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摘要：本文针对目前工程中出现的地下室上浮现象，分析了产生这种现象的主要原因，给出了目前该问题在施工、设计及加固中的一些措施，为日后的进一步解决问题，提供了一些参考依据。
关键字：地下室；抗浮；上浮
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着我国建设规模的加大，特别是大中城市，为充分利用地下空间，大量带有地下室的高层建筑物、地下车库、下沉式广场以及地铁、地下商场等地下建(构)筑物对地下空间的利用不断向深度方向发展。在地下土层含水丰富的沿海城市如烟台、大连以及青岛等，由地下水水浮力所造成的地下室不均匀上浮、上部结构倒塌、倾斜、严重受损的事故时有发生，给国家和人民造成了巨大的经济损失和人员伤亡，使得地下室抗浮与加固问题显得日益突出。
近年来，地下室上浮，造成结构严重受损的事故时有发生，如某地广场地下室由于电梯与地下室采用不同基础形式，加上设计时未采用最高地下水位设计 （设计采用勘察期间地下水位），致使地下室上浮从而产生差异变形（图1、2）。因此有必要对地下室抗浮及加固问题做进一步的研究，以避免类似事故发生。
图1车库与地面脱开 图2车库顶板拱起
2地下室抗浮研究现状及存在的问题
2.1《建筑地基基础设计规范》关于地下室抗浮的有关规定
有高层建筑就有地下室，有地下室必然要考虑地下水的作用。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)新增了抗浮验算要求，第3.0.2条文第6条规定：当地下水埋藏较浅，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。这条规定虽然列为强制性条文，但要求不明确、不严格，主要存在下面几个问题。
（1）对于单栋建筑的满堂地下室，根据上部建筑的荷重，设计人员可以较直接地判断是否存在上浮问题，但当地下室占地大于上部建筑主楼时，或地下室是几栋建筑联成的整体大型地下室时，如果设计人员还是简单地根据上部建筑的荷重是否大于地下水浮力来判断地下室是否存在上浮问题，就很有可能出工程事故。因为建筑总荷重可能远远大于地下水上浮力，但局部抗浮的能力不一定能满足要求，必须认真验算。设计人员可能更多地考虑不均匀沉降的问题，而忽略了不均匀抗浮验算。
（2）关于“地下水埋藏较浅”的界定，规范没有明确量化指标。地下水按水位的深浅来划分可大致分为五大类。
①雨水直接补给型。地下水一般在地表下0～1米，年变化幅度不大。
②地表入渗型。地下水位一般在地表下1～2米，年变化幅度较大。
③平均常规型。水位一般在地面下2碑米，在砂类土的年变幅在0.5～0.7米，粘性土在0.7～1.0米左右。
④较深常规型。地下水位在4米以下，有时可深达7～10米，年度最高和最低水位可能滞后于气象变化。
⑤非干扰型。水位在7～10米以下，直接的入渗和蒸发己经基本不干扰水位的变化。
1～4层水位的变化，都直接影响地下室浮力的大小，但各层水的赋存条件、场地地下水与区域性水文地质条件之间的关系和气象条件都影响着各层水位的变化趋势，分析场地地下水的渗流特征以及由此造成的压力水头的分布形态，才能得到地下室的实际浮力。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)关于地下水位的确定是依据第3.0.3条文第1条的第3小条规定：地基基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合下列规定：当工程需要时，尚应提供用于计算地下水浮力的设计水位。也就是说，用于计算地下水浮力的设计水位应通过岩土工程勘察确定。
2.2《岩土工程勘察规范》关于地下室抗浮的有关规定
《岩土工程勘察规范》(GB50021～2001)第7.1.1条规定：岩土工程勘察应根据工程要求，通过搜集资料和勘察工作，掌握下列水文地质条件。
①下水的类型和赋存条件。
②主含水層的分布规律。
③区域性气候资料如年降水量、蒸发量及其变化和对地下水位的影响。
④地下水的补给排泄条件，地表水与地下水的补排关系，及其对地下水位的影响。
⑤勘察时的下水位，历史最高地下水位，近3～5年最高地下水位，水位变化趋势和主要影响因素。
⑥是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。
目前，除个别先进城市的政府有组织这方面的调查，建立城市水文地质资料库供调查比较外，我国大部分城市尚未建立这方面的资料库。由于，城市建设与时俱进，地下水的开发利用、水土流失、地形地貌的破坏、水库的建设、河流改道全球性气候条件的变化等因素，都会引起水文地质的变化。城市水文地质资料的建立具有较强的时效性，要通过单栋工程的岩土工程勘察工作来完成7.1.1条的规定工作几乎是不可能的。因此，规范第7.1.3条文规定：对高层建筑或重大工程，与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，宜进行水文地质勘察。
