.3=289kN。依此值进行设计应该是安全的。通过以上分析可知，按照布置方式三设计是安全的。

图4 锚杆验收试验q-s曲线

4 经济性分析

采用SAFE8.0.1软件根据图3受力模型进行计算。

4.1 按照锚杆布置方式一计算

取防水板厚450mm，独立基础厚950mm，配筋可取双层双向，不足的地方采用附加配筋。

4.2 按照锚杆布置方式二计算

由以上分析可知板内力很小，为方便锚杆锚固，可取防水板厚400mm，独立基础厚由柱底内力计算取为700mm。配筋取双层双向。

4.3 按照锚杆布置方式三计算

取防水板厚400mm，独立基础厚950mm，配筋可取14@150双层双向，不足的地方采用附加配筋。

由以上结果并结合混凝土、钢筋、锚杆的造价可得3种布置方式的经济指标比较见表1。由表1可以看出，布置方式三综合造价最低，采用此布置方式最经济。

表1 3种布置方式的经济指标比较

注:单价混凝土为350元/m3；钢筋为6元/kg；锚杆为220元/m。

5 锚杆设计

5.1 锚杆锚固体与地层锚固长度计算

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)(简称边坡规范)第7.2.3条:

式中:Nak为锚杆承载力特征值；ζ1为锚固体与地层粘结工作条件系数，永久锚杆取1.0；D为锚固体直径；frb为地层与锚固体粘结强度特征值，根据地勘报告确定(地勘报告结果:稍密卵石取60～80，中密卵石取80～100，密实卵石取110～130)；Lai为各土层锚固段长度。

5.2 锚杆钢筋截面面积计算

根据边坡规范第7.2.2条:

选用，AS=1846mm2＞1821mm2。

式中:AS为锚杆钢筋截面面积；γ0为工程重要性系数，取1.0；ζ2为锚筋抗拉工作条件系数，永久性锚杆取0.69；Na为锚杆轴向拉力设计值，Na=γQNak，γQ=1.30；fy为锚筋抗拉强度设计值。需特别注意《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)规定:在钢筋混凝土结构中，轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm2时，应按300N/mm2取用。

5.3 锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度计算根据边坡规范第7.2.4条:

式中:la为锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度；ξ3为钢筋与砂浆粘结强度工作系数，本工程为永久性锚杆取0.60；n，d分别为钢筋根数和钢筋直径；fb为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，本工程采用M30纯水泥浆。

5.4 节点详图

抗浮锚杆做法如图5所示，为防止锚头锈蚀，在抗浮锚杆与底板交接处涂环氧树脂，来保证抗浮锚杆的耐久性。

图5 节点详图

6 结语

总而言之，地下室的抗浮是建筑工程设计过程非常重要的一部分，是影响结构的正常使用与安全的关键因素。本文详细地介绍了地下室通过布置锚杆来抗浮的设计方法，通过比较不同锚杆布置方式的综合造价，提出一种较为合理、经济的布置方式，并充分论述了其可行性，对今后地下室底板抗浮设计工作有一定指导价值。

参考文献

第8篇：抗浮设计范文

1、抗浮问题的产生

向地下要空间，发展地下建筑，建筑物的抗浮设计便是一个重要的设计内容。而要进行建筑物的抗浮设计，首先要确定建筑物所在区域地下水设计抗浮水头高度。例如江浙沿海一带的城市，地处我国南方，常年雨水较多，不仅地下水位高，而且地下水位的变化幅度较大，季节性降水，如台风季节的降水可能使地下水位的高度上升到地表，甚至出现洪涝灾害，如台州市建设工程设计审查中心提供的台州椒江市区当地的抗浮洪水位为黄海高程3.774m，而其地面道路就在这个高程附近。

在沿海一带的民用建筑工程岩土工程地勘察质报告中，一般提供勘察期间的测量得到的水位高度，由于受季节性降水的影响，在雨水季节地下水位就高，而枯水季节地下水位就明显较低，因此缺乏代表性，不能作为抗浮设计的依据。实际上地下室和地下结构的上浮往往是短时间内暴雨导致地下水位突然升高所引起的。某些沿海地区的地方性规范对地下室和地下结构的抗浮设计水位应该取“建筑物设计使用年限内（包括施工期）可能产生的最高水位[5]”。一般认为，对排水通畅的场地，长期监测得到的地下水最高水位作为抗浮设计水位是合理的。实际上，在建筑工程岩土工程地勘察质报告中所提供的设计水位往往是位于地表以下0.5米附近，由于上述种种原因，在一些实际工程中，地质报告往往无具体的抗浮水位资料提供，在工程设计中，一般取室外道路面为建筑物的抗浮设计水位高度。

