利用支护结构抗浮的工程应用实例

陈 伟，俞 晓

（武汉科技大学城市建设学院，武汉 430070）

近年来随着地下空间的不断开发，地下结构的抗浮已成为一个经常面临的问题。地下结构抗浮措施主要有：自重法、抗拔桩下拉法、延伸基板法、利用支护结构抗浮法等。其中自重法、抗拔桩下拉法是常用的抗浮措施；利用支护结构抗浮法设计新颖，耗费低廉，并能在很大程度上利用支护结构来弥补地下结构抗浮能力的不足。因此，如何选择合适的抗浮方案以取得较好的经济效益及社会效益，应该得到工程技术人员的进一步重视。

1 工程常用的三种抗浮措施

《建筑地基基础设计规范》（GB 5007—2011）规定，抗浮稳定性不满足设计要求时，可采取增加压重或设置抗浮构件等措施［1］。自重法设计简单，实际工程中造价往往过高。抗拔桩下拉法是利用桩体自重和桩侧摩阻力来提供抗拔能力的一种抗浮措施［2］，可靠性较高。抗拔桩下拉法一般采用灌注桩作抗拔桩，该抗浮措施受到造价及施工条件的限制，且当上覆土层较厚时，其效率较低。利用支护结构抗浮法可靠性较高，且链接键的安置费用较低，降低了工程造价，但当地下结构与支护结构间距较大时，链接键的安装难度也相应的增加，局部稳定性仍然需要设置其他构件以保证［3］。

2 实 例

2.1 工程概况

荆州某地下工程总建筑面积为34 335.7m2，全长为982.9m，±0.000m以上无上部结构。该工程平面布置如图1所示。顶板上覆土层厚度为1.3～1.5m。支护桩采用钻孔灌注桩，桩径900mm，桩中心距为1 400mm。原设计在下沉式广场区域采用抗拔桩抗浮法作为主要的抗浮措施。抗拔桩采用带扩大头的钢筋混凝土灌注桩，桩身直径为800mm，扩大头直径为1 600mm，桩长至少15m，共807根。

2.2 抗浮方案的优化

以灌注桩作为抗拔桩也存在一定的缺点：由于灌注桩与柱子连接，使抗浮桩的间距太大，需要很厚的底板才能抵抗浮力产生弯距和剪力，因而除桩自身造价高外底板造价也较高［4］。故在原有设计的基础上，将主要抗浮措施改为利用支护桩抗浮法。

为了配合链接键的设置，支护桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁，截面尺寸修改为1 200mm×600mm。支护桩与主体结构外墙中心线的距离由原设计的1 500mm改为800mm；基板延伸长度由原设计的1 500mm改为无延伸。在保证下沉式广场区域抗浮稳定性的情况下，将原设计的带有扩大头的钢筋混凝土灌注桩改为预应力管桩。经设计上的反复考究，工程竣工后的实时监测验证了利用支护结构抗浮的方案是安全的、可行的。原有设计与优化后对比如图2所示。

2.3 经济分析

自重法的造价主要由相关配重材料的费用来控制，抗拔桩下拉法由抗拔桩的费用及机械费用组成，两者的工程造价往往过高。利用支护结构抗浮则造价低廉，其造价主要包括链接键、桩顶冠梁新增混凝土的费用及支护结构抗拔承载力实验所需要的费用。

该方案与原有设计相比，利用支护结构抗浮减少了底板混凝土垫层的厚度和基坑开挖土方量；提高了基坑开挖时的降水水头；沉入式广场原有设计的带有扩大头的钢筋混凝土灌注桩桩型改为静压预应力管桩或不带扩大头的钢筋混凝土灌注桩，解决了抗拔桩的施工困难问题。

3 结 论

利用支护结构抗浮仍然存在一些问题：链接的形式及工作效率，局部沉降的保证等，这将为今后的设计工作者提供明确的研究方向，以进一步完善该抗浮措施的理论及实践效用。

地下结构抗浮是结构设计过程中非常重要的一部分，合理的设计能实现结构安全度与经济指标的协调统一。利用支护结构抗浮对支护结构进行了二次利用，保证了实现节约型工程建设的初衷，降低了工程造价，节约了社会资源。可以预言，在今后的抗浮措施中，利用支护结构抗浮将具有更加广泛的发展前景。

［1］ GB5007—2011，建筑地基基础设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［2］ 郜东明，谭跃虎，马伟江.地下结构的抗浮分析［J］.岩土工程界，2006（7）：60－62.

［3］ 金 明，姚 刚.悬臂支护桩兼抗拔桩技术研究及应用［J］.施工技术，2008（1）：11－14.

［4］ 曾国机，王贤能，胡岱文.抗浮技术措施应用现状分析［J］.地下空间，2004（3）：105－109.

［5］ 祁桂明.基坑围护兼作抗浮结构的施工体会［J］.建筑地基.2005（3）：14－15.

［6］ 郑刚要，张书江.地下工程的抗浮优化设计［J］.科技讯息，2008（4）：36－38.

［7］ Robert D Holtz，William D Kovacs.An Introduction to Geotechnical Engineering［D］.New Jersey：Prentice－Hall，Inc Englewood Cliffs，1981.