抗浮设计论文例1

（1）自重抗浮

自重抗浮荷载计算时不包括设备重、使用荷载及安装荷载。自重加大后，泵房体积也随之加大，浮力相应增加。因此自重抗浮只能在不具备其他抗浮条件或自重加大不多即可满足抗浮要求时采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸会使支护范围加大，且当泵房较深时，基坑回填压实难度较大，不易满足设计要求。也可在泵房顶板增加配重，但会加大结构承载量，对抗震不利。

（3）锚固抗浮

锚固抗浮是一种有效的技术手段，锚杆灵活布置、锚固效率高、适应性较广，易于施工。在许多条件下优于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮锚杆的工作环境和受力特点，锚杆受拉后杆体周围灌浆开裂，使杆体极易受地下水侵蚀，影响其耐久性。同时，抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水的薄弱环节。

（4）抗浮桩

抗浮桩是一种主动抗浮设计，前期施工费用较高，但后期维护简单，结构受力合理，不影响泵房的使用功能。当地下水位较高，泵房平面尺寸较大，基础埋置较深时多采用此种抗浮方法。此外，工程中还有其他抗浮方法。例如通过改变结构形式，泵房池壁与土体的黏结抗剪力抗浮。实际工程中，应根据泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度选用合理的抗浮方式，以达到设计要求。

2抗滑移、抗倾覆验算

当采用嵌固或锚固抗浮时，泵房周围填土较深且土面大体一致时，可不做抗滑移、抗倾覆验算。当泵房建造在软弱土层上，有可能出现连同地基土一起滑动而失去稳定时，尚应采用圆弧滑动条分法进行整体稳定验算。

3施工方法选择

当泵房埋深较浅，地下水位较低，且土质较好时，可选择开挖基坑。当泵房埋深较深，地下水位较高，且土质较差时，可选择沉井施工。基坑开挖较为简单，本文重点介绍沉井施工方法。沉井的施工方法对沉井的设计计算有着直接关系，应根据场地的地质条件结合施工条件决定。

（1）排水下沉

当地下水位不高，或是虽有地下水但沉井周边的土层渗水性不强，涌入井内的水量不大且排水不困难时，可采用排水下沉法，此种方法施工费用较低，工期较短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范围内存在粉土、砂土或其他强透水层而排水下沉有可能造成流砂或补给水量很大而排水困难时，可采用不排水下沉。当沉井场地附近有已建建构筑物及其他设施，排水施工可能导致其沉降及倾斜而难以采取其他有效措施防止时，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根据沉井的高度，地基承载力、施工条件和设计需要，沉井可沿高度方向一次浇筑下沉，或分段浇筑一次下沉，或分段浇筑分次下沉。

4结构设计中应注意的问题

（1）池壁厚度的选择

当泵房较浅、采用开挖施工方法时，池壁厚度只要满足受力要求、防水要求即可。当泵房较深，采用沉井施工时，应优先考虑沉井依靠自重克服土层的摩擦力下沉，因此，池壁要有适当的厚度。反之，当池体过重时，下沉系数过大或地基承载力不足时，应适当减小池壁厚度。当地下水位较高时，沉井必须满足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有适当的厚度。

抗浮设计论文例2

抗浮设防水位是指基础砌置深度内起主导作用的地下水层在建筑物运营期间的最高水位，是工程结构设计，尤其是纯车库或地下广场式结构设计的一项重要参数，通常由勘察单位在详勘报告里予以明确。但是在实际操作过程中，由于各勘察单位的工程经验不一，同时受勘探资料的数量及准确定的影响，在相邻场地上各单位提供的抗浮设防水位有时可能差别较大。而抗浮设防水位对工程的安全性、经济性均会产生比较大的影响，所以我们在设计管理工作中应充分认识、理解抗浮设防水位的概念。下面以济南某办公楼工程抗浮设防水位的确定过程为例，阐述抗浮设防水位的确定原则及途径。

一、抗浮设防水位确定的原则

（一）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第7.1.3条：

对高层建筑或重大工程，当水文地质条件对地基评价、基础抗浮和工程降水有重大影响时，宜进行专门的水文地质勘察。

（二）《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）第8.6.2条规定：

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；无长期观测资料或资料缺乏时，抗勘察期间实测最高稳定水位，结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2、场地有承压且与潜水有水力联系时，应实测地下水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。

（三）《全国民用建筑工程设计技术措施（地基与基础）》（2009年版）第7.1.4条规定：抗浮设防水位参照如下情况综合考虑：

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；

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

3、场地有承压水且与潜水联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；

4、在填海造陆区，宜取海水最高潮水位；

5、在大面积填土面高于原有地面时，应按填土完成后的地下水位变化考虑；

6、对一、二级阶地，可按勘察期间实测平均水位增加1～3米；对台地可按勘察期间实测平均水位增加2～4米；雨季勘察时取最小值，旱季勘察时取最大值。

二、济南某大厦抗浮设防水位的确定途径

该工程详勘报告中明确本工程的抗浮设防水位为44.5米，项目设计单位按此水位进行结构计算，计算的结果是纯车库部分自重不足以抵消地下水浮力，需要设置抗浮抗浮锚杆或采用高密度砼配重。需要增加费用约300万元，增加工期约20天。为节约投资及工期，工作人员考虑降低抗浮设计水位的可能性和途径。

经对详勘报告进行详细分析，并对周边工程的抗浮设计水位进行调研，发现存在如下问题：

（一）详勘报告中所描述的第四系孔隙潜水径流趋势与周边区域内地下水流场径流趋势不符。周边区域内径流方向为自东南至西北方向，但场地内水位的最高点在西北侧，地点在东南方向，径流方向呈现自西北至东南方向趋势。

（二）场地东侧紧邻的某办公大厦，经调研其勘察报告，场地内未见空隙潜水水位。

（三）经调查周边环境，发现在场地西北紧邻场地红线处，有两颗支护桩在灌注过程中出现异常水量增大的情况。

综合以上情况分析，疑似西北侧勘察孔的水位偏高是受暖气沟内积水影响，若此影响消除，则可适当降低抗浮设防水位。

出现问题后，经与勘查单位多次沟通，建议其可否结合现场实际情况调整抗浮设计水位数值。勘查单位答复数值不能修改，遂与业主方进行沟通确定，委托另一家勘查设计单位组织实施专项水文地质勘察。此勘查单位经过充分调查取证，最终形成项目水文地质调查与抗浮设防水位咨询报告，报告中查阅了1962年开始记录的历年降雨量、蒸发量、场地周边300米范围内13个项目的工程地质勘察报告、场地周边不同版本1：500地形图，在此基础上，对西北侧积水对抗浮水位的影响进行了详细论证。得出以下结论：

（一）场地内含水层为：第四系孔隙含水层、风化闪长岩裂隙含水层、石灰岩裂隙岩溶含水层。第四系孔隙水补给风化闪长岩隙裂谁，且水利联系密切，石灰岩裂隙岩溶压水多年水头低于本工程基地设计标高，本场地抗浮设防水位标高可不考虑风化闪长岩裂隙水、石灰岩裂隙岩溶承压水的影响。

（二）场地内第四系孔隙水为潜水类型，主要赋存于场地上部粘性土和其下部碎石层、砾岩层内。其地层的渗透性较弱，富水性差；上游径流补给区短，地下水位季节性变化幅度大。

（三）场地内地下水补给主要为大气降水补给，同时受场地北侧暗埋暖气管沟与污水管道渗漏补给影响，导致场地地下水位北高南低，与区域地下水流场迳流趋势存在异常。

（四）场地地下水主要以大气蒸发与补给风化闪长岩裂隙含水层形式排泄。

（五）岩土工程勘察期间实测场地最高稳定水位42.49米，基坑降水前期地下水位监测实测2012年丰水期最高水位43米。

（六）结合场地区域地形地貌特征、场地内第四系孔隙潜水补给、排泄特点及各工程项目实测最高稳定水位、及场地内勘察时期实测最高稳定水位、水位监测阶段丰水期最高水位综合考虑，建议建筑场地内地下水抗浮设防水位为43.5米。