上述确定抗浮设计水位后，建筑物所承受的水浮力计算方法，学者们提出了一些符合本地区地质情况的水浮力计算方法，其基本原理是根据阿基米德定律：浮力等于它的排开水体积的重量，常见的地下室处于潜水层，下层为隔水层，其浮力计算为 ，其他情况，如1）地下室穿过上部潜水层，底板位于隔水层；2）地下室位于上部隔水层，且未穿越，隔水层下部为承压水层；3）地下室穿越隔水层，底板位于承压水层；4）地下室穿过上部潜水层，底板位于隔水层，隔水层下部为承压水层；5）地下室穿过上部潜水层和隔水层，底板位于承压水层。其水浮力计算公式可见张欣海[6]水浮力分类计算方法。

2、抗浮措施的介绍

我们常见的地下空间一般是地下停车库，其自重及其上部的覆土重往往要小于最高洪水位产生的水浮力，如果不采取措施的话，地下停车库很有可能会上浮，因此设计者一般会采取一定的抗浮措施。

实际工程中可采用抗浮方法很多，大体上可分为两大类，疏导消除型和抵抗型。

2.1 疏导消除型

疏导消除型是一种比较直接的方法，通过排水、降水、截水使地下水位保持在一定的标高之下，减小地下水对地下室或地下结构的浮力。降水的主要措施是在底板附加标高处设置盲沟，或在底板下设置滤水层和排水管道，让地下水汇集到排水井中再用抽机水抽走；截水法主要是将深层水泥搅拌桩或高压旋喷桩或地下连续墙作为止水帷幕，使其进入隔水层一定深度，将建筑物周边的地下水与外界水源隔开。

目前，疏导消除型的措施应用较少，通过疏导排水措施可以降低地下水位，减小地下水对地下室底板的浮力作用，理论上可以控制抗浮水位，地下水由于外界季节性雨水补充而突然升高的情况下，可以通过临时突击抽取地下水，降低地下水位将其控制在设计的高度，该方法不但简单易行，而且经济高效；但是如果地下水位一直处于高位，需要长时间抽取地下水来降低地下水位，不但不经济，而且还会引起其周边建筑物因地下水的下降而发生地面下沉，造成工程隐患。因此疏导消除型的措施应当巧用、慎用。

2.2 抵抗型

抵抗型这种方法工程用的比较多，如采用抗拔桩，抗拔锚杆，增加结构配重等。

增加结构配重法适用于各类工程条件，配重的部位可以在建筑物顶板上，可以在建筑物底板上，也可以在建筑物边墙上。这种方法的优点是施工和设计都很方便快捷，缺点是，当建筑需要抵抗浮力的配重较大时，由于需要增加大量的混凝土或是其他配重材料，费用增加较多，例如在建筑物顶板上增加配重，不但要增加配重所需的混凝土或其他配重材料，显然还要增加大量的钢筋来抵抗顶板增加的配重外荷载；如果在建筑底板上增加配重，由于地下室的净高要求，回填层增加了工程埋深而使浮力增大，外加配重增加的抗力实际效果已经打了一半的折扣，此法效果也并非十分理想。如果在边墙上增加配重，显然其配重分布不会很均匀，单单采用这种方法来抵抗建筑物所受浮力，这种措施并不妥当。还有一种抗浮方法是延伸底板法，可以认为是另外一种增加配重法，具体做法是将地下室底板伸出侧墙外而形成翼板，有翼板承托覆土来抵抗上浮力。此法一般适用于不受场地限制的规模较小且狭长形地下建筑物的抗浮。但是，由于要外伸底板而成翼板，基坑开挖的范围也因此而加大加宽，土方和使用土地面积也要加大，在实际工程中，对于规模较大，抗浮荷载也大的工程，一般很少采用此法作为抗浮措施。

在抵抗型抗浮措施中工程应用比较普遍的应该是采用抗拔桩抗浮，不管是其经济性上考虑还是从技术上考虑，都是比较理想的抗浮方法。单从经济上来说，一般采用的抗拔桩往往是既要起到抗压的作用又要起到抗拔的作用，相对于抗压桩来说，无非是在抗压桩的基础上增加一定量的钢筋用于抗拔，增加的造价比较有限；单从技术上来说，抗拔桩的施工与抗压桩没有太多区别，只是在桩身构造上略有不同而已，且经过这么多年的工程实践也证明采用抗拔桩抗浮是比较可靠的抗浮措施之一。

