摘 要：當前建筑業(yè)中對于地下空間抗浮設計，現行規(guī)范和各地方規(guī)范均沒有全面、系統(tǒng)的規(guī)定，導致后期工程設計中存在某些問題。筆者認為抗浮設防水位應綜合考慮，文中針對抗浮穩(wěn)定驗算的計算式、地下水浮力的分項系數和抗浮穩(wěn)定安全系數的取值問題，對現行規(guī)范進行了對比、歸納和小結，與同行交流學習。

關鍵詞：抗??；設防水位；穩(wěn)定驗算；分項系數；安全系數

隨著我國城市建設的發(fā)展，土地資源日趨緊張，以及設計師們對審美的要求，城市高層建筑越來越多，而為了更多的利用空間，增加高層建筑的功能型，一般設計出龐大的地下空間即地下室。高層建筑設地下室有諸多價值，使得目前大面積的、超長的、多層的地下室越來越常見，投資占整個建筑的比重也漸漸增大。高層建筑地下室的層數一、二層至多層，其基礎埋深也隨著地下室的層數增加而加深。當地下室埋深低于地下水位時，應進行地下室抗浮穩(wěn)定驗算。因此，地下室抗浮設計及抗浮措施顯得尤為重要，其建設影響整個建筑的造價以及后期施工問題。

1 現行地下室抗浮設計規(guī)范

在高層建筑地下室抗浮設計和抗浮方法上，現行規(guī)范均有只規(guī)定：

（1）建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算——《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011（以下簡稱《地基規(guī)范》）第3.0.2-6條；

（2）高層建筑地下室設計，應綜合考慮上部荷載、巖土側壓力及地下水的不利作用影響。地下室應滿足整體抗浮要求，可采取排水、加配重或設置抗拔錨樁（桿）等措施——《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）第12.2.2條；

（3）當地下室所受浮力大于地下室及其上建筑物的荷重時，應進行抗浮設計。對于天然地基，宜設置抗浮樁或錨桿，或采取壓重等抗浮措施——《建筑地基基礎技術規(guī)范》DB42/242-2003（以下簡稱《地基規(guī)范》）第11.4.11-7條。

在當前地下室抗浮設計和抗浮方法上，我國現行的眾多規(guī)范中并沒有較全面、系統(tǒng)的規(guī)定，導致在實際的很多高層建筑地下室結構設計時，設計和施工中常常會遇到這些問題，如：如何合理確定抗浮設防水位；如何進行抗浮穩(wěn)定計算；采取哪種抗浮措施（排水、加配重或設置抗拔樁、抗拔錨桿）更經濟、合理，而且業(yè)主更能接受等一系列問題，這些都是需要工程設計和施工人員進行探討和分析的重要問題。

2 關于抗浮設防水位的取值問題

地下水位及其變幅是高層建筑地下室抗浮設計重要依據，在實際的抗浮設計中只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和洪水期水位認識不足，因此造成后期施工過程中由于抗浮不足而出現局部破壞。因此，如何正確確定抗浮設防水位，十分重要。目前一般按相關規(guī)范來確定：

（1）在《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108-2001（以下簡稱《地下防水規(guī)范》）中規(guī)定附建式全地下室或半地下工程的防水設防高度，應高出室外地坪高程500mm。

（2）省《地基規(guī)范》）中規(guī)定在無動水壓力及承壓水時，計算浮力的最高水位不宜超過地下室頂板面標高。

（3）《全國民用建筑工程技術措施2009結構（地基與基礎）》（以下簡稱《全國技術措施》中規(guī)定：抗浮設防水位應由勘察報告提供?？垢≡O防水位的選取應綜合考慮。這七條規(guī)定很詳細、全面。與以下幾條規(guī)定基本一致。

（4）《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（以下簡稱《巖土規(guī)范》）中規(guī)定：“對高層建筑或重大工程，當水文地質條件對地基評價、基礎抗浮和工程降水有重大影響時，宜進行專門的水文地質勘察”。

（5）《巖土規(guī)范》中提出：“對地下水的勘察要求，勘察時的地下水位、歷史最高地下水位、近3～5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響因素”。

（6）省《地基規(guī)范》中規(guī)定：“抗浮設防水位若有長期水文觀測資料或歷史水位記錄時，地下水作用力的計算可采用歷史最高水位；若無長期水文觀測資料或歷史水位記錄時，地下水浮力的計算可采用豐水期最高穩(wěn)定水位”?？垢≡O防水位是很重要的設計參數，影響因素眾多。不僅與氣候、水文地質等自然因素有關，有時還涉及地下水開采等諸多復雜因素。對情況復雜的重要工程，要在勘察期間預測建筑物使用期間水位可能發(fā)生的變化和最高水位有時相當困難。

綜上所述，抗浮設防水位應參照以上規(guī)范各條規(guī)定綜合考慮。筆者認為，只有根據建筑物的重要性、不同地區(qū)的水文地質條件、采取基礎抗浮和工程降水措施，確定合理的抗浮設防水位，才能優(yōu)化地下室抗浮設計，使其具有良好的經濟性和合理性。