在完成项目水文地质调查与抗浮设防水位咨询报告后，工作人员又审查并组织相关专家论证会，专家对咨询报告的相关内容及结论予以认可，并出具了书面专家论证意见，后将咨询报告及专家意见转设计单位，按照新的抗浮设计水位进行结构设计。

三、结论与建议

抗浮设计水位的确定至今尚无明确规范要求，勘察单位在提供数据时随意性较大，而抗浮设防水位对工程的安全及经济会产生较大影响，所以，在具体的工程管理过程中，可从先从以下三个方面进行分析：一是当有长期水位观测资料时，抗浮设防水位可根据该层地下水实测最高水位和建筑物运营期间地下水的变化来确定；无长期观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定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；在南方滨海和滨江地区，抗浮设防水位可取室外地坪标高；二是场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；三是只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。当然具体情况应结合工程实际情况，以及历史观测资料及周边相关建筑物的勘察资料，以专项水文地质勘察的方式，合理优化抗浮设防水位。

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抗浮设计论文例3

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1 抗浮设计方法

1． 1 抗浮计算公式

在国家新规范GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范，以下简称《基础规范》颁布以前，广东、北京、上海等地方标准对抗浮设计的公式都做了不同的规定，归纳起来它们之间的不同在于安全系数的取值略有不同。新《基础规范》第3．0．2 条6 款规定: 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算; 第3．0．4 条6 款规定: 当工程需要时应提供用于计算地下水位浮力的设防水位; 第5．4．3 条1 款给出了计算公式:

GK /NW，K≥KW

其中，KW为抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1．05; 第5．4．3 条2 款规定: 抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施，在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。至此，国家规范第一次较为明确的对抗浮计算给出了具体要求，设计人员据此进行抗浮设计。

1． 2 抗浮验算内容

虽然抗浮计算公式比较直观和简单，但是结构设计人员必须具备一定的基本概念，并且应明确哪些类型的工程需要进行抗浮设计，并且知道怎样进行抗浮验算，下文就讨论此问题。

1． 2． 1 整体抗浮验算

当建筑物的自重小于水的浮力时，建筑物处于不稳定状态，需要采取相应的抗浮措施并进行抗浮整体性验算以保持建筑的稳定性。在地下水位较高的地区，城市中的集中绿地或广场之间设置的单建式地下车库; 全埋于地下的水池、泵房等市政工程构筑物; 地下室层数较多而地面上层数较少的建筑，在这些情况下整体抗浮稳定性往往不满足要求。配重法( 通过增加结构的自重来抵御水浮力的作用) 简单、可靠也相对比较经济，可以在建筑物地下室或地下构筑物的底板、顶板用土、砂、石、混凝土( 包括钢渣混凝土重度30 kN/m3 ) 等材料压实回填。建筑物自重与浮力相差不大时，用配重法比较合理，相差较大时会使工程造价提高，这时采用抗拔桩和抗浮锚杆比较合理。抗拔桩多结合工程桩基而采用，单纯使用抗拔桩工程造价也往往比较高。抗浮锚杆由于造价低廉、施工方便、能够与结构的应力与变形相协调等优点在许多工程得到了运用。

1． 2． 2 局部抗浮验算

在工程实践中我们还会遇到由于上部结构荷载分布不均匀而导致的局部抗浮力不足的情况。比如现在常见的高层主楼和裙房或地下室车库基础之间不设沉降缝的工程，由于高层主楼荷载大，该范围的整体抗浮能力比较高，但是在裙房或者地下室车库范围内的抗浮能力就比较弱。有些设计人员只计算上部结构的总重量标准值大于总的水浮力就认为抗浮满足设计要求，没有考虑上部结构荷载分布的不均匀，忽略了局部抗浮验算，有可能会发生底板隆起、开裂甚至地下室及上部结构的局部范围出现破坏。局部抗浮验算不满足时，可采用提高基础刚度、配重法或抗浮桩、抗浮锚杆等措施解决抗浮稳定性问题，也可以通过几种手段联合使用达到较好的抗浮效果。局部区域建筑物自重与浮力相差不大时，通过增加基础刚度和增加配重法比较合理; 局部区域建筑物自重与浮力相差较大时，采用抗浮锚杆比较经济合理;当同时考虑其他因素，基础方案已经采用桩基时，才用抗拔桩也是比较合理的。

1． 2． 3 施工阶段抗浮验算

《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4．4．3 条第8 款中，规定了“地下室抗浮( 防水) 设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等”，因此除了进行整体和局部抗浮验算外，设计人员还应该对施工阶段的抗浮稳定性问题进行考虑，必要时应在施工图中对“施工期间的降水要求及终止降水的条件”做出明确要求。一般的来讲，在施工荷载的自重小于水浮力的阶段，通过施工期间的降水就能解决抗浮稳定性问题。需要指出一点: 对于主楼、裙楼及地下车库连成一体的工程，通过后浇带解决温度问题或差异沉降问题时，施工时应对后浇带采取超前止水措施( 详见GB 50108-2008 地下工程防水技术规范第5．2．14条) ，以避免当施工荷载的自重增加到满足施工阶段抗浮要求时由于后浇带的存在而不能停止降水的情况发生。还有，当地下室基坑的地基为不透水的土层、基坑侧壁又支护严密，地表水对基坑实施倒灌，引起地下室结构的抗浮。我国多数城市都发生过下暴雨时的地表水对深基坑的倒灌，这种问题也应引起足够的重视。

除此之外，无论何种措施都应考虑地下水浮力对地下室底板的作用，保证地下室底板构件在地下水作用下具有足够的强度和刚度，并满足构件的抗裂或裂缝宽度的控制要求。

2 抗浮验算中几个参数的探讨

2． 1 抗浮设防水位的确定

抗浮设防水位的确定是一个十分复杂的问题，它涉及到场地地形、区域水文地质等因素。在实际中有些勘察报告提出的地下室的抗浮设防水位并不严谨，鉴于抗浮设防水位是地下室抗浮设计中一个决定性的参数，所以需要设计人员对抗浮设防水位的确定方法有一定的了解。目前业界普遍认同JGJ 72-2004 高层建筑岩土工程勘察规范第8．6．2 条的方法确定抗浮设防水位。

1) 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; 当无长期水位观测资料或资料缺乏时，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;

2) 场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;

3) 只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年度的最高水位确定。

2． 2 抗浮构件的布置方法

2．2．1 抗浮锚杆布置

抗浮锚杆的布置总结起来有三种布置方式:

1) 集中点状布置，一般布置在柱下;

2) 集中线状布置，布置于地下室底板梁下;

3) 面状均匀布置，在地下室底板下均匀布置。

2．2．2 抗拔桩的布置

抗浮设计论文例4

Abstract: The substructure transfer loads to the foundation of the building is the foundation. Foundation is the root of the building, which belongs to the underground engineering. Investigation, design and construction quality of it directly affects the safety of the whole building. Therefore, one can imagine the importance of foundation design, the anti floating design of basement is not to be ignored. A detailed study of some key problems based on the anti floating design for the underground chamber.

