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【摘要】地下构筑物的抗浮设计是其结构设计中重要的设计内容，设计中需要考虑很多综合因素和参数，是一项复杂的工作。本文根据构筑设计经验，结合相关规范和一些观点，介绍了地下构筑物抗浮设计中合理确定抗浮水位、选择抗浮方法及抗浮设计中经常遇到的问题和解决方法等。阐述了在抗浮设计中需要解决和重视的一些方面。
【关键词】地下；构筑物；抗浮；设计
随着我国经济水平和城市建设的不断发展，城市地下构筑物及地下室的建设日益增多，對于地下建、构筑物工程，当存在地下水特别是地下水位较高时，抗浮验算是结构设计的重要组成部分，如果结构抗浮验算不能满足要求，可能引起构筑物出现裂缝、漏水、结构上浮、底板拱起等破坏，补救起来比较麻烦。因此，地下构筑物抗浮验算是否准确，设计措施是否合理直接影响着工程设计和造价，设计过程中应高度重视。
目前，抗浮设计中采用的抗浮措施主要是从抗浮和降水方面考虑的。所谓抗浮，即采用配重抗浮、抗拔桩、抗拔锚固抗浮防止地下结构上浮开裂；所谓降水，即采用降水和观察井等措施降低抗浮水位以满足地下结构抗浮要求。具体采用哪种方法，应根据实际工程具体情况而定，还应结合考虑对工程造价的影响。本文从确定抗浮水位、抗浮设计方法、抗浮设计遇到的问题等方面进行分析探讨。
1、合理确定抗浮水位
在地下构筑物的结构抗浮设计中首先要合理确定其抗浮设计水位，其直接影响着项目的安全、造价和质量。进行地下水对构筑物的抗浮稳定验算时，按照岩土工程地质勘察报告提供的设防水位并根据相关规范的要求计算地下水浮力时，确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下构筑物的抗浮验算至关重要。
国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）1、第3.0.4条规定：当工程需要时，岩土工程勘察报告尚应提供基坑施工降水的有关技术参数及地下水控制方法的建议；用于计算地下水浮力的设防水位。2、 第5.1.5条规定：基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
国标《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第4.3.3条规定：1、构筑物侧壁上的水压力，应按静水压力计算；2、水压力标准值的相应设计水位，应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用：可能出现的最高和最低水位，对地表水位为宜按1%频率统计分析确定；对地下水位应综合考虑近期内变化及构筑物设计基准期内可能的发展趋势确定。3、水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位。4、地表水或地下水对结构作用的浮托力，其标准值应按最高水位确定。
可见，合理确定抗浮设计水位在满足地质勘察时水位的抗浮要求外，其抗浮力尚应满足其近期及设计基准期内水位的变化，需要掌握当地的水文资料及变化趋势。
2、抗浮设计方法
按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第5.1.2条规定：1、结构设计承载能力极限状态设计：应包括对结构构件的结构整体失稳（滑移及倾覆、上浮）验算。
地下构筑物设计应满足其施工及使用阶段的抗浮稳定性。根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第5.2.3条规定，构筑物的抗浮稳定性系数Ks取1.05。
抗浮设计首先应考虑自重抗浮和配重抗浮的方法，即通过结构的自重和配重来平衡地下水的浮力。自重抗浮：自重计算不包括设备重、使用荷载及安装荷载。构筑自重的增加，会使其体积随之增加，地下水浮力也相应增加，因此自重抗浮一般在不具备其它抗浮条件或构筑物的自身重度与浮力相差不大时采用。自重抗浮较其它抗浮方式安全可靠。配重抗浮：是在构筑物的顶板上、底板外挑部分回填土或砌体，也可在底板上皮回填毛石混凝土、素混凝土层等填料，通过配重的方式抵抗水浮力的作用。
当采用自重或配重抗浮方法不能满足抗浮稳定要求时，可采用抗拔桩和锚杆锚固抗浮。抗拔桩：是利用构筑物自重和抗拔桩侧摩擦阻力来抗浮设计的，桩的直径确定后，桩长根据岩土勘察报告图层情况，桩端应深入岩石土层或相对较硬的土层，桩距可以通过土层摩阻等参数计算确定，其施工方便，耐久性能够得到保证。锚杆锚固：锚杆通常为岩石地基的锚固抗浮，基岩应坚固完整。锚杆应在底板下均匀地布置，或布置在构筑物底板下壁板轴线的位置。采用锚固抗浮时，构筑物池体中空水或满水工况下，抗拔桩及锚杆分别处于受拉或受压的受力状态。
3、抗浮设计问题探讨
（1）地下构筑物除应满足整体抗浮稳定要求，还应进行局部抗浮稳定验算。当上部荷载分布不均时，应对荷载较小部分进行局部抗浮稳定验算，避免发生底板局部隆起、开裂、破坏现象。
（2）在进行抗浮设计，选择抗浮方法时，结合工程的具体情况，还应考虑工程的造价。当构筑物的自重与地下水浮力相差不大时 ，应优先选用自重抗浮及配重抗浮，增加重度产生造价的比较小 ，工程建成后亦不需要管理成本 。当构筑物的自重与地下水浮力相差较大时，应尽量选用锚固抗浮，可以减少工程造价。
（3）设计时应考虑施工时抗浮降水要求，结构设计说明中应注明施工降水时间、降水水位要求，并应在施工场地周围布置降水井点，施工时地下水位一般降至施工作业面一下100mm，应带结构顶板覆土完成后方可停止降水。
结语：