3 抗浮穩(wěn)定驗算問題

《全國技術措施》中規(guī)定：“建筑物在施工和使用階段均應符合抗浮穩(wěn)定性要求”?？垢≡O計時，不僅要進行整體抗浮穩(wěn)定計算，還要進行局部抗浮穩(wěn)定計算。比如，多棟高層建筑下有一整體地下室，主樓范圍整體抗浮穩(wěn)定驗算應滿足要求，但主樓之間的地下室就應驗算局部抗浮穩(wěn)定?！督ㄖY構荷載規(guī)范》GB50009-2012（簡稱《荷載規(guī)范》）中規(guī)定，“對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，荷載的分項系數應滿足有關的建筑結構設計規(guī)范的規(guī)定”。對于地下水荷載的分項系數，目前我國各地方沒有采取統(tǒng)一的系數。對于地下室抗浮穩(wěn)定性驗算，抗浮穩(wěn)定安全系數，現行國家結構設計規(guī)范沒有統(tǒng)一規(guī)定，國家規(guī)范和各地方規(guī)范要求各不相同。主要有如下要點：

3.1 抗浮驗算公式及抗浮安全系數

（1）《地基規(guī)范》中規(guī)定：“建筑物基礎存在浮力作用應進行抗浮穩(wěn)定性驗算“。應符合下式要求：

Gk/Nw，k≥Kw

式中：Gk——建筑物自重及壓重之和（kN）；

Nw，k——浮力作用值（kN）；

Kw——抗浮穩(wěn)定安全系數，一般情況可取1.05。

（2）《全國技術措施》中規(guī)定：“當建筑物的抗浮驗算無明確規(guī)定時，宜按下列公式進行抗浮驗算：

G/S≥K

式中：G——結構自重及其上作用的永久荷載標準值的總和，不包括活荷載；

S——地下水對建筑物的浮托力標準值；

K——地下結構抗浮安全系數，一般取1.05。

（3）《廣東規(guī)范》中規(guī)定，地下室抗浮穩(wěn)定性驗算應滿足下式要求：

W/F≥1.05

式中：W——地下室自重及其上作用的永久荷載標準值的總和（即荷載分項系數為1.0）；

F——地下水浮力的標準值，不需要考慮水浮力作用的荷載分項系數。

（4）《北京市建筑設計技術細則（結構專業(yè)）》（簡稱《北京細則》）中規(guī)定：在驗算建筑物之抗浮能力時，應不考慮活載，抗浮安全系數取1.0。即滿足下式要求：

建筑物重量（不包括活載）/水浮力≥1.0。

建筑物重量及水浮力分項系數取1.0。

（5）《地下防水規(guī)范》中規(guī)定：“明挖法地下工程的結構自重應大于靜水壓頭造成的浮力，在自重不足時必須采用錨樁或其他措施?？垢×Π踩禂祽笥?.05～1.10。”

比較以上規(guī)范，前三個規(guī)范規(guī)定總體思路是一致的?！侗本┘殑t》抗浮安全系數略低?！兜叵路浪?guī)范》抗浮安全系數稍高。

3.2 水浮力作用的荷載分項系數

（1）《荷載規(guī)范》中也有說明：地下水壓力作為永久荷載考慮時，由于受地表水位的限制，其分項系數一般建議取1.0。永久荷載一般對結構是有利的，荷載分項系數一般應取小于1.0的值。

（2）省《地基規(guī)范》中規(guī)定：“地下室在穩(wěn)定地下水位作用下所受的浮力應按靜水壓力計算”。地下室頂板面有填土時，填土荷載計算應按兩階段考慮：當為明挖法施工階段，計算抗浮穩(wěn)定時，地下室頂面的填土荷載不應考慮；當竣工后使用階段，地下室頂面的填土荷載應考慮。

3.3 小 結

（1）地下水壓力可按永久荷載考慮，其分項系數一般取1.0。

（2）關于抗浮穩(wěn)定安全系數的取值，應視施工階段、使用階段和不同工況取值不同：

①明挖法施工階段，抗浮安全系數應大于1.05～1.1；

②使用階段，抗浮安全系數應不小于1.2；

③抗浮設防水位確定為歷史最高水位，或抗浮設防水位為室外地面，且室外地面不能積水時，抗浮安全系數不應小于1.1。

4 結 論

高層建筑地下空間的抗浮設防水位應綜合考慮，合理確定，必要時進行專門論證。建筑物在施工和使用階段均應符合抗浮穩(wěn)定性要求。不僅要進行整體抗浮穩(wěn)定計算，還要進行局部抗浮穩(wěn)定計算。如果抗浮穩(wěn)定性不滿足設計要求時，可采取排水、加配重或設置抗拔樁、抗拔錨桿等抗浮措施。另外，地下室抗浮穩(wěn)定性驗算，我國現行國家規(guī)范和各地方規(guī)范規(guī)定大同小異，總體思路是一致的。筆者經過閱讀大量文獻參考資料，進行對比，作出歸納與總結，與同行交流學習，并希望對今后的建筑工程有一定參考意義。

參考文獻

[1]《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108-2001.北京：中國計劃出版社，2001.

[5]《建筑地基基礎技術規(guī)范》DB42/242-2003.湖北?。汉笔〗ㄔO廳，2003.

[6]《全國民用建筑工程技術措施2009結構（地基與基礎）》.北京：中國計劃出版社，2010.

作者簡介：王凱（1984-），男，本科，工程師，現主要從事建筑工程管理工作。