Key words: basement; anti floating design; water level; anti floating pile

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一、地下室的抗浮设计分为三种情况

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、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。

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。

二、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：

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。

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、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。

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。

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。

三、地下室抗浮水位的确定

有些勘察单位提供的勘察报告对地下室的抗浮水位阐述不严谨，设计人员又缺乏对勘察报告的认真研读和分析，表现出如下四种情况的随意性：

1、勘察报告未明确抗浮水位，只描述钻孔的可见水位，设计人员凭需要定抗浮水位。

2、临近江河且建筑场地土层具有透水性，按一般场地提出抗浮水位，未考虑设计基准期内江河最高洪水位的影响。

3、根据业主节约投资的需要或改变原设计意图新增地下室，既不进行补充勘察，又不分析场地地下水文地质条件，随意确定抗浮水位，严重缺乏设计依据。

4、建筑场地为坡地时，勘测报告只提供了整个场区的抗浮水位，对场区内的某些单体建筑地下室抗浮水位的取值出现远高于建筑设计的地坪标高现象，设计人员也不进行分析，照搬整个场区的抗浮水位进行地下室抗浮设计，造成极大浪费。

以上四种情况中，前三种，在一些实际工程中因抗浮能力不够而导致地下结构及上部结构的破坏，影响结构安全，最后一种因选择抗浮水位不合理，导致了工程投资增大和资源浪费。地下室抗浮水位是一个复杂的问题，场地土层差异性，场地地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，但抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个重要的参数。究竟如何做到既安全又合理的确定？勘察、设计人员应遵照《岩土工程勘察规范》（GB 50021）及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ 72——2004）的相关规定进行勘察和分析。《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2条对场地地下水抗浮设防水位的综合确定明确规定如下：

1、当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可用实测最高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2、场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。

3、只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。

除参照相关规定外，对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证：一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门论证；二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时，应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响，不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。水往低处流，若建筑物一侧或多侧是敞开的，可以通过建筑排水构造措施将地下水引出采用直接排放，水浮力是不可能高出室外地坪的；三是在有水头压差的江、河岸边，且存在透水层，应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位，以确保设计使用年限内可能出现的最不利情况时的建筑结构安全；四是对于雨水丰富的南方地区，尤其应注意因地面标高发生变化后，对原勘察报告抗浮水位的修正，考虑地表水聚集效应引起的地下室抗浮水位的提高，合理进行抗浮设计。

四、抗浮桩的设计

抗浮桩宜采用抗拔性能较好的桩型，如扩底桩，挤扩桩，锚杆等。抗浮桩可与建筑主体的抗压桩采用不同的桩型和桩长，桩端可以不在同一个持力层上。抗浮桩应根据环境类别及水土对钢筋的腐蚀程度，钢筋种类对腐蚀的敏感性及荷载作用时间等因素确定抗拔桩的裂缝控制等级，且抗浮桩须通长配筋。抗浮桩应尽可能不采用预应力管桩，因为光滑的圆断面桩在饱和土内抗拔性能很低，其抗拔承载力很难达到理论计算值，抗拔效果大大减弱而增加了安全隐患。目前抗浮桩的设计是工程设计中最为广泛使用的一种解决方法。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结合近几年的水位变化情况提出来的，即使是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，很显然，这种方法确定的地下水位在一般情况下很难达到，加之设计计算的不精确性也使得抗浮桩都具有一定的安全储备，因此，“抗浮桩”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。因此，针对抗浮桩的使用，应该结合工程的实际情况及当地的工程经验。

五、锚杆工作系数和锚杆钢筋取值计算

锚杆抗浮设计时，锚杆钢筋截面面积计算现行的规范中无明确的计算规定，因此设计单位有两种不同版本的设计公式。

第一种，采用《钢筋混凝土结构设计规范》正截面受拉承载力计算公式：

抗浮设计论文例5

施，并结合具体实例进行了分析。对设计中抗浮计算有指导意见。

关键词：地下车库抗浮设计抗浮措施

项目建设时，城市建设的规划管理部门现在均要

求配有一定数量的地下停车位，为合理利用地下空间，

建筑物之间的绿地或广场下面一般均设单建地下车库，

其顶部覆土 1.5~2.5m 作为景观绿化和铺设管线只用。

由于单建地下车库是纯地下结构，当地下水位较高时，

需要考虑地下水的浮力作用。科学确定地下建筑的抗浮

设防水位，以及合理的选择单建地下车库的基础形式，

将直接影响到单建地下车库的安全与建设费用。正确地

进行建筑抗浮设计和采取抗浮措施有着十分重要的

意义。

一、抗浮水位的确定

结构设计要进行抗浮验算，首先必须确定抗浮水位。

地下结构抗浮设防水位如何合理确定，国内现行规范尚

无明确规定。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2001）

第 3.0.2 条规定，当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下

构筑物存在抗浮问题是，尚应进行抗浮验算；第 3.0.3 条

规定，岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水位浮力

的设计水位，设计单位应以勘察报告提供的地下水浮力

设计水位作为抗浮验算的依据。由于某种原因，现在北

京市多数工程的岩土工程勘察报告中只提供历年最高水

位及近 3~5 年的水位，不提供抗浮水位。在工程设计中，

为了保证建筑物安全，要考虑最不利的情况，而这种最

不利的情况一般就是地下水位达到最高时的情况。因此

确定抗浮设防水位时，首先要科学预测建筑物使用寿命

期间地下水可能的最高水位。这就需要考虑建筑物所处

位置的宏观水文地质背景和历史资料，以及今后可能会

出现的不利情况。需要明确的是，地下水的最高水位并

不一定就是建筑物的抗浮设防水位。

二、 抗浮设计方案及措施

对于受水浮力作用较小的地下车库，常规构造抗

浮措施采用底板加厚和垫层增加结构自重；利用地下水

外壁与填土的摩擦力和顶板上覆盖土的重量；利用底板

外伸部分增多回填土重量等来减小水浮力。

全 埋 式 地 下 车 库 顶 板 上 的 覆 土 厚 度 一 般 为

1.2~3.0m，结构底板面再加 50~100mm 厚的细石混凝

土配重层，为防止素混凝土开裂，可在配重层中加

4@300 钢丝，可以解决结构的裂缝缺陷。当构筑物有

一定坡度时，也可进行适当的建筑找坡。起到一物多

用的功能。

对于受水浮力较大的地下车库，采用筏板基础难

以满足整体抗浮的刚度和强度的要求，抗浮设计需要结

合结构抗浮验算结果调整结构抗浮方案及措施。

常用的抗浮方案及措施有：一类是抗力平衡型：

如采用抗拔桩，抗拔锚杆或是增加结构自重和压重等，

使抗力与地下水的浮力平衡从而达到建筑物抗浮的目

的；一类是浮力消除型：即通过疏排水措施，是地下水

位保持在预定的标高之下，减小或消除地下水对地下室

的浮力，从而达到建筑物抗浮的目的。

三、抗浮验算

建筑物应按下式进行抗浮验算

建筑物重量 / 水浮力安全系数

荷载分项系数和安全系数的确定。按《建筑结构

荷载规范》（GB50009-2006）第 3.2.5 条规定永久荷

载的分项系数，当其效应对结构有利时，对结构的倾

覆，滑移或漂浮验算，应取 0.9；按《地下工程防水

•120・城市建设理论研究

城市建设理论研究 2011 年 8 月 5 日 ChengShiJianSheLiLunYanJiu・城市建设・

技术规范》（GB50108-2001）第 9.0.4 条规定，抗浮

力安全系数应大于 1.05~1.10；按《北京建筑设计技

术细则》（结构专业）第 3.1.8.5 条规定，永久荷载

的分项系数及水浮力的分项系数取 1.0，安全系数取

1.0。在计算建筑物重量时，包含了建筑物的隔墙重量，

因建筑物隔墙的不确定性，建议在建筑物的抗浮验算

时，永久荷载的分项系数取 0.9，水浮力的分项系数

取 1.0，抗浮力安全系数应大于 1.05~1.10。由上式得

到以下计算公式

0.9G/F 水 1.05~1.10

式中 G- 建筑物重量，KN;

F 水 - 水浮力，KN.

