杭州某地庫(kù)上浮

地下室透水如泉涌

地下水帶出來的淤泥

（圖源：經(jīng)濟(jì)生活）

該項(xiàng)目局部加固方案
來源：土木論壇

    接下來由小編帶領(lǐng)大家一起來看看廣州市勝特建筑科技開發(fā)有限公司是如何做地下室抗浮加固 

一、地下室抗浮設(shè)計(jì)的基本原理

    1、地下室最主要破壞形態(tài)即為抗浮破壞，因此抗浮設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
    2、水對(duì)地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理，水對(duì)物體的浮力等于物體排開同體積水的重量{即基底單位面積所受的水浮力為γh的（γ為水的重度，h為建筑物基底以上的水深）}。當(dāng)水浮力強(qiáng)度大于地下建筑物單位面積的重量時(shí)，建筑物即可浮起，當(dāng)水不斷補(bǔ)充時(shí)，建筑物將不斷上浮，所以，建筑物浮起是一個(gè)漸進(jìn)過程。水量的大小只是控制著建筑物上浮速度和上浮量，而水位高低則是控制建筑物上浮的基本要素。
    3、地下室與潛水艇的根本區(qū)別：
    地下室底板除受水浮力外還受土反力，而潛水艇底板只有水浮力。(注意此時(shí)的地下室基礎(chǔ)形式，若為獨(dú)基+防水板，防水板是不允許受土反力的,而只受水浮力作用；基礎(chǔ)范圍均受土反力與水浮力。)潛水艇完全沉沒在海里面時(shí)，其所受總的浮力是個(gè)定值，因?yàn)榇藭r(shí)排開水的體積不再變化,即為：頂板向下水的壓力+自重=潛水艇底板向上水的壓力。
    地下室抗浮設(shè)計(jì)中，力的平衡公式：F頂板表面（定值）+G地下室自重(定值)=P基底土反力(不允許為0)+水浮力。從中得出：即隨著地下水位的上升，水浮力逐漸增大，土反力逐漸減小,若基底土反力小于或等于0時(shí)，地下室出現(xiàn)整體抗浮破壞。當(dāng)水位在地下室頂板或者超過頂板面時(shí)，地下室整體所受的水浮力是個(gè)定值。注意：地下室頂板所受的荷載大小是個(gè)定值，跟有沒有水不相干；而地下室底板所受的水浮力（γh）大小只與水頭高度相干，隨著水頭高度變化而變化。
    4、在抗浮中起有利作用的及一些自身安全儲(chǔ)備有:
      a. 地下室的自重和覆土重對(duì)抗浮有利;
      b. 地下室底板與土（存在水的情況）存在張力作用；側(cè)壁的回填土（質(zhì)量要有保證），對(duì)側(cè)壁有個(gè)摩擦力。
    5、地下室抗浮驗(yàn)算：
    《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的3.2.4條的第1.2款規(guī)定：“當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，組合分項(xiàng)系數(shù)不應(yīng)大于1.0”。
    在地下室整體抗浮驗(yàn)算中，永久荷載對(duì)結(jié)構(gòu)有利，荷載分項(xiàng)系數(shù)一般應(yīng)取1.0。
    廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ 15-31-2016第5.2.1條規(guī)定，地下室抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)滿足式5.2.1的要求： W/F≥1.05（5.2.1）式中

