地下室抗浮設計中的幾個問題討論

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：許多地下室因水浮力而導致結構整體上浮或地下室底板局部隆起，造成工程事故和經(jīng)濟損失。本文對這些工程事故產(chǎn)生的技術因素進行歸納總結，與同行共同探討。

   近幾年來，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如某醫(yī)院兩層獨立地下車庫，在施工過程中出現(xiàn)整體上浮，最大上浮高度達到1.42m；又如，某體育中心游泳館，地下室上浮造成上部結構梁、板、柱產(chǎn)生大量裂縫，有些構件喪失承載能力；再如，某高層建筑地下室底板局部隆起高達350mm，柱間板出現(xiàn)45°破壞性裂縫……諸如此類問題時有發(fā)生，造成了不良的社會影響和財產(chǎn)的損失。本文對這些事故的產(chǎn)生原因歸納總結成以下四個方面，與同行們共同討論：

一、抗浮設計基本概念在多個地下室因水浮力作用而引發(fā)的工程亊故中，發(fā)現(xiàn)有些設計人員對地下水的作用認識不足，抗浮設計的基本概念不夠清晰，

常見的有下列幾種情況：

1）重視地下室的梁、板、柱、墻的結構構件設計，忽視整體結構的抗浮驗算分析，忽視施工中的抗浮措施，認為具有上萬噸自重的地下室怎么會浮起來呢？

2）地下室底板裂縫、漏水，甚至成為地下游泳池，把某些實質上是由于地下水的作用力遠大于手里構件的設計荷載而造的工程事故，歸咎于溫度應力作用或砼施工質量。

3）對于基底為不透水土層的地基（基巖、堅硬粘土），深基坑支護又采用了止水帷幕或樁、錨、噴射混凝土聯(lián)合支護，忽視地表水可能引起的水浮力作用。試想萬噸級以上大船能在江、河、海中航行，可見水的作用力之大。

    地下室底板和側墻形成了一個密閉的空間，就像一條“船”，它的水浮力是它浸泡在水中的體積乘以水容重。例如，一個50×100m的地下室，水位浸泡高度為5m，它的浮力為25000噸，而一般獨立的兩層混凝土地下室的結構自重約為15000噸，若不采用相應措施，必然上浮。地下室的抗浮設計就是要使這個船既不上浮，船身又不被破壞。因此，地下室的抗浮設計必須進行整體抗浮和局部抗浮驗算。為防止地下室整體上浮，我們通常采用三類做法，“壓”、“拉”和“壓拉并舉”。

     “壓”就是利用建筑的自重（包括結構自重、建筑裝修、上部或四周覆土等，不含樓面活荷載）平衡地下室水的總浮力；“拉”就是設置抗拉樁、錨桿等，強制拉住建筑防止上浮；“壓拉并舉”就是利用建筑自重不能滿足抗浮要求時增加“拉”的做法，即采用樁或錨桿等來抵抗地下水的浮力。

    無論是“壓”還是“拉”的做法，除了對梁、板、墻、柱結構構件的強度、變形和裂縫驗算外，還必須進行抗浮驗算，保證壓力或拉力大于水的上浮力，即滿足靜力平衡條件
[轉載]地下室抗浮設計中的幾個問題討（一）?？垢◎炈阒校瑧謩e進行整體和局部抗浮驗算。特別是對于大面積地下室，其上部建有多棟高層和低層建筑，建筑自重不均勻，當上部為高層或恒荷載較大時，該范圍的壓重較大，而上部沒有建筑或建筑層數(shù)不多的范圍，壓重可能不能平衡水浮力的作用，因此應進行分區(qū)、分塊的局部抗浮驗算。

    然而，有些設計人員只對地下室底板的梁、板、墻在地下水浮力荷載作用下的進行強度、變形和裂縫計算，而缺失地下室的抗浮設計意識。雖然在一些無地下水的工程中未發(fā)生工程事故，但當有地下水作用的工程，地下水會給地下室結構帶來嚴重破壞，且難以進行復原處理。又如，有些設計人員利用上部結構自重抗浮，只計算上部結構總自重標準值大于總的水浮力設計值，就認為抗浮設計滿足要求，未分析其上部自重荷載的分布和抗浮力的傳遞途徑，造成局部范圍因抗浮壓力或拉力小于水浮力，導致底板隆起，甚至造成地下室及上部結構構件大面積破壞。

    再如，在地下室底板計算中只驗算強度不進行變形的裂縫寬度的計算，造成底板產(chǎn)生裂縫，漏水嚴重，形成“地下游泳池”。更值得一提的是，有些設計人員和施工人員對地表水作用認識不足，當?shù)叵率业鼗鶠椴煌杆膸r層且支護嚴密的基坑，認為不存在水浮力，造成施工期間或使用期間地下室上浮破壞的盲點。此類基坑一旦暴雨來臨，地面的地表水可能流入基坑，低洼場區(qū)或城區(qū)地下下水管道復雜的地段，極易形成“腳盆”效應，基坑成為“大腳盆”，地下室就是“小腳盆”。

    在施工過程中，若未及時，水的破壞力較之四周松散的土層的基坑更嚴重，因為水易進難出；另一方面，若對四周回填土的施工沒有進行認真處理，不能形成止水帶，在使用期間同樣會產(chǎn)生“腳盆”效應。

    有些設計人員和施工人員對“腳盆”效應認識不足，設計圖紙對施工時抗浮措施的要求只字不提，施工人員在施工過程中不關注降水或在抗浮結構未達到設計預定目標時就停止降水，該類地下室上浮事件在南方地區(qū)時有發(fā)生。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因，除缺乏經(jīng)驗外，主要是對我國現(xiàn)行的技術規(guī)范，規(guī)定還不熟悉。

    例如《地下室防水技術規(guī)范》在第10章中明確規(guī)定了，“明挖法地下室防水施工時，地下水位應降至工程底部最低高程500mm以下，降水作用應持續(xù)至回填完畢”。 建設部《建筑工程設計文件編制深度規(guī)定》的第4.4.3條第8款中，規(guī)定了“地下室抗?。ǚ浪┰O計水位及抗浮措施，施工期間的降水要求及終止降水的條件等；”應在結構設計說明中明示，這些規(guī)定是經(jīng)驗的總結，我們應該按照相關規(guī)定做好地下室的抗浮設計和施工的抗浮措施。