四、工程实例

工程实例：北京市积水潭某工程的地下车库，仅

地下二层地下车库周围建有地上 7 层地下 2 层的住宅，

地下 2 层平时为汽车库，战时为人防物资库，地下 1 层

为汽车库，地下 1.2 层层高分别为 3750mm,3600mm, 该

工程为框架结构，基础为钢筋混凝土筏板基础（与周

围住宅连成一体），基础底板厚 500mm，基础底标高

为 -8.460m, 抗浮设计水位为 -2.750m，地下一层板厚

200mm, 其上部覆土厚 550mm, 地下二层顶板厚 300mm。

这个工程比较特殊由于地下室顶板覆土厚度较少，是结

构浮力的抗力有自重提供的部分较少：

结构每平米自重：

G=(478.24+486.95)/8.1X8.1+9.4+14=38.11 KN

每平米浮力： F=(48.25-41.74)x10=65.1 KN

抗浮验算：

0.9X38.11/65.1=0.526

方案一：采用压重法

普通低标号混凝土需回填 1.86 米，回填深度太大，

基础底标高继续降低。

钢渣混凝土回填（取钢渣混凝土自重 50）需回填

0.75 米，造价太高。

方案二：采用抗拔桩

桩长 4500mm, 桩径 600mm桩间距 4000mm

桩周摩擦力：卵石110

每根桩摩擦力设计值：

0.6X0.6X3.14X110X4=559.5KN

16 平方米浮力：

（65.1-0.9X38.11）X16=492.84KN

抗浮验算：559.5/492.84=1.13 ＞ 1 满足。

由于设置抗拔桩不利于减小周边多层住宅和中间地

下车库的沉降问题，本工程施工时整个车库四周设置后浇

带，主体施工完毕后浇筑后浇带。

以上两个工程实例分别采用重压法和抗拔桩法抵

抗地下水浮力，抗浮安全系数在 1.05~1.10 之间，工程

实例经过多年使用，验证了本文提供的计算是安全可

靠的。

五、结语

随着城市纯地下结构的增多，其埋置深度越来越

大，不可避免的产生如何以对地下水浮力的问题。在确

保建筑物安全和合理使用的情况下，科学合理的确定抗

浮设防水位及地下结构的抗浮措施，在控制工程造价方

面起着举足轻重的作用。对待具体问题应当具体分析，

通过技术经济比较选择合理方案，这是每一个结构工程

师的职责，也体现这工程师的价值。

参考文献

[1]GB50009-2006, 建筑结构荷载规范

[2]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范

[3]GB50108-2001, 地下工程防水技术规范

抗浮设计论文例6

中图分类号：TU 93 文献标识码：A

0引言

随着我国经济的快速发展和城市建设进程加快，工程建设的规模越来越大，而城市建设用地越发显得紧张，城市地下空间的开发由广度向深度发展。大体量的地下商业街、地下车库、地下车站、地下管廊等地下结构的基础越来越深，随之而来的就是地下水浮力对地下结构的影响日益突出。当出现暴雨或沿海地区潮汐作用使地下水位大幅上升时，可能引起地下结构抗浮力不足，导致地下结构的失稳或倾斜。这对会工程造成巨大的经济损失。抗浮问题也已经引起工程界的广泛关注，目前现行的建筑结构及地基设计规范已明确要求，应对地下结构进行抗浮稳定性验算。不同的规范也提出了抗浮稳定性计算的表达式，但表达式的形式也不尽相同，且抗浮稳定性验算的计算方法、计算原则也并未明确，工程实践中对规范的理解也因人而已。因此本文通过对现行的建筑结构设计规范和地基基础设计规范等相关规范对比分析，对抗浮稳定性验算的计算方法、荷载（作用）组合及荷载设计值、荷载（作用）分项系数等方面进行分析和探讨，为地下结构工程抗浮设计提供参考。

1规范对抗浮稳定性验算的规定

1.1《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

鉴于地下工程一般为混凝土结构，按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010[1](以下简称为《混凝土规范》GB50010)第3.3.1条的规定，混凝土结构的承载能力极限状态计算包括了结构的倾覆、滑移、漂浮验算，结构构件承载能力极限状态设计表达式：

(1)

式中：为结构重要性系数，为承载能力极限状态下作用的效应设计值（对持久设计状态和短暂设计状态应按作用的基本组合计算），为结构构件的抗力设计值。

1.2《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012[2] (以下简称为《荷载规范》GB50009)第3.2.2、3.2.3和3.2.4条的规定，采用基本组合对结构的倾覆、滑移或漂浮验算时，荷载的分项系数应满足有关的建筑结构设计规范的规定。目前随着规范的修订和更新，虽然各结构标准已广泛采用分项系数表达方式，但对永久荷载分项系数的取值，如地下水荷载的分项系数，各地方有差异，目前还不能采用统一的系数。对基本组合中永久荷载效应在结构漂浮稳定性验算时，一般永久荷载效应对结构是有利的，因此《荷载规范》提出了对永久荷载分项系数在其他结构设计规范中没有具体规定时，应按工程经验采用不大于1.0的值。

1.3《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011[3] (以下简称为《地基基础规范》GB50007)第3.0.5条第3款对基础抗浮稳定验算也提出了规定，计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0。

同时规范中第第5.4.3条第3款规定：对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求：

(2)

式(2)中：为建筑物自重及压重之和（kN）；为浮力作用值（kN）；为抗浮稳定安全系数，一般取1.05。

1.4上海市规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）[4]中第12.1.4条规定：地下结构的抗浮验算采用以分项系数表达的极限状态设计法，作用效应采用基本组合，但分项系数均为1.0。

同时该规范中第12.3.2条明确给出了明挖法地下建筑物采用自重或桩基抗浮的地下结构抗浮稳定验算公式，具体公式如下：

(3)

(4)

式(3)、(4)中：为浮力设计值（kN）；为地下建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和（kN），不包括可变荷载；为自重抗浮分项系数，可取1.05～1.1，当仅采用自重进行抗浮时，不宜小于1.1；为抗拔桩数；为单桩抗拔承载力设计值（kN），应按7.2.9条确定；为浮力作用分项系数，取1.0；为水的重度（kN/m3），可按10 kN/m3采用；为地下建筑物排开水的体积（m3）。

1.5广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）

《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）[5]对地下室抗浮稳定性给出了明确的规定，地下室抗浮稳定性验算应满足下式的要求：

(5)

式(5)中：为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；为地下水浮力，水浮力不需考虑荷载分项系数，即为标准值。

1.6北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）

北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）[6]8.8节抗浮设计中给出了建筑物基础的抗浮验算公式：

(6)

当抗浮不满足表达式(6)时，抗浮构件按表达式(7)进行计算：

(7)

式(6)、(7)中：为地下水浮力标准值；为建筑物自重及压重之和；为永久荷载的影响系数，取0.9～1.0；为抗拔构件提供的抗拔承载力标准值。

1.7《地铁设计规范》GB50157-2003

《地铁设计规范》GB50157-2003[7]第10.5.2条中明确的提出明挖结构根据地质、埋深、施工方法等条件，必要时应进行抗浮、整体滑移及地基稳定性验算。对地下结构水浮力的取值原则以及抗浮力给出了较为明确的规定，水浮力取值：①对于渗透系数较小的粘性地层中的地下结构，可结合当地工程经验，对浮力作适当折减或把地下结构底板以下的粘性土层作为压重考虑；②对于砂性土层中的地下结构，应按全水头确定浮力。

地下结构的抗浮力一般有自重、内部静荷载及上部的有效静荷载，也可考虑侧壁与地层之间的摩擦力。同时对抗浮安全系数的选取也进行说明，目前尚无统一规定，结合即将实施2013版《地铁设计规范》，不计地层侧壁摩阻力时不应小于1.05；当计及地层侧摩阻力时，根据不同地区的地质和水文地质条件，可采用1.10～1.15的抗浮安全系数。

2 不同规范抗浮验算对比分析

通过查阅与地下结构相关设计规范，针对现行不同设计规范对抗浮稳定验算的有关规定进行整理分析。根据《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008和《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001中对极限状态法、单一安全系数法等设计方法和作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值的定义和划分，对抗浮稳定验算的设计计算方法、作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值和荷载组合分项系数等方面进行了分析对比，具体如下：