        W——地下室自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總和；

        F——地下水浮力（標(biāo)準(zhǔn)值）。

二、抗浮加固的主要措施

    一般來說，工程中抗浮設(shè)計(jì)方法大致采用4種，壓重抗浮、工程樁抗浮、抗拔錨桿抗浮、排疏水法抗浮。配重法主要是通過增加底板或者頂板的重量去平衡地下水的浮力，施工比較簡(jiǎn)單，對(duì)于地下室凈高要求能滿足的是一種較好的抗浮加固措施。抗拔樁一般設(shè)計(jì)原則是柱底打樁，做法與承壓樁類似，但因?yàn)榈貛?kù)一般柱距較大，跨中通過底板變形傳遞水浮力，所以一般需要底板有足夠的剛度，因此板厚以及配筋都不會(huì)很小，需要投入較高成本，工期較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益較低。與采用抗拔樁比起來，只要土體分布合適巖石層埋藏較淺，抗拔錨桿能夠有效的縮短工程工期(施工簡(jiǎn)單)以及降低造價(jià),再加上其施工機(jī)械小，靈活便捷，能夠在窄小空間內(nèi)作業(yè)，這也成為它備受認(rèn)可的優(yōu)勢(shì)之一。“地下室疏排水”或“釋放水浮力法”是指采用明排的方法，將滲出基底的地下水通過疏排水系統(tǒng)收集排走，從而完全或部分消除底板水壓，取消或減少抗浮構(gòu)件及降低底板負(fù)荷。也可稱為“排水減壓”。
    1、壓重抗浮 抗浮失效（建筑物傾斜或出現(xiàn)裂縫）是由于建筑物自重小于地下水浮力造成的，因此解決此問題最簡(jiǎn)便的辦法就是增加建筑物自重，比如在地下室頂板部位覆蓋一定厚度的土層。對(duì)于土體的選擇，不同地區(qū)可結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，就近選擇可利用覆土材料。對(duì)相關(guān)范圍內(nèi)地下室底板不滿足抗浮承載力要求的采用新增疊合板加固處理，并可考慮提高后加疊合板混凝土的容重。
    2、工程樁抗浮 工程樁，就是在工程中使用的，最終在建構(gòu)筑物中受力起作用的樁。按承載性狀可分為摩擦型樁和端承型樁，工程樁基礎(chǔ)大多是現(xiàn)澆大直徑柱，整體性好，工程樁周圍與土層間摩擦力大。但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意工程樁在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的裂縫及耐久性較差的問題，因此在地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)中使用工程樁抗浮應(yīng)當(dāng)對(duì)于使用過程中可能涉及到的樁體變形問題進(jìn)行有效預(yù)估。
    3、錨桿抗浮 錨桿抗浮是建筑工程地下結(jié)構(gòu)抗浮措施的一種，在建筑物采用天然地基且基巖情況下，錨桿抗浮是地下室抗浮設(shè)計(jì)很好的選擇，錨桿抗浮為抗拔樁體承受拉力，普通抗浮樁受力也是自樁頂向樁底傳遞，樁體受力大小隨著地下水位的變化而變化，因此當(dāng)?shù)叵滤畨毫^大，松散砂層太厚，錨桿受到的拉力也隨之發(fā)生變化，不宜采用錨桿抗浮，這種情況下如果采用錨桿，就會(huì)產(chǎn)生較大的變形，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，造成抗浮失效此外，當(dāng)軟弱土層較厚或錨桿自由段過長(zhǎng)時(shí)，這種方案抗浮也是不合適的，錨桿自由段長(zhǎng)其永久防腐蝕措施要求就較高，工程費(fèi)用也會(huì)顯著增加。

    4、排疏水法抗浮 排水法抗浮主要是通過修建排水盲溝將地下室周圍的地下水自流排到較低區(qū)域，這種方法只適用于建筑場(chǎng)地標(biāo)高相對(duì)于周圍地面較高或附近有較低水位的排水系統(tǒng)工程中，不能普遍使用當(dāng)前比較流行的一種排水法抗浮是標(biāo)準(zhǔn)靜水壓力釋放系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多孔聚乙稀排水管網(wǎng)將地下水位降到地下室底板以下，使地下室地板不受或受很小的水浮力，能夠有效地防止地下室上浮。基坑開挖降水后，基坑內(nèi)外形成水頭差，地下水通過在土體滲流，繞過止水帷幕的底部，流入基坑內(nèi)部。當(dāng)坑底附近土體隔水較好或止水帷幕可以有效隔斷透水層時(shí)，地下水的滲流將十分緩慢，坑內(nèi)日滲水量少，抽水負(fù)荷低，短時(shí)間抽水即可維持水位低于坑底或目標(biāo)標(biāo)高 。在低滲水量條件下，采用“排水法”代替常規(guī)的抗拔樁或錨桿成為可能：在地下室底板以下設(shè)置永久的疏排水系統(tǒng)，系統(tǒng)的排水速度和能力可設(shè)計(jì)為最不利滲水工況的數(shù)倍甚至數(shù)十倍以上，將滲入系統(tǒng)中的少量地下水迅速排離，則可輕松達(dá)到控制水位的目標(biāo)。