其次，做水文地质勘察工作的高层建筑可谓凤毛麟角，因为这需要耗费大量的资金和时间来勘察，分析统计出较准确的地下水分布及其流动状态。对于这项耗费资源的工作，开发商都是无法接受的。因此，规范制定时也充分考虑了这些因素，在7.3.2条之第1条规定：“地下水力学作用的评价应包括下列内容：对基础、地下结构物和挡土墙应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构物的上浮作用，原则上应按设计水位计算浮力，对节理不发育的岩石和粘土具有地方经验或实测数据时，可根据经验确定，有渗流时，地下水的水头和作用宜通过渗流计算进行分析评价”，在规范的条文说明关于7.3.2条的注解：“地下水对基础的浮力作用，是最明显的一种力学作用，在静水环境中，浮力可以用阿基米德原理计算，一般认为，在透水性较好的土层或节理发育的岩石地基中，计算结果即等于作用在基底的浮力；对于渗透系数很低的粘土来说，上述原理在原则上也应该是适用的，但是有关实测资料表明，由于渗透过程的复杂性，粘土中基础所受到的浮压力往往小于水位高度。由于这个问题缺乏必要的理论依据，很难确切定量，故本文规定，只有在具有地方经验和实测数据时，方可进行一定的折减”。
由以上规范条款的规定可见，由于地下水的埋藏、分布和流动变化很复杂，是区域性水文地质变化，规范还是进行简化处理，以满足工程要求为准。但对于埋藏较深的多层地下室，采用简化处理，可能大大高估了地下水位，将造成巨大的浪费。
2.3现行规范关于施工过程中地下室抗浮的有关规定
施工过程中的地下室抗浮也应引起设计和施工人员的高度重视。深基坑施工往往采取人工降水，当地下室完成土方回填后，一般都停止人工降水工作，过一段时间后，特别是在地下水富裕地区，当建筑物地基土渗流性较好时，地下水水位很快就恢复到正常状态，或者由于场地排水不畅积水，地表水渗入，若适逢雨季，地下水位急剧上升，这时上部荷载若未加足，特别是多塔楼地下室，几栋塔楼施工进度是不一样的，在浮力作用下，地下室整体的上浮趋势，在荷重足够的位置被压制住了，在荷重不足的部分，就会释放出来，造成地下室局部的上浮位移。如果上部结构的刚度不足以抵抗这种变形，结构的开裂受损就无法避免，这是地下室上浮验算外的一种状态，造成的破坏是很难恢复的。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)第9.2.6规定：停止降水时应采取保证结构物不上浮的措施。但这个规定经常被设计和施工人员忽视。
2.4现行规范对抗浮措施的规定
若具体工程必须采取抗浮措施，目前一般主要有2种做法：一是采用加大结构尺寸或者压重；二是采用抗浮锚杆或抗浮桩。
第1种方法受建筑功能限制已很少采用。抗浮锚杆和抗浮桩是目前最主要的抗浮手段。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)和《建筑桩基技术规范》(JGJ94～94)对桩基抗拔设计的相应规定都较少。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)第8.5.8条规定：“当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算及抗身抗裂验算”；第10.1.10条规定：“抗浮锚杆完成后应进行拉拔力检验，检验数量不得少于锚杆总数的3%，且不得少于6根”。《建筑桩基技术规范》(JGJ94～94)第5.5.8条规定：“对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基，应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0.02mm。对于处于腐蚀介质中的桩基，应控制桩基不出现裂缝；对于桩基处于含有酸、氯等介质的环境中时，则其防护要求还应根据介质腐蚀性的强弱符合有关专门规范的规定采取专门的防护措施，保证桩基的耐久性”，由此可见抗浮设计仍然比较简单或者是还没引起大家的重视。
3 展望
引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物当时的上部荷重，造成这种情况可能是设计上的疏忽，也可能是施工的大意。例如，设计人员忽视了大体积地下室主体建筑外上部荷重较轻的受力单元的浮力验算或浮力的设计地下水位标高取值有误；施工过程太早停止人工降低地下水的措施，地下室顶板没有及时覆土，地下室回填土的回填质量太差无法形成有效的摩擦力或者施工场地的排水不畅地表水倒灌等是地下室发生上浮事故的主要原因。因此，对于地下室上浮事故应仔细分析原因，以最大程度减小其对结构造成的不利影响。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范，GB50007～2002