（1）《混凝土规范》GB50010规定了混凝土结构漂浮验算时，采用承载能力极限状态下作用的效应设计值采用基本组合，给出了基于承载力极限状态设计法的抗浮验算的广义表达式。

（2）《荷载规范》GB50009提出了基于承载力极限状态设计法的结构漂浮验算时采用基本组合，规定了基本组合下永久荷载、可变荷载的分项系数取值原则及取值范围，但尚未明确水浮力属于永久荷载还是可变荷载。

（3）《地基基础规范》GB50007明确规定了基础抗浮稳定验算时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0。同时提出了简单浮力作用下基础抗浮稳定性的计算公式，明确了抗浮稳定安全系数取值，抗浮验算计算公式与地基稳定性的计算公式形式相同，但浮力和自重作用值为基本组合下的荷载设计值，单一安全系数法采用的是抗力和作用标准值，不符合单一安全系数法的界定，因此仅从计算公式形式上划分为类似单一安全系数法。

（4）上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）也明确规定了地下建筑物抗浮验算采用以分项系数表达的极限状态设计法，作用效应采用基本组合，但分项系数均为1.0。同时也提出了明挖法地下建筑物基于极限状态设计法的抗浮稳定性的详细计算公式，浮力和抗浮力作用值为基本组合下的荷载设计值，明确了抗浮力和浮力的荷载组合的分项系数。该规范中的抗浮验算设计规定是现行规范中唯一与《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153、《荷载规范》GB50009等规范一致，采用以分项系数表达的极限状态设计法。

（5）广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）规定了地下室抗浮稳定性计算公式，浮力和抗浮力采用荷载标准值。从抗浮稳定性计算公式形式，可界定为单一安全系数法。

（6）北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ 11-501-2009）提出了建筑物地基的抗浮验算计算公式，计算公式中水浮力和抗浮力采用标准值，规定了抗浮力中建筑物自重及压重等永久荷载的影响系数取值范围。抗浮验算计算方法可界定为基于以分项系数表达的极限状态设计法。

（7）《地铁设计规范》GB50157-2003规定了明挖法结构根据地质、埋深、施工方法等条件，必要时应进行抗浮、整体滑移及地基稳定性验算。仅对浮力和抗浮力的取值计算原则进行说明，并未明确浮力、抗浮力的采用标准组合值，还是基本组合值。同时该还给出抗浮安全系数的取值，但未明确采用何种计算方法。由于仅给出抗浮安全系数，结合工程设计人员理解和应用，笔者在此暂推断为单一安全系数法。

通过对各个规范中对抗浮稳定性规定的对比分析和理解，通过各规范中对抗浮稳定验算的设计计算方法、作用（荷载）组合、作用（荷载）设计值和荷载组合分项系数等方面的分析解读，整理结果详见表1。

表1不同规范抗浮稳定验算计算的对比分析

项目

规范 验算公式 作用（荷载）组合 作用（荷载）的设计值 荷载组合分项系数 抗浮验算设计方法

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 基本组合 效应或抗力设计值 基于概率理论，以分项系数表达的极限状态设计法

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 ￣ 基本组合 荷载设计值 永久荷载在其他结构设计规范中没有具体规定时，应按工程经验采用不大于1.0的值。

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010

基本组合 荷载设计值 自重抗浮分项系数可取1.05～1.1，当仅采用自重进行抗浮时，不宜小于1.1；水浮力作用分项系数取1.0；

北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 11-501-2009

￣ 荷载标准值 永久荷载的影响系数，取0.9～1.0 极限状态设计法

国标《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 基本组合 荷载设计值 荷载分项系数均为1.0，抗浮稳定安全系数一般取1.05 类似单一安全系数法

广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003 ￣ 荷载标准值 ￣ 单一安全系数法

《地铁设计规范》GB50157-2003 ￣ ￣ ￣ 抗浮安全系数不计侧壁摩阻力时不小于1.05，考虑侧壁摩阻力时不小于1.15 单一安全系数法

注：表中单元格显示为“￣”，则认为规范未说明。

通过表中所列几种规范的对比，目前结构和地基抗浮稳定性验算的计算方法有两种：概率极限状态设计法和单一安全系数法。概率极限状态设计法是建立在以往大量的统计数据为基础上，是目前工程结构设计常用的设计方法，同时也是《工程结构可靠性设计统一标准》推荐的设计方法。单一安全系数法是根据可靠的工程经验或必要的试验研究得出的，是相对比较传统的一种稳定性计算方法。目前在基坑的稳定性验算中应用广泛。

鉴于目前《混凝土结构设计规范》和《建筑荷载》均是采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法，建议对地下结构的抗浮稳定性验算也从规范上统一采用概率极限状态设计法，避免规范采用不同计算方法，给工程设计人员带来不必要的误导。当然也不是机械的将结构构件设计的方法照搬到结构的抗浮稳定性验算设计中，简单的采用相同的荷载组合和相同的荷载系数，这样表面上是统一了设计方法，但实际上不正确的。地下结构的抗浮稳定性验算从规范上统一采用概率极限状态设计法，还需要工程科研和设计人员付出更多的努力，在工程实践中进行相关的监测，以便收集相关统计数据，为采用概率极限状态设计法奠定基础。

鉴于目前上海市工程建设规范《地基基础设计规范》中已明确提出了地下建筑物抗浮稳定性验算以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计法的计算公式，在其它规范或地方标准中未明确给出地下结构抗浮稳定性验算计算方法和公式时，可采用《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010的计算方法和公式。

3结论和建议

综合上述，地下结构抗浮稳定性验算设计方法宜与现行的建筑结构设计规范中结构构件的设计计算方法统一，采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。在其它规范或地方标准中未明确给出地下结构抗浮稳定性验算计算方法和公式时，建议可采用《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010的计算方法和公式。水浮力和抗浮力采用基本组合，自重荷载的分项系数取1.05～1.1，水浮力作用分项系数取1.0。为地下结构的抗浮稳定性验算提供了参考，能更加明确的对地下结构工程抗浮进行设计，避免出现抗浮问题。

参考文献

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010．

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50009-2012建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2012．

中华人民共和国住房和城乡建设部．中华人民共和国国家标准：GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2011．

上海现代建筑设计（集团）有限公司．上海市工程建设规范：DGJ08-11-2010地基基础设计规范[S]．上海，2010．

抗浮设计论文例7

1.对场地抗浮设防水位的理解

地下室抗浮设防水位法律上应由地质勘察单位提供，结构设计单位依据岩土工程勘察报告提供的抗浮设防水位进行计算。结构设计单位无权自行选取抗浮设防水位。按《高层建筑岩土工程勘察规程》第2.1节术语中对“抗浮设防水位”的解释：“地下室抗浮评价计算所需的，保证设防安全和经济合理的场地地下水位”。这就要求岩土勘察单位提供的抗浮设防水位能确保建筑在使用期间安全，且要以区域水文地质条件为基础，根据地下水类型，各层地下水位及其变化幅度和地下水补给、排泄条件等因素对抗浮设防水位进行评价。地下室抗浮评价在《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6节作了具体的阐述，其中第8.6.2条对场地地下水抗浮设防水位的综合确定提出了具体的要求。但岩土勘察单位实际上很难按规范的要求提供抗浮设防水位，一是由于甲方对时间进度要求太紧；二是缺乏系统长期的水文资料；三是因为其它各种因素。这使得勘察单位提供的抗浮设防水位绝大部分为“室外地面标高”和“场地整平标高”。

针对抗浮水位等一系列的问题，有学者对场地抗浮水位的确定给出了3个条件：①场地抗浮设防水位的确定要以区域水文地质条件为基础。②场地抗浮设防水位应是各含水层最高水位之最高者。③上层滞水的水位不应作为“场地抗浮设防水位”。