三、地下室抗浮設(shè)計(jì)中存在的常見問題

    1、只重視地下室的梁、板、柱、墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)，忽視整體抗浮驗(yàn)算分析，忽視施工的抗浮措施，總認(rèn)為具有上萬(wàn)噸自重的地下室不會(huì)浮起來；
    2、地下室底板裂縫、漏水，甚至成為地下游泳池，把某些實(shí)質(zhì)上是因?yàn)榈叵滤淖饔眠h(yuǎn)大于設(shè)計(jì)荷載而造的工程事故，錯(cuò)判為溫度應(yīng)力作用、混凝土施工質(zhì)量問題等；
    3、對(duì)于基底為不透水土層的地基（基巖、堅(jiān)硬粘土），深基坑支護(hù)又采用了止水帷幕或樁、錨、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，忽視水的浮力。
    為防止地下室整體上浮我們通常采用兩類做法，一類為“壓”，一類為“拉”。當(dāng)采用“壓”的做法時(shí)，利用建筑的自重（包括結(jié)構(gòu)及建筑裝修、上部覆土等，不含樓面活荷載）平衡地下室水的總浮力，當(dāng)不能平衡時(shí)，必須增加“拉”的做法，即采用樁或錨桿等來抵抗地下水的浮力。無論是“壓”還是“拉”的做法，都必須進(jìn)行整體抗浮驗(yàn)算，保證抗浮力（壓重+抗拉力）大于水的總浮力。
    局部抗浮驗(yàn)算，除了梁板墻柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算、變形驗(yàn)算和裂縫驗(yàn)算，還應(yīng)包括局部的抗浮驗(yàn)算，對(duì)于大面積地下室上建有多棟高層和低層建筑，建筑自重不均勻，當(dāng)上部為高層或恒荷載較大時(shí)，該范圍的整體抗浮能力可能較高，但上部沒有建筑或建筑層數(shù)不多的局部范圍，特別應(yīng)進(jìn)行分區(qū)、分塊的局部抗浮驗(yàn)算，例如：柱、樁、墻的壓力或拉力能否平衡它所影響區(qū)域里的水浮力總值。

四、總結(jié)

    當(dāng)遇暴雨使地下水位升至地表時(shí),僅靠地下室自重抗浮是不足的,必須考慮使用期間的抗浮問題。地下室的加固處理除針對(duì)梁柱和底板裂縫外,還應(yīng)對(duì)地下室整體抗浮進(jìn)行加固處理。結(jié)合實(shí)際工程情況抗浮加固處理措施可以采用降排水法和打設(shè)抗浮錨桿以及配重法等方式進(jìn)行,但考慮盡快恢復(fù)地下室的正常使用以及節(jié)省成本造價(jià),加固方案可以多種組合方式的加固施工方案。本文提出采用疏排水法作為地下室抗浮加固措施，該措施方法綜合用了結(jié)構(gòu)工程專業(yè)、巖土工程專業(yè)、建筑給排水專業(yè)的知識(shí)領(lǐng)域，系統(tǒng)地將“泄壓減浮”技術(shù)成功應(yīng)用到房建工程，極大節(jié)省地下室抗浮方面的工程造價(jià)并縮短了施工工期，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。