地下构筑物的抗浮设计，需要根据工程的实际情况、工程地质情况、地下水位标高等，采用合理的抗浮设计方案，同时应考虑工程的安全性、耐久性、工程造价。笔者根据工程实际设计经验，结合规范要求规定，从合理确定地下水位、抗浮设计方法及抗浮设计中遇到的问题等方面进行了详细的叙述。
【关键词】地下；构筑物；抗浮；设计
随着我国经济水平和城市建设的不断发展，城市地下构筑物及地下室的建设日益增多，對于地下建、构筑物工程，当存在地下水特别是地下水位较高时，抗浮验算是结构设计的重要组成部分，如果结构抗浮验算不能满足要求，可能引起构筑物出现裂缝、漏水、结构上浮、底板拱起等破坏，补救起来比较麻烦。因此，地下构筑物抗浮验算是否准确，设计措施是否合理直接影响着工程设计和造价，设计过程中应高度重视。
目前，抗浮设计中采用的抗浮措施主要是从抗浮和降水方面考虑的。所谓抗浮，即采用配重抗浮、抗拔桩、抗拔锚固抗浮防止地下结构上浮开裂；所谓降水，即采用降水和观察井等措施降低抗浮水位以满足地下结构抗浮要求。具体采用哪种方法，应根据实际工程具体情况而定，还应结合考虑对工程造价的影响。本文从确定抗浮水位、抗浮设计方法、抗浮设计遇到的问题等方面进行分析探讨。
1、合理确定抗浮水位
在地下构筑物的结构抗浮设计中首先要合理确定其抗浮设计水位，其直接影响着项目的安全、造价和质量。进行地下水对构筑物的抗浮稳定验算时，按照岩土工程地质勘察报告提供的设防水位并根据相关规范的要求计算地下水浮力时，确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下构筑物的抗浮验算至关重要。
国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）1、第3.0.4条规定：当工程需要时，岩土工程勘察报告尚应提供基坑施工降水的有关技术参数及地下水控制方法的建议；用于计算地下水浮力的设防水位。2、 第5.1.5条规定：基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
国标《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第4.3.3条规定：1、构筑物侧壁上的水压力，应按静水压力计算；2、水压力标准值的相应设计水位，应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用：可能出现的最高和最低水位，对地表水位为宜按1%频率统计分析确定；对地下水位应综合考虑近期内变化及构筑物设计基准期内可能的发展趋势确定。3、水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位。4、地表水或地下水对结构作用的浮托力，其标准值应按最高水位确定。
可见，合理确定抗浮设计水位在满足地质勘察时水位的抗浮要求外，其抗浮力尚应满足其近期及设计基准期内水位的变化，需要掌握当地的水文资料及变化趋势。
2、抗浮设计方法
按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第5.1.2条规定：1、结构设计承载能力极限状态设计：应包括对结构构件的结构整体失稳（滑移及倾覆、上浮）验算。
地下构筑物设计应满足其施工及使用阶段的抗浮稳定性。根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第5.2.3条规定，构筑物的抗浮稳定性系数Ks取1.05。
抗浮设计首先应考虑自重抗浮和配重抗浮的方法，即通过结构的自重和配重来平衡地下水的浮力。自重抗浮：自重计算不包括设备重、使用荷载及安装荷载。构筑自重的增加，会使其体积随之增加，地下水浮力也相应增加，因此自重抗浮一般在不具备其它抗浮条件或构筑物的自身重度与浮力相差不大时采用。自重抗浮较其它抗浮方式安全可靠。配重抗浮：是在构筑物的顶板上、底板外挑部分回填土或砌体，也可在底板上皮回填毛石混凝土、素混凝土层等填料，通过配重的方式抵抗水浮力的作用。
当采用自重或配重抗浮方法不能满足抗浮稳定要求时，可采用抗拔桩和锚杆锚固抗浮。抗拔桩：是利用构筑物自重和抗拔桩侧摩擦阻力来抗浮设计的，桩的直径确定后，桩长根据岩土勘察报告图层情况，桩端应深入岩石土层或相对较硬的土层，桩距可以通过土层摩阻等参数计算确定，其施工方便，耐久性能够得到保证。锚杆锚固：锚杆通常为岩石地基的锚固抗浮，基岩应坚固完整。锚杆应在底板下均匀地布置，或布置在构筑物底板下壁板轴线的位置。采用锚固抗浮时，构筑物池体中空水或满水工况下，抗拔桩及锚杆分别处于受拉或受压的受力状态。
3、抗浮设计问题探讨
（1）地下构筑物除应满足整体抗浮稳定要求，还应进行局部抗浮稳定验算。当上部荷载分布不均时，应对荷载较小部分进行局部抗浮稳定验算，避免发生底板局部隆起、开裂、破坏现象。
（2）在进行抗浮设计，选择抗浮方法时，结合工程的具体情况，还应考虑工程的造价。当构筑物的自重与地下水浮力相差不大时 ，应优先选用自重抗浮及配重抗浮，增加重度产生造价的比较小 ，工程建成后亦不需要管理成本 。当构筑物的自重与地下水浮力相差较大时，应尽量选用锚固抗浮，可以减少工程造价。
（3）设计时应考虑施工时抗浮降水要求，结构设计说明中应注明施工降水时间、降水水位要求，并应在施工场地周围布置降水井点，施工时地下水位一般降至施工作业面一下100mm，应带结构顶板覆土完成后方可停止降水。
结语：
地下构筑物的抗浮设计，需要根据工程的实际情况、工程地质情况、地下水位标高等，采用合理的抗浮设计方案，同时应考虑工程的安全性、耐久性、工程造价。笔者根据工程实际设计经验，结合规范要求规定，从合理确定地下水位、抗浮设计方法及抗浮设计中遇到的问题等方面进行了详细的叙述。