2.对抗浮设计的一点建议

目前讨论的地下室抗浮水位的确定均是在原始自然状态下场地的地下水位的确定，实际上由于地下室基坑的开挖，且开挖范围比地下室的范围会大一些，地下室施工完成后，地下室侧壁和基坑之间的施工空间回填部分不可能回到原始的自然状态。从目前中国的施工现场情况和管理水平看，地下室四周很难按设计图纸要求的土体回填，密实度不可能达到设计图纸的要求。基坑内填充大量的建筑垃圾及模板碎片等杂物。地下室基坑一般分两种情况，第一种情况为有混凝土支护的基坑（含桩加止水帷幕的支护结构，地下连续墙，钢板网混凝土护坡等），这种结构为防止地表水渗入基坑导致土体垮塌，地下室施工完成基坑封闭后，这种结构依然保留于土中，形成事实上的一个“聚水盆”。第二种情况为地下室四周场地开阔，采取纯自然放坡。在以上两种支护条件下，地下室的抗浮水位的标高取值均应参考以下几点：①历史最高水位或丰水期最高水位；抗浮设防水位若有长期水文观测资料或历史水位记录时，地下水作用力的计算可采用历史最高水位；若无长期水文观测资料或历史水位记录时，地下水浮力的计算可采用丰水期最高稳定水位。场地有承压水且承压水与潜水有水力联系时，应按承压水和潜水的混合最高水位计算地下水对地下室的浮力作用。历史最高水位或丰水期最高水位极有可能高于场地室外地面很多，此时整个场地及地下室均淹没在水中，这种情况下取历史最高水位或丰水期最高水位是不对的。②依据地质勘察报告提供的抗浮设防水位。这就要求勘察单位切实按《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6节的有关要求进行勘察工作。③室外水体自流进入地下室的最低处标高。对于地下室来说，应该是与地下室连成一体的人和车等出入口处的最低标高。一般情况下车道等出入口处的标高比室外地面标高或场地整平标高低很多；若地下水位高于此标高，则水会从车道等出入口溢进地下室，许多地下室均属于这种情况。④室外地面最低处标高。若车道等出入口处的标高较高，则地下室的抗浮水位应取地下室四周室外地面标高的最低点处。以上4种情况是我们确定地下室抗浮水位的重要因素，我们应作出比较后取符合工程实际的最小值设计。这样取值既符合实际情况又遵守了勘察报告，设计人员也很好操作实施，这就使得地下室抗浮设防水位避免取值过高造成浪费。

3.工程实例

苏州某小区单层地下室平时用作车库，柱网间距6mx8m，设计使用年限50年。地下室面积约20000m2，呈长方形布置，长约250m，宽约83m。地下室顶板面覆土厚度1.0m，地下室结构顶板面标高-1.500m(相对标高)，底板面标高-5.600m(相对标高)。场地地势呈北边高，南边低，地下室底板以下为硬塑状态的黏土层，分布于整个场区，强度高（fak=200kPa），中～低压缩性，工程性质良好，作为地下室的天然基础。若按地质勘察报告提供的抗浮设防水位为“场地整平标高”，设计人员一般会按建筑总图的室外场地标高取值，取抗浮设防水位为4.20m标高，则整个地下室要采取抗浮措施，整个地下室的抗浮成本估算约300万人民币。若采用基坑四周最低点3.200m标高的抗浮设防水位，则地下室不用采取抗浮措施。苏州市历史最高潜水位为2.63米，最低水位为-0.21米，均为56黄海高程（前两者地勘报告均未给出），抗浮设防水位若取2.63m标高地下室也不需要采取抗浮措施。从此例可以清楚地看到抗浮设防水位的选取是至关重要的，这就要求勘察单位提供科学的有依据的抗浮水位，着实承担起技术责任，让设计人员能清晰的使用抗浮水位。通过对地下室的场地条件进行分类后，结构设计人员能很清晰地对抗浮设防水位标高进行取值并进行相应的折减，这样设计做到有的放矢，既满足工程安全要求，又节省造价，节约社会资源。

4.结语

目前地下室抗浮设计设防水位取值不合理造成社会资源的浪费。原始地貌下的场地地下水位和基坑开挖、支护、回填后的抗浮设防水位可能具有不一致性。勘察单位应提供科学合理的抗浮设防水位。设计应要求勘察单位提供基底下土层的各项物理力学指标及渗透系数。地下室抗浮设防要选取符合工程实际的设防水位和静水压力折减系数。

抗浮设计论文例8

0 引言

抗浮是给水排水工程结构稳定验算的重要方面，也是其结构设计的首要环节。在市政工程建设中，给排水工程结构常需埋置于地面以下。在地下水较丰富的地区，当地下水位高于结构底面时，结构将受到地下水的浮托力作用。此外，如结构物基坑回填采用透水性材料或非透水性填料未能压实，上层滞水也会产生浮托力。设计人员在给水排水结构设计中，应根据场地的水文地质条件首先对结构物进行抗浮验算，拟定其相关结构尺寸。然而，在具体的工程实践中，给排水结构物由于抗浮失稳造成的破坏并不鲜见。笔者对市政工程中几种典型给水排水结构物抗浮设计方法进行了总结和讨论，供相关人员参考。

1 给水排水结构的上浮力作用及抗浮验算

地下式给水排水结构物（构筑物、管道等）受到的地下水浮托力可用阿基米德原理进行解释和计算。阿基米德原理要求浸入静止流体的物体下表面必须与流体接触，故理论上“对节理不发育的岩石和粘土”，地下水（含上层滞水）对结构物按阿基米德原理计算得到的浮力可进行折减。实际工程中，由于地方经验或实测数据的欠缺，设计时对结构物受到的浮力通常未考虑这种折减。则结构物可按下式进行抗浮稳定验算：

式中： 为抗浮力总和（仅计入永久荷载），根据所采用的抗浮方式确定， 为同时采用的抗浮方式数。 为地下水重度标准值。 为结构物浸入地下水部分的体积，地下水位应考虑可能出现的最高水位，可用勘察部门根据场地内水文地质条件综合确定的抗浮设防水位。 为抗浮稳定性抗力系数，对构筑物结构取1.05，对管道结构取1.10。

2给水排水结构物常用抗浮方式

结构抗浮工程措施一般有结构自重抗浮、配重抗浮、锚杆（或基桩）抗浮及管理抗浮（导渗抽排）。工程设计时，应综合考虑地下水位、结构特征、地形地貌、地质土层情况、施工能力等因素，经技术、经济比选后，最终确定抗浮措施。

2.1自重抗浮

靠结构物自身结构构件的重量满足抗浮要求，自重计算不包括设备重、使用荷载及安装荷载，适用于自重加大不多即可满足抗浮要求的情况。一般中小型给水排水构筑物、管道等常采用此抗浮方式，当抗浮稳定不满足时，适当加大其结构构件的尺寸。自重抗浮较其它抗浮方式更安全可靠。

2.2配重抗浮

通过在结构物上增加压重满足抗浮要求。常用的配重是构筑物外挑底板上的填土（地下水位以下填土取浮容重）或砌体。在不影响使用空间的情况下，也可在结构物内设置填料（如毛石砼或其他低强度等级砼）。当管道自重抗浮不满足要求时，在管道上设置现浇或预制砼块也是配重抗浮的一种形式。

2.3锚杆（基桩）抗浮

利用锚杆（基桩）的抗拔承载力来抵抗地下水浮托力，常用于结构物所受地下水浮力较大，采用自重抗浮等其他抗浮方式难以满足要求的情况。锚杆（基桩）应均匀布置在构筑物底板下壁板轴线位置，或在整个底板下均匀设置。前者不改变底板受力情况，后者在底板受力分析时应考虑地下水浮力的影响。

锚杆（基桩）抗拔承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时可根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：2005）或《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中有关公式估算。