但是，对于一些比较特殊的工程，采用普通抗拔桩进行抗拔，可能不一定起到很好的效果，比如对于一些小型的加固工程，采用抗拔锚杆抗浮可能会更经济合理些，再比如对于浮力较大的工程，采用单根普通的抗压抗浮桩，如普通钻孔灌注桩等，可能满足抗压的需要，但是不能满足抗浮的需要，那么，如果同时再采用锚杆抗拔桩对结构物抗浮，可能在经济上会更加合理。

前人对抗拔桩做了非常多的卓有成效的研究，提出了相当多的理论研究成果，例如锚杆抗拔桩、普通抗拔桩和锚杆抗拔桩联合抗拔等，对于一些比较比较特殊的工程，采用普通抗拔桩和锚杆抗拔桩联合抗拔设计理念对于优化结构设计以及节约工程造价来说更有意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.JGJ94- 2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建设工业出版社

[2]中华人民共和国国家标准.JGJ 106 建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建设工业出版社

[3]中冶集团建筑研究总院.CECS22： 2005 岩土锚杆（索）技术规程[S].北京：中国计划出版社

[4]中国建筑标准设计研究院.2009年版.全国民用建筑工程设计技术措施.结构/地基/基础. 北京：中国计划出版社，2010.12

第9篇：抗浮设计范文

【关键词】浅层地下工程；抗浮；单桩；抗拔

一、引言

随着我国城市建设的持续和高速地发展，城市土地日益成为紧缺与昂贵的资源。不断向天上和向地下延伸建筑空间以节约用地是建设行业发展的必然需求，在高楼大厦如雨后春笋般涌现耸立的同时，地下空间开发也方兴未艾，特别是浅层地下工程因其独具的使用便利、环保节能等优势而被经济较发达地区广泛接受与大量建设，已基本形成有地面工程建设必有地下工程建设且其所占比例越来越大的局面和趋势。经过了这个不太长的地下空间快速开发的阶段后，业内人士们仍然认为，与地面建筑设计相比，地下工程设计的合理性仍具有更大的提升空间。对同一地下结构设计相关参数或技术措施，设计人员、审图或优化专家及建设方工程师之间，由于对工程的认识和拥有的设计经验不同，在规范的引用、参数的取值及采取的技术措施上往往差异较大，工程结构成本因人而异现象明显，设计合理性问题突出；但同时因设计的不周全而导致地下结构质量问题的事例也不鲜见。作为结构设计从业人员，充分理解地下工程结构设计的特点，周全地分析与解决各项疑难技术问题并严格依据适用规范和慎重参照相近规范进行设计，使地下工程既安全又经济合理是十分必要的。本文主要针对量大面广的浅层地下工程（下面分析段落中简称地下工程）的抗浮设计中争议性技术问题进行分析，鉴于中、深层地下工程在荷载状况及计算理论上与浅层地下工程有较大的不同，文中不涉及该类型工程的技术内容。

二、 抗浮计算问题分析

曾经发生的一些工程上浮事故证明，在高水位地区地下工程的抗浮设计是不应被忽视的。另一方面，需要准确理解工程浮力的力学原理、不断吸收工程实践经验及采用通过规范颁布的最新研究成果，才能做出更合理的抗浮设计。根据设计经验，抗浮措施工程量如常用的抗拔桩工程量，对抗浮设计的计算方法及各项参数的取值非常敏感，设计结果差异竞可达100%以上，现对一些重要的地方分析说明如下：

1、水浮力标准值 的确定

计算浮力标准值一定要按照阿基米德定律即浮力等于工程在水面下排开水的重量计算，计算出淹没在地下水中的工程体积V后乘水的容重 就可以得出，即 ，常见的错误算法是用工程底板底面水头 乘水的容重 ，再乘工程底面积A，得 ，用这个公式计算，当水位在工程顶板面以上时就与浮力原理不符了，会产生计算浮力大于实际浮力的错误结果。水头越高浮力误差就越大，根据现行荷载规范，乘分项系数1.2后的设计值 又被再次放大，因此正确地运用力学原理计算水浮力是抗浮设计的关键。