[2]建筑桩基技术规范，JGJ94～94
关键字：地下室；抗浮；上浮
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着我国建设规模的加大，特别是大中城市，为充分利用地下空间，大量带有地下室的高层建筑物、地下车库、下沉式广场以及地铁、地下商场等地下建(构)筑物对地下空间的利用不断向深度方向发展。在地下土层含水丰富的沿海城市如烟台、大连以及青岛等，由地下水水浮力所造成的地下室不均匀上浮、上部结构倒塌、倾斜、严重受损的事故时有发生，给国家和人民造成了巨大的经济损失和人员伤亡，使得地下室抗浮与加固问题显得日益突出。
近年来，地下室上浮，造成结构严重受损的事故时有发生，如某地广场地下室由于电梯与地下室采用不同基础形式，加上设计时未采用最高地下水位设计 （设计采用勘察期间地下水位），致使地下室上浮从而产生差异变形（图1、2）。因此有必要对地下室抗浮及加固问题做进一步的研究，以避免类似事故发生。
图1车库与地面脱开 图2车库顶板拱起
2地下室抗浮研究现状及存在的问题
2.1《建筑地基基础设计规范》关于地下室抗浮的有关规定
有高层建筑就有地下室，有地下室必然要考虑地下水的作用。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)新增了抗浮验算要求，第3.0.2条文第6条规定：当地下水埋藏较浅，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。这条规定虽然列为强制性条文，但要求不明确、不严格，主要存在下面几个问题。
（1）对于单栋建筑的满堂地下室，根据上部建筑的荷重，设计人员可以较直接地判断是否存在上浮问题，但当地下室占地大于上部建筑主楼时，或地下室是几栋建筑联成的整体大型地下室时，如果设计人员还是简单地根据上部建筑的荷重是否大于地下水浮力来判断地下室是否存在上浮问题，就很有可能出工程事故。因为建筑总荷重可能远远大于地下水上浮力，但局部抗浮的能力不一定能满足要求，必须认真验算。设计人员可能更多地考虑不均匀沉降的问题，而忽略了不均匀抗浮验算。
（2）关于“地下水埋藏较浅”的界定，规范没有明确量化指标。地下水按水位的深浅来划分可大致分为五大类。
①雨水直接补给型。地下水一般在地表下0～1米，年变化幅度不大。
②地表入渗型。地下水位一般在地表下1～2米，年变化幅度较大。
③平均常规型。水位一般在地面下2碑米，在砂类土的年变幅在0.5～0.7米，粘性土在0.7～1.0米左右。
④较深常规型。地下水位在4米以下，有时可深达7～10米，年度最高和最低水位可能滞后于气象变化。
⑤非干扰型。水位在7～10米以下，直接的入渗和蒸发己经基本不干扰水位的变化。
1～4层水位的变化，都直接影响地下室浮力的大小，但各层水的赋存条件、场地地下水与区域性水文地质条件之间的关系和气象条件都影响着各层水位的变化趋势，分析场地地下水的渗流特征以及由此造成的压力水头的分布形态，才能得到地下室的实际浮力。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)关于地下水位的确定是依据第3.0.3条文第1条的第3小条规定：地基基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合下列规定：当工程需要时，尚应提供用于计算地下水浮力的设计水位。也就是说，用于计算地下水浮力的设计水位应通过岩土工程勘察确定。
2.2《岩土工程勘察规范》关于地下室抗浮的有关规定
《岩土工程勘察规范》(GB50021～2001)第7.1.1条规定：岩土工程勘察应根据工程要求，通过搜集资料和勘察工作，掌握下列水文地质条件。
①下水的类型和赋存条件。
②主含水層的分布规律。
③区域性气候资料如年降水量、蒸发量及其变化和对地下水位的影响。
④地下水的补给排泄条件，地表水与地下水的补排关系，及其对地下水位的影响。
⑤勘察时的下水位，历史最高地下水位，近3～5年最高地下水位，水位变化趋势和主要影响因素。
⑥是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。
目前，除个别先进城市的政府有组织这方面的调查，建立城市水文地质资料库供调查比较外，我国大部分城市尚未建立这方面的资料库。由于，城市建设与时俱进，地下水的开发利用、水土流失、地形地貌的破坏、水库的建设、河流改道全球性气候条件的变化等因素，都会引起水文地质的变化。城市水文地质资料的建立具有较强的时效性，要通过单栋工程的岩土工程勘察工作来完成7.1.1条的规定工作几乎是不可能的。因此，规范第7.1.3条文规定：对高层建筑或重大工程，与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，宜进行水文地质勘察。