3几种典型给水排水结构物的抗浮计算实例

3.1 管道

某工程截污管采用DN800钢筋砼管，分陆地段和河道段两部分。陆地段采用开槽敷设，管顶覆土1.2m，抗浮设防水位取地面以下0.5m；河道段管道无覆土，管顶位于河道常水位以下。管道抗浮验算如下（整体抗浮）：

陆地段： =（18x0.5+8x0.7）x0.96+24x0.785x（0.962-0.82）=19.32KN/m，

=10x0.785x0.962=7.23KN/m， / =2.67>1.1，抗浮验算满足要求。

河道段： =24x0.785x（0.962-0.82）=5.31KN/m，则 / =0.73

图一

=5.31+（6.81/2.5）=8.03KN/m， / =1.11>1.1，满足抗浮要求。

3.2箱涵

某雨水箱涵BXH=4.0x3.0m，壁板厚350mm，顶、底板厚均为400mm，底板外挑400mm，涵顶覆土1.0～2.7m。涵顶道路荷载为公路-Ⅰ级，管道结构的重要性系数取1.0。抗浮计算地下水位按设计路面以下0.5m。该构筑物抗浮验算如下（仅需整体抗浮，采用自重+配重抗浮，涵顶覆土取1.0m，为最不利情况）：

=24x[5.5x0.4+（4.7x3.4-4x3）]+（18x0.5+8x0.5）x4.7+[0.4x（18x0.5+3.9x8）x2]

=241.58KN/m

=10x（5.5x0.4+4.7x3.4）=181.8KN/m， / =1.32>1.05，满足抗浮要求。

3.3 清水池

某工程清水池结构布置如图二所示，池内设置400x400mm立柱，立柱间距3.5x4.0m，采用无梁楼盖结构，池顶覆土厚300mm。±0.000相当于黄海高程48.000m，根据本工程地质勘察报告，抗浮设防水位取黄海高程49.500m。现对清水池进行抗浮验算（局部抗浮）：浮力 =10x1.95=19.5Kpa；

顶板及其上覆土重 =24x0.25+18x0.3=11.4Kpa；底板自重 =24x0.45=10.8Kpa；

立柱自重折算 =24x0.4x0.4x3.5/（3.5x4）=0.96Kpa

则 / =23.16/19.5=1.18>1.05，满足抗浮要求。

图二

4 结语

地下式给水排水结构物抗浮验算包括整体抗浮和局部抗浮。在复杂的工程实践中，设计人员应根据给水排水结构物的具体型式、结构特点及场地水位地质条件等因素，对其进行正确的抗浮验算，并采取适宜的抗浮措施，保证结构安全。施工阶段的抗浮，应要求施工单位切实做好基坑排水工作，确保不间断排水。如出现意外，基坑无法抽排而导致积水时，应立即对正在进行施工的结筑物采取临时抗浮措施，确保结筑物不致抗浮失稳破坏。

参考文献

抗浮设计论文例9

中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：

一、工程概述

某建筑工程3栋，楼层数28层，设两层地下室，鉴于场地地处沟谷内，周边地下水位较高且向该低洼处渗流补给，抗浮设防水位统一取27．0m，地下水水头差为9．7m，则地下水浮力为97kPa。根据结构自重不同，将场地需采取抗浮措施的区域分为I、Ⅱ两个区，为便于抗浮设计，根据中风化岩体埋深又分为若干个小区，见图l所示。其中场地西北部消防车回车场为I区，结构自重为39kPa，地下水净浮力为58kPa；其余区域为Ⅱ区，结构自重为53．45kPa，地下水净浮力为43．55kPa。因此，需考虑抗浮措施。

图1 地下室抗浮锚杆设计分区图

二、抗浮技术措施的选取及设计

（一）抗浮技术措施选取

抗浮技术措施一般采用降排截水、压重、抗浮桩、抗浮锚杆(索)以及联合措施。该工程抗浮技术措施的选取经历了曲折过程，曾经先后论证了设置排水盲沟+压重方案、人工挖孔桩方案、抗浮锚杆方案，以及人工挖孔桩与抗浮锚杆联合方案。

排水盲沟+压重方案：在地下室周边及底部设置排水盲沟，将地下水向西南角低洼处的市政雨水井中自溢，使地下水位稳定地控制在高程24．0m，然后在纯地下室的顶板上(即广场区)覆土来抗浮。排水盲沟方案在星河丹堤E区F区等项目中有成功采用。但考虑到本工程若采用覆土又需加深地下室埋深，造价将增高，因此该方案被放弃。

人工挖孔桩方案：该地块内的3栋高层建筑物采用人工挖孔桩基础，因此抗浮措施也可采用人工挖孔桩方案。挖孔桩作为抗拔桩，入岩需有一定深度才能保证提供足够的抗拔力，但鉴于本场地基岩埋深起伏大挖孔桩施工需采取爆破措施，经爆破松动的桩周岩体难以提供较高的摩阻力，而且地下水量较大，因此该方案被放弃。

人工挖孔桩+抗浮锚杆联合方案：基本设想是在场地西北部基岩埋深大的区域采用挖孔桩抗浮，其余区域采用抗浮锚杆抗浮。这种联合方案的作用效果很难理论上分析清楚，因此这个方案也被放弃。

经过多次专家论证，最终采取较成熟的抗浮锚杆方案。

（二）抗浮锚杆设计

(1)土层锚杆的加固机理

土层锚杆是一种新型的受拉构件，它把来自外部的荷载，通过拉杆的拉结作用传递到锚固体，再由锚固体将荷载分散到周围稳定土体中去。它一端与结构物或挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的抗拔水浮力。当它垂直于地面方向，通过锚固体对其周围土的摩擦力，将锚杆所受的抗拔力传递到周围稳定土体中去，便起到土层锚杆的抗浮作用。

(2)抗浮锚杆设计与计算

场地内中风化岩体埋深(从地下室底板底起算)，除场地西北角外一般小于12．0m，特别是场地东南角中风化岩体已出露，因此采用岩石抗浮锚杆，要求锚杆均进入中～微风化岩体中，以利于变形协调。按地区经验，锚固体直径不小于150mm，锚杆抗拔力特征值不小于 400kN，配筋为3根HRB400型直径28mm钢筋点焊成束。纯地下室柱网间距一般为7．9mX7．9m，各柱网内锚杆问距2．0m X 2．0m，两柱间地梁下布设2根锚杆。I区面积11 l1m2，布设222根锚杆；Ⅱ区面积5397m2，布设904根锚杆。

①整体稳定性验算

整体稳定性验算按下式计算：

(1)

式中w——结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和(kN)；

N——锚杆数量

n——锚杆数量；

Nth——单锚抗拔力标准值(kN)；

F——地下水浮力。

对于I区，结构自重总和W为43329kN，地下水浮力F为107767kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为71040kN，则整体稳定性系数为1．06，满足要求。

对于Ⅱ区，结构自重总和W为288469．65kN，地下水浮力F为523509kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为289280kN，则整体稳定性系数为1．10，满足要求。

②裂缝控制验算

关于抗浮锚杆裂缝控制的验算，国标或行标中暂未明确要求。在地方规范中有提及：广东省标准中要求，对锚固杆件应有可靠的防腐措施；对抗拔桩应验算桩身裂缝宽度，其最大裂缝宽度不应超过0．2mm；上海市标准中规定，土锚锚固体根据所处地下介质腐蚀情况，可分别按轴心受拉构件验算其强度及裂缝开展宽度，在一般情况下，永久性锚杆锚固体轴心受拉最大裂缝宽度不超过0．2mm。

因此，按上海市标准计算锚固体最大裂缝宽度为0．1 1mm，满足规定要求。另外，若按“混凝土结构设计规范”，最大裂缝宽度计算值为0．26mm，两者的区别在于计算公式及参数取值略有不同。