地下水位影响浮力标准值及抗浮自重的取值，如何确定设计地下水位也是抗浮设计能否保证安全及合理的关键。在上海地区认为设计水位应取新建项目室外地面下0.5米的设计师不在少数，其安全性是公认的，其合理性也因大家习以为常而未被太多质疑。而另一些设计师则认为设计水位应取勘测报告提供的设计水位，一般取工程建设前自然地坪下0.5米，当新建项目室外地面与原自然地面相差较多时两种方法的抗浮计算结果的差异是很大的，争议点在新地坪整体堆土或减土是否会引起水位的上升或下降，一方认为水位是大自然长期形成的结果，应该是基本恒定且在一个大平面上，建设小区的堆土或减土不会引起水位大平面的升降；另一方则认为水位会随着工程建设地面标高的变化而变化，根据勘测报告同一场地内各点的水位是不平的，整个地区地面标高有高有低，而水位大都在地面下一定距离，说明地下水位不是在一个大平面上。以上两种对立的观点就像盲人摸象一样各自了解到地下水位的一个客观方面。我们假设整个长江沿岸地区浅层土层全部是渗水性非常好的砾石层，地下水面则必然与附近江河水面基本保持在一个大平面上，并只随之升降而升降，各处地表补给的雨水或用水会快速下渗而不会形成高于地下水大平面的上层滞水面，在这种假设下地下水位是在一个平面上的观点可以成立。而在长江沿岸这样的冲积平原地区，浅层的泥质土层使地面补水不能快速渗透而形成了广布的上层滞水，工程地质钻探勘测到的水位多数情况为上层滞水水位，建设区域上层滞水水位在有区域内补水水源的情况下随着地面高度的提高而升高是确有可能的，但因补水量小及整体地势高的原因水位升高的幅度是有限的，设计取水位再按地下工程顶部新地坪下0.5米是偏于保守的，确保安全又更合理的方法是取地下工程周边最低的室外地坪下0.5米作为设计水位。

2、水浮力设计值 的确定

现行国家荷载规范取地下水浮力分项系数 为1.2，抗浮重量分项系数 取1.0.原来的国家荷载规范抗浮重量分项系数 取0.9，从为了更合理的角度来分析：当浮力标准值可以准确计算，如整个工程全部在水位以下时，排水的体积确定，水的容重恒定，浮力设计值完全可以等同其标准值，这种情况下水浮力分项系数 取1.0是合理的，而当计取的浮力标准值不是上限值，如常态地下水位较低的情况，非常或偶然性的水位变化，会导致实际水浮力高出标准水浮力，现在的水浮力分项系数 为1.2就是必要的；对于抗浮重量分项系数 取1.0，它是理论上的上限值，当以自重抗浮为主，且容重变化较大的抗浮材料如顶板覆土重量占较大比例时，自重分项系数 取1.0从单参数考虑是偏于不安全的。作为对现行规范的改进尝试，有的设计师主张参照《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002中的第5.2.3条的规定，抗浮的设计稳定性系数 =1.05而将水浮力分项系数 改为1.05，作为设计人员，做到按现行规范规定设计是最基本的要求，优化设计时应尽量使各项系数的取值能符合工程实际的情况，须对工程的复杂性作周详地分析以免造成抗浮安全隐患。

3、单桩抗拔标准值的确定

结合国家《建筑桩基技术规范》的有关规定，设计采用的单桩抗拔极限承载力标准值应通过现场抗拔静载试验确定，在没有进行现场抗拔静载试验时可先按经验公式 进行估算。现在普遍的做法是先按经验公式进行估算并确定桩型，现场抗拔静载试验只是作为对设计的校核，只要测试结果能达到设计要求的承载力标准值即可；而较少采用根据实测极限承载力标准值再调整设计桩型的做法。由于估算经验公式中除桩周长 以外的参数的取值均具有较大的变化幅度，当勘测及设计单位均保守取各参数的下线值时，单桩抗拔极限承载力标准值估算结果与实测极限承载力标准值的差距可达50%以上，因此一般情况下按现场抗拔静载试验实测极限承载力标准值进行抗拔桩设计是更合理的做法，特殊情况下试桩仅作为对设计的校核时也宜测试出单桩抗拔极限承载力标准值，测试结果可作为同类工程设计估算的参照以提高估算精确度。

三、结语

本文围绕浅层地下工程设计中的抗浮问题，结合规范的规定作了一些定性与定量的分析，对如何紧扣适用规范的要求及延伸同类规范的精神进行合理设计提出了自己的一些看法，由于本人水平有限，研究与分析的不当之处，恳请各位同行及专家批评指正。

参考文献

[1]《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012

[2]《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010

[3]《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011

[4]《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008