其次，做水文地质勘察工作的高层建筑可谓凤毛麟角，因为这需要耗费大量的资金和时间来勘察，分析统计出较准确的地下水分布及其流动状态。对于这项耗费资源的工作，开发商都是无法接受的。因此，规范制定时也充分考虑了这些因素，在7.3.2条之第1条规定：“地下水力学作用的评价应包括下列内容：对基础、地下结构物和挡土墙应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构物的上浮作用，原则上应按设计水位计算浮力，对节理不发育的岩石和粘土具有地方经验或实测数据时，可根据经验确定，有渗流时，地下水的水头和作用宜通过渗流计算进行分析评价”，在规范的条文说明关于7.3.2条的注解：“地下水对基础的浮力作用，是最明显的一种力学作用，在静水环境中，浮力可以用阿基米德原理计算，一般认为，在透水性较好的土层或节理发育的岩石地基中，计算结果即等于作用在基底的浮力；对于渗透系数很低的粘土来说，上述原理在原则上也应该是适用的，但是有关实测资料表明，由于渗透过程的复杂性，粘土中基础所受到的浮压力往往小于水位高度。由于这个问题缺乏必要的理论依据，很难确切定量，故本文规定，只有在具有地方经验和实测数据时，方可进行一定的折减”。
由以上规范条款的规定可见，由于地下水的埋藏、分布和流动变化很复杂，是区域性水文地质变化，规范还是进行简化处理，以满足工程要求为准。但对于埋藏较深的多层地下室，采用简化处理，可能大大高估了地下水位，将造成巨大的浪费。
2.3现行规范关于施工过程中地下室抗浮的有关规定
施工过程中的地下室抗浮也应引起设计和施工人员的高度重视。深基坑施工往往采取人工降水，当地下室完成土方回填后，一般都停止人工降水工作，过一段时间后，特别是在地下水富裕地区，当建筑物地基土渗流性较好时，地下水水位很快就恢复到正常状态，或者由于场地排水不畅积水，地表水渗入，若适逢雨季，地下水位急剧上升，这时上部荷载若未加足，特别是多塔楼地下室，几栋塔楼施工进度是不一样的，在浮力作用下，地下室整体的上浮趋势，在荷重足够的位置被压制住了，在荷重不足的部分，就会释放出来，造成地下室局部的上浮位移。如果上部结构的刚度不足以抵抗这种变形，结构的开裂受损就无法避免，这是地下室上浮验算外的一种状态，造成的破坏是很难恢复的。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)第9.2.6规定：停止降水时应采取保证结构物不上浮的措施。但这个规定经常被设计和施工人员忽视。
2.4现行规范对抗浮措施的规定
若具体工程必须采取抗浮措施，目前一般主要有2种做法：一是采用加大结构尺寸或者压重；二是采用抗浮锚杆或抗浮桩。
第1种方法受建筑功能限制已很少采用。抗浮锚杆和抗浮桩是目前最主要的抗浮手段。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)和《建筑桩基技术规范》(JGJ94～94)对桩基抗拔设计的相应规定都较少。《建筑地基基础设计规范》(GB50007～2002)第8.5.8条规定：“当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算及抗身抗裂验算”；第10.1.10条规定：“抗浮锚杆完成后应进行拉拔力检验，检验数量不得少于锚杆总数的3%，且不得少于6根”。《建筑桩基技术规范》(JGJ94～94)第5.5.8条规定：“对于受长期或经常出现的水平力或拔力的建筑桩基，应验算桩身的裂缝宽度，其最大裂缝宽度不得超过0.02mm。对于处于腐蚀介质中的桩基，应控制桩基不出现裂缝；对于桩基处于含有酸、氯等介质的环境中时，则其防护要求还应根据介质腐蚀性的强弱符合有关专门规范的规定采取专门的防护措施，保证桩基的耐久性”，由此可见抗浮设计仍然比较简单或者是还没引起大家的重视。
3 展望
引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物当时的上部荷重，造成这种情况可能是设计上的疏忽，也可能是施工的大意。例如，设计人员忽视了大体积地下室主体建筑外上部荷重较轻的受力单元的浮力验算或浮力的设计地下水位标高取值有误；施工过程太早停止人工降低地下水的措施，地下室顶板没有及时覆土，地下室回填土的回填质量太差无法形成有效的摩擦力或者施工场地的排水不畅地表水倒灌等是地下室发生上浮事故的主要原因。因此，对于地下室上浮事故应仔细分析原因，以最大程度减小其对结构造成的不利影响。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范，GB50007～2002
[2]建筑桩基技术规范，JGJ94～94