孫舉飛

（福建省建研工程顧問有限公司，福建 福州 350108）

隨著城市用地越來越緊張，現(xiàn)代建筑對地下空間的需求也越來越大。地下室的安全性不容忽視。近期因地下室抗浮設(shè)計不當或施工不到位引發(fā)事故時有發(fā)生。最近南昌某房地產(chǎn)商開發(fā)樓盤因連日暴雨而使周邊地下水位上漲，地下室因抗浮處理不當引起地下室柱大面積破壞，損失嚴重，在社會上造成很大影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)重視地下室抗浮安全性。

1 抗浮設(shè)防水位

抗浮設(shè)防水位是地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計中的重要參數(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)以巖土工程勘察報告提供的抗浮設(shè)防水位為依據(jù)。但結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)能根據(jù)場地水文地質(zhì)條件、場地周邊地形環(huán)境等判斷其是否合理。當各方對抗浮設(shè)防水位的確定有不同意見時，宜通過專項論證確定。

抗浮設(shè)計時應(yīng)對復(fù)雜、特殊的地質(zhì)引起重視，如當基底存在巖石裂隙水情況時，應(yīng)特別重視，因為巖石裂隙水具有很大的不確定性及危害性，甚至勘探期間未見地下水也不能代表其沒有抗浮問題。若忽略巖石裂隙水等特殊的地質(zhì)情況，可能造成嚴重后果。

2 壓重法

壓重法為通過增加地下室自重來抵抗水浮力的抗浮設(shè)計方法。壓重抗浮法應(yīng)滿足G+Gt ≥KsS，其中，G 為結(jié)構(gòu)自重標準值；Gt 為增加的壓重標準值；S 為水浮力標準值；Ks 為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)。

增加自重G 的措施有增加結(jié)構(gòu)自重如增加地下室結(jié)構(gòu)板厚度或地下室加設(shè)混凝土墻等；增加壓重如增加地下室底板或頂板上的覆土厚度；或兩者均增加如地下室底板于外墻處挑出結(jié)構(gòu)板，可同時增加底板自重及增加外挑底板上覆土重量。

增加地下室結(jié)構(gòu)板自重時一般增加底板或頂板板厚，不增加地下室中間層樓板厚度。因為中間層樓板一般受荷較小，而頂板需承受較大覆土及使用荷載，底板需承受水浮力荷載，通過加大底板、頂板板厚可提高樓板承載力，減小樓板配筋，而加大中間層樓板板厚反而可能因最小配筋率要求使板配筋加大。

每種增重措施的效果各不相同，應(yīng)通過綜合比較，從安全性、施工可行性、經(jīng)濟性等各方面綜合考慮，選擇合適工程的措施。

3 抗拔樁、抗拔錨桿法

抗力平衡法即通過抗浮錨固件構(gòu)件（抗拔構(gòu)件）提供抗拔力來抵抗水浮力的抗浮設(shè)計方法。應(yīng)滿足G+ ∑R ≥KsS，其中∑R 為抗拔構(gòu)件抗拔承載力標準值總和。

灌注樁單樁抗拔承載力大，預(yù)制樁單樁抗拔承載力相對較小，但施工周期快、造價相對灌注樁低。預(yù)制管樁特別是PHC 樁的使用越來越普遍，由于PHC 樁的特點，用作抗拔樁時應(yīng)采取措施保證其安全性。為保證PHC 樁在受拉荷載下接樁的可靠性，抗拔樁宜采用機械快速接頭，樁頭端板應(yīng)增加錨固鋼筋滿足抗拔承載力要求，且必須對接頭采取有效的防腐蝕措施。為保證抗拔樁與承臺的連接可靠性，抗拔樁樁頂填芯深度應(yīng)滿足L ≥3m，且L ≥Nt /(k1πd f)，其中，L 為混凝土填芯深度；Nt 為單樁抗拔承載力設(shè)計值；k1 為經(jīng)驗折減系數(shù)，可取0.8；d 為管樁內(nèi)徑；f 為填芯混凝土與管樁內(nèi)壁的粘結(jié)強度設(shè)計值?？拱螛稑俄斉c承臺的連接鋼筋應(yīng)滿足As ≥Nt /fy , 其中As 為樁頂填芯混凝土內(nèi)連接鋼筋的總截面面積，鋼筋應(yīng)沿樁周圍均勻布置，鋼筋伸入管樁內(nèi)的長度應(yīng)同填芯混凝土灌注深度，錨入承臺內(nèi)長度應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對受拉鋼筋錨固長度的要求且不應(yīng)小于40 倍鋼筋直徑。除設(shè)置填芯混凝土內(nèi)連接鋼筋外，當樁頂不截樁時，還應(yīng)在樁頂?shù)亩祟^板上焊接普通鋼筋，并錨入承臺內(nèi)；當樁頂截樁時，應(yīng)保留樁身預(yù)應(yīng)力鋼筋，并將其錨入承臺內(nèi)，錨固長度不應(yīng)小于50 倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑且不應(yīng)小于500mm。

當抗壓樁同時作為抗拔樁使用時，應(yīng)同時滿足抗壓樁與抗拔樁的要求。當結(jié)構(gòu)在不抗浮的情況下采用淺基礎(chǔ)就能滿足地下室及上部結(jié)構(gòu)荷載要求的情況下，采用抗拔樁時，因樁受壓作用不大，經(jīng)濟性較差。此時在地質(zhì)條件允許的情況下，可使用抗拔錨桿法。

