抗浮设计论文：地下结构抗浮路径探析
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本文作者：徐庆、李大浪 单位：中国瑞林工程技术有限公司
1)在地下结构施工阶段,应根据施工期间的抗浮设计水位和抗力荷载进行抗浮验算[3],特别应考虑暴雨的影响,采取可靠的降、排水措施，满足抗浮稳定要求。
2)在地下结构使用阶段,应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。
3)抗浮验算的公式。抗浮验算除有关现行国家或行业规范规定外一般采用以下公式进行验算。G/S≥K(1)式中:G为结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和，不包括活荷载;S为地下水对地下结构的浮力标准值;K为地下结构抗浮安全系数,一般取1.05。
常用的地下结构抗浮措施
当地下结构抗浮验算不满足公式(1)要求时,必需采取适当的抗浮措施,保证地下结构的安全。常用的方法有:加大结构自重法、利用顶盖覆土、底板外挑、设置抗拔桩、布置抗浮锚杆、底板下释放水浮力的方法。常用的抗浮措施一般设计与施工结合不是很紧密,安全可靠,但未考虑施工阶段必要的一些措施,经济性较两者结合考虑要差,同时工期相对更长。
地下结构特殊方法抗浮工程案例
1)利用基础基坑支护进行抗浮设计。地下结构的施工通常需要开挖较深的基坑，在无法放坡开挖的情况下,往往需要进行基坑支护。基坑支护常常采用挡土挡水结构,有桩基础、有土钉墙;形成了很强的挡墙,通常作为施工阶段一次性使用,将基坑支护结构与地下结构结合考虑,用作抗浮经济效益十分可观。广东韶关某冶炼厂污水零排放工程关键项目,10m深的全厂雨水收集池，就是设计时考虑到施工过程必须采用嵌岩排桩基坑支护,利用在排桩中植入抗剪钢筋,并利用嵌岩排桩基坑支护作为污水池侧板外模,把抗剪钢筋与侧板浇为一体,通过抗浮验算,完全满足抗浮要求,节省了巨额的配重抗浮费用。工程已经投入使用6年,安全可靠。
2)利用施工过程形成的隔水层进行抗浮。在地下结构基坑回填方案和材料会直接影响地下结构的抗浮能力,尤其表现在以隔水层土质如粘性土和粉土为基础底板持力层的地下结构,而且地下潜水位低于基础底板。在地上室外墙与基坑侧壁间采用三、七灰土等不透水材料进行回填,地表排水良好,而且在一定范围内做好隔水层,地下室可不做抗浮设计。否则,同样要考虑上层滞水浮力作用。江西德兴某矿山的原料库为地下结构,地上有钢结构顶盖,建设在半山腰上,原料库的底板大大高于地下水位,并全部在挖方区。设计未考虑抗浮设计，施工过程中，在底板、侧板施工完成后,施工方未按设计回填不透水材料,恰逢大雨,山上的雨水涌入施工场地,造成地板和侧板开裂漏水。通过现场查勘分析,上层滞水浮力作用是破坏结构的主要原因,混凝土浇筑质量是次要原因。因此，采用在侧板四周进行注水泥浆形成不透水层施工，地表一定范围内进行硬化,并做截水沟进行处理,处理后效果良好。
3)利用底板下地基处理的毛石混凝土增加配重。建造在山区低洼地带的地下水池，常常需要进行换土地基处理以获得必要的承载力和控制不均匀沉降，进行抗浮设计时就可以利用回填毛石混凝土，在毛石混凝土底部设拉筋与水池钢筋混凝土底边拉结,使之成为水池结构的配重,同时取得地基处理和结构抗浮的双重功能。该方案在江西省污水处理工程中采用,充分利用了当地山石资源,取得了良好的经济效益,加快了建设速度。
结语
通过理论分析和工程案例情况可以看出，地下结构的抗浮这一长期困扰业主和设计人员的问题,可以通过EPC工程总承包的方式，得到较好的解决。将设计和施工有机的结合在一起,因地制宜,充分利用基坑支护、场地处理、地方建筑材料等措施,选择合理可靠的抗浮方案,使地下结构做到安全适用、技术先进、经济合理,并进一步推动工程建设EPC工程总承包的发展。