③设计原则及设计参数

根据水质分析、土的易溶盐分析报告，场地地层对永久性锚杆无腐蚀性，采用Ⅱ级简单防腐措施。锚杆为全长粘结型砂浆锚杆，灌注 M30水泥砂浆；锚侧土层(含砂粘性土、砾质粘性土、全风化及强风化花岗岩)综合摩阻力特征值大于25kN／m，中～微风化岩体综合摩阻力特征值大于90kN／m，微风化岩体综合摩阻力特征值大于l 50kN／m。锚杆非锚固段长度取2．5m，考虑到基岩裂隙发育且锚侧岩土层厚度变化大，锚杆须锚人中～微风化岩体中。

根据结构设计要求，抗浮锚杆在设计荷载作用下位移量应小于l5mm。锚筋伸入底板中35d(d为锚筋直径)取1．0m。在锚头与底板接合处，待砂浆体凝固后凿一深l50mm槽，填充S 的防水砂浆。

④抗浮锚杆长度分区

场地西北部I1区，含砂粘性土残留厚度0．21～0．26m，砾质粘性土厚4．6～5．3m，全风化岩体厚1．5～2．5 m，强风化岩体厚 1．8～2．2m，中风化岩体厚0．0～0．4m。中风化岩体埋深8．16～10．21m。锚杆须进入中～微风化岩体中不少于3．0m，锚杆长度为12．0m。

抗浮设计论文例10

中图分类号： [TU354] 文献标识码：A文章编号：

1影响地下室结构上浮因素

1.1抗浮水位的影响与选取

建筑设防水位的确定对建筑物的安全和投资有着重要的影响。对于水头差，黄志仑《关于地下建筑物的地下水扬力问题分析》中认为水头差为地下水位与基础底面的差值。如高层楼房：假设其基础底面位于潜水层下h 处，由于水头差的存在，必然会有渗透，经过若干年，渗流将达到稳定。假定原地面水位不变，若干年后的水头差应小于h，基础底面所受浮力就要减小。而对于临时性构筑物如基坑工程，一般基坑开挖时采用支挡和隔水措施，基坑内外因水头差而形成渗流，水头差就更难确定。在地面下数十米的深度内，存在多层地下水，其水头高差选择更要仔细研究，要确保安全情况下的经济合理。

1.2地下室上部结构荷载取值

对于于上部结构重力G，应结合具体情况考虑：当地下室面积与上部主体结构面积相等时，可比较地下室水浮力与建筑总荷重的关系，判断是否可能发生上浮。但当上部主体建筑有裙房时，采用地下室总荷重只能计算到裙房的楼层；当地下室面积大于上部主体建筑±0.00 层面积，或按裙房楼层比较浮力与建筑物总荷重，浮力大于建筑物总荷重时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态，特别是边柱、角柱和上部没有压重的单元；对于地下室层数较多而地上层数不多之建筑物，应慎重验算地下水之浮力作用，在验算建筑物抗浮能力时，应不考虑活载。

1.3地下室刚度

地下室结构物在水浮力作用下是否产生不均匀上浮，板底荷载的实际分布和地下室整体刚度大小（即地下室整体变形协调能力大小）有很大影响。

对于高层建筑下的地下室结构，传统设计方法将底板上的高层主楼、低层裙房和纯地下车库分别与地下水浮力进行比较计算，而实际上诸多设计人员仅用建筑物基底的平均荷载（基底平均反力）与浮力比较来决定考虑结构上浮问题。对于无上部结构地下室底板在水浮力作用下的内力计算，对筏板基础，如地基较均匀，基础底板刚度大，一般采用倒置的倒楼盖计算；如基础底板刚度较小，常按弹性地基梁计算，水浮力的影响较大。基础在上部荷载作用下，产生盆形沉降的情况下，基底应力产生重分布。边柱有较大的超荷载，而内柱有不同程度的卸载，即出现“架桥”作用。

2地下室抗浮的常用措施

2.1配重抗浮

小型水池一般不需要配重抗浮，因其池壁相距较近, 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力，抗浮安全系数很容易满足规范要求。

配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级混凝土压重；二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。

2.2锚固抗浮

锚固抗浮可分为锚杆和抗拔桩抗浮两类。

锚杆抗浮：锚杆是在底板和板下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，锚杆技术也得到发展应用。锚杆抗浮要注意：一是当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状态，当构筑物满水时，锚杆又处于受压状态，锚杆有可能受到反复拉压的作用；二是锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满、如何避免断杆等都是施工难题；三是当地下水有侵蚀性对锚杆的耐久性要求提高，这将在一定程度上限制其适用性。本文工程实例将重点介绍锚杆抗浮的施工。

2.3降水抗浮

其具体做法是在构筑物底板下设反滤层，在周围可设降水井，降水井和反滤层间用盲沟相连，使水的浮力可以自由释放，从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计，当土的颗粒较细时，应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层，引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低。但其可靠性差，如反滤层被堵塞，则水位很难降至底板以下。

该方法可通过延长后浇带的封闭时间，使水的压力从底板扩散到地下室内配合使用。在后浇带封闭达到设计强度按设计要求及时顶板回土复压，使地下室抗浮系数大于1.05。但该方法在施工过程要重点观测沉降变化，如有超出要求应立即采取措施。

3工程实例

3.1工程概况

某酒店，建筑面积5.8万m2，地下两层，地上十一层，框架结构。单层地下室面积9800 m2，其中约3000 m2为没有上部塔楼的纯地下室，无覆土。地质报告提供的地下水位为-1.500m。地下二层底板板面标高-9.65m，底板厚300mm，采用φ500PHC静压管桩桩基础。该工程于2009年底主体施工完毕，进入装修阶段，没有进行上浮稳定验算即停止降水。2010年2月进入雨季后，发现纯地下室部分上浮，最大上浮量达到195mm。

后经多方讨论计算决定采用预应力锚杆抗浮措施进行加固，但目前，土中抗浮锚杆的设计、施工和检测尚无明确的规范标准，主要参考《土层锚杆设计与施工规范》CECS22∶90，因此施工的过程检测及控制将成为重点。

3.2锚杆的设计与试验

锚杆设计抗浮力经计算，工程单位面积上水浮力标准值为42kN/m2，覆土、顶底板和墙柱等结构自重标准值为33kN/m2，结构自重抗浮力分项系数取0.9，则单位面积上设计抗浮力标准值为12.3kN/m2。考虑抗浮锚杆间距为3.0m，梅花形布置，则单根锚杆的抗浮力设计值为111kN。

取三根锚杆发生破坏前的荷载作为极限荷载，其平均值240kN作为抗拔锚杆的极限承载力，抗拔承载力设计值取为120kN大于111KN。

3.3施工工艺

测量定位锚索编号成孔洗孔、下锚索注浆张拉、锁定质量检验。

3.4施工技术分析

成孔的水平方向偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1%，钻具直径为Φ168mm；钻孔深度应超出设计深度不少于0.5m。

为了保证孔内泥浆较彻底洗净，在清水洗孔后应采用高压空气洗孔。高压气管应伸至孔底，气管底端封死，底部500mm范围内布置4~5排出气孔，底部气管的直径应在Φ10mm以上。洗孔时，应从孔底洗起，慢慢来回转动出气管，并缓慢拔出气管，气管拔出的同时应通过注浆管从孔底注入水泥浆，水泥浆的水灰比为1.5:1，比重为1.3~1.4之间。气管的拔出速度应控制在1m/min之内，每根锚索洗孔时间不小于10min。

4结束语

地下建筑物的抗浮设计关系到结构使用年限内的安全问题，应根据工程地质资料、施工条件、地下情况进行周密计算、精心施工，尤其注意施工阶段的抗浮问题。本工程经抗浮加固后，经历了几次大暴雨和雨季的考验，没有上浮，抗浮措施达到预期的效果。

参考文献：

[1]许录明 抗浮锚杆在郑州市中孚广场工程中的应用[J]岩土工程界2005年(04)