抗拔錨桿應(yīng)有可靠的錨固土層，錨固段不應(yīng)設(shè)置在未經(jīng)處理的有機質(zhì)土層、液限大于50% 的土層或相對密實度小于0.3 的土層中。錨桿可根據(jù)錨固段土質(zhì)、錨桿承載力、長度選擇不同的錨桿類型?？拱五^桿可選用全長粘結(jié)拉力型錨桿、拉力型預(yù)應(yīng)力錨桿、拉力型分散型預(yù)應(yīng)力錨桿、壓力型預(yù)應(yīng)力錨桿、壓力型分散型預(yù)應(yīng)力錨桿或擴大段（端）錨桿、囊式錨桿等。

錨桿設(shè)計應(yīng)明確錨桿總長及錨固長度，錨桿抗拔承載力，成孔直徑，錨桿注漿材料，錨桿鋼筋配置等。應(yīng)對筋體與錨固體的錨固承載力驗算、群錨效應(yīng)穩(wěn)定性驗算及錨固體裂縫計算。錨桿施工前應(yīng)選擇典型巖層進行抗拔力基本試驗，以確定巖土層摩阻力及錨桿抗拔承載力。

抗浮錨桿的布置形式可采用集中布置于柱下或分散布置（均勻布置或梅花形布置）于防水板。抗浮錨桿集中布置于柱下時可更好得使錨桿承載力合力點與柱下水浮力合力點重合。抗浮錨桿分散布置在防水板內(nèi)時，水浮力傳遞給錨桿更直接，但防水板應(yīng)有足夠的剛度，且防水板配筋要留有一定的富裕度防止錨桿可能的失效。

4 浮力消除法

當平時地下水位較低，但抗浮設(shè)防水位較高，即地下室平時處于無地下水或較低地下水位狀況，但可能在某些時刻出現(xiàn)較高地下水位。此時用前述壓重法及抗力平衡法時，工程費用高，但只在極少數(shù)時刻起抗浮作用，因此可考慮采用浮力消除法，措施合理既能保證抗浮效果，又能節(jié)省工程費用，特別是地下室層數(shù)越多，基底越深的情況下經(jīng)濟效益越大。浮力消除法可通過排水限壓法、隔水控壓法或泄水降壓法將地下室抗浮設(shè)防水位降低至不再需要采取其他抗浮措施的高程。

排水限壓法即為通過疏排的方式控制地下水水位。地下水具備自行排泄條件的工程，如建于山坡上的地下室，可采用地下室底板下盲溝、排泄孔等自流排水限壓，此時宜利用地下室室內(nèi)集水坑設(shè)置排水通道作為附加安全儲備。地下水不具備自行排泄條件的工程，除設(shè)置盲溝外，還應(yīng)設(shè)置集水井或降水井，以使盲溝內(nèi)匯集的地下水得以流入井內(nèi)，并通過井內(nèi)設(shè)備抽排走。基底孔壓疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)即為一種排水限壓法的措施。

基底孔壓疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了控制地下室結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防水位的穩(wěn)定性，疏導(dǎo)地下室底板面以上的地下水，消除地下水對室內(nèi)地面的孔隙水壓力，用以達到疏導(dǎo)目標而設(shè)計的一道地下水疏導(dǎo)系統(tǒng)。通過采用基底孔壓疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為控制地下室抗浮水位標高的疏導(dǎo)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在地下室底板下接室內(nèi)集水暗溝，通過集水暗溝與集水坑相連接，通過上述系統(tǒng)有效的把地下室抗浮水位控制在地下室結(jié)構(gòu)底板以下一定深度處，為室內(nèi)底板抗浮提供有效保障。疏導(dǎo)系統(tǒng)主要由HDPE 誘導(dǎo)排水板（包裹土工布）、碳納米高分子復(fù)合材料JY-05/PBAT 主排水板（包裹土工布）和土工膜覆蓋組成，排水板地下室底板范圍內(nèi)采用縱橫交叉布置，排水系統(tǒng)接至地下室室內(nèi)集、排水涵洞排水系統(tǒng)。

地下室底板位于砂土、卵石等透水層時，不適宜采用疏排水抗浮法。地下室底板宜位于弱透水層，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土等。采用疏排水系統(tǒng)時，應(yīng)注意采取以下措施保證疏排水系統(tǒng)的安全性：地下室外墻外圍回填土宜采用滲透性低的粘性土等，將地表水予以隔斷；排水出口應(yīng)采取防倒灌措施；地下室底板應(yīng)考慮一定的水頭壓力作為安全儲備；應(yīng)定期檢查及清理疏水系統(tǒng)的集水涵洞、排水豎井、外接排水管，并對疏水目標水位進行巡察、監(jiān)測。

浮力消除法應(yīng)用得當?shù)脑?，可帶來顯著的技術(shù)、經(jīng)濟效果，一旦處理不當也容易造成嚴重后果。浮力消除法的使用最好有當?shù)爻墒斓慕?jīng)驗為借鑒。

5 結(jié)語

地下室除滿足整體抗浮要求外，還應(yīng)滿足局部抗浮要求。除應(yīng)重視地下室結(jié)構(gòu)抗浮安全外，也應(yīng)重視底板在水浮力作用下承載力、變形要求。無論是地下室整體抗浮不滿足而造成上浮，還是因底板抗浮承載力不足造成底板隆起，均會對地下室結(jié)構(gòu)安全造成嚴重影響，且事后補救的